浅谈沥青路面路况综合评价方法与应用

摘要：通过分析现有综合评价方法和路面性能评价标准与沥青路面路况的评价标准，建立沥青路面评价指标体系，选择模糊物元法，通过确定隶属度与关联值，对沥青路面路况进行评价。

关键词：模糊层次分析；沥青路面；路况；分析指标

1.引言

沥青路面状况调查和评价的目的为省市公路管理部门计划资金需求和资源分配的决策提供依据；为制订公路大、中修项目的对策方案提供依据。此外，为确定日常养护维修工作也应进行调查和评定。影响沥青路面路况的原因复杂，这些因素有的是确定的，大部分具有随机性，模糊性的不确定因素，对路面沥青状况的评价是各种信息和因素的综合评价。

2.综合评价方法概述

在道路工程中，路面性能评价是路面管理的基础，任何一种好的路面评价方法体系应该具备以下两方面的特质：一是其评价模型应该能够客观、科学地量化路面的使用性能，且模型结构应该尽量简单，模型所要求的数据也不能太庞杂；二是其数据采集方法应该在确保数据准确的前提下，尽量兼顾数据采集过程的高效和便捷。综合评价是指对多属性体系结构描述的对象系统做出全局性、整体性的评价方法。将综合评价方法运用到路面性能评价领域，建立合理的评价指标体系，运用科学的评价方法对路面性能进行全面系统的评价。这已成为路面评价方法研究的主要方向。

综合评价方法很多，由于各种方法出发点不同，解决问题的思路不同，适用对象不同，又各有优缺点。目前，常用的评价方法大致可分为9大类[2]：定性评价方法、技术经济分析方法、多属性决策方法(MODM)、运筹学方法(狭义)、统计分析方法、系统工程方法、模糊数学方法、对话式评价方法、智能化评价方法。在实际应用过程中，由于评价问题的复杂性，可能多种评价方法综合应用于一个问题的评价，得到更客观的评价结果，因此综合评价方法的研究是对多学科多领域的综合性研究。

3.路面性能评价问题描述

早在1962年由AASHO提出路面性能(Pavement Performance)的概念[3]，此后随着道路修筑技术的日益成熟和人们对道路使用经验和认识的不断增加，路面使用性能的内涵也在逐渐发展。特别是随着现代高速公路的发展，人们对路面的功能和服务质量提出了更高和更全面的要求，路面性能的内容得到了进一步的丰富。综合国内外大量相关文献，路面性能可定义为：公路路面在预定的设计年限内，在规定的荷载和气候条件下，达到预期功能要求，实现和保障各类车辆安全、经济、舒适和快速行驶的能力和属性。

路面性能可分为结构性能和功能性能。结构性能是指路面作为一种特殊的结构工程，与周围环境进行物质和能量交换、保障结构自身完备性的能力，目前普遍关心的结构性能是路面的强度、稳定性和耐久性。功能性能是指路面完成其功能目标需要具备的必要属性及其外部表现，通常指路面的舒适性、安全性等保证车辆行驶质量的路面特性。结构性能是路面性能的基础，功能性能是路面性能要求达到的目标，二者紧密结合，相互影响，从而形成了路面性能的有机整体。建议将路面性能综合为四个主要方面，分别从不同的侧面反映路面状况对行车要求的适应情况：(1)路面面层的行驶质量；(2)路面结构的损坏状况；(3)路面结构的承载力；(4)路面面层的抗滑性[4]。

4.沥青路面评价指标体系建立

影响沥青路面路况评价指标的因素是多方面的，从大的方面可分为两大类，即自然因素和行车荷载因素。沥青路面在行车荷载和自然因素的反复作用下，随着使用时间的延长，路面材料性能疲劳劣化，路面结构承载能力和稳定性逐渐降低，路面表面抗滑性能和平整度逐年衰减，变形不断累积，路面将产生各种各样的破损。规范[5]规定沥青路面性能评价主要指标是：路面破损状况、路面结构强度、路面平整度、路面抗滑力等四项；《公路水泥混凝土路面养护技术规范》规定评价内容有：路面状况、路面结构承载力、路面行驶质量、路面抗滑能力,从路面损伤类型出发，通过系统的分析和研究，建立合理、全面、科学的路面性能评价指标体系和评价标准。

在总结以往的路面性能评价指标的基础上，分析路面的破损状况、行驶质量、强度及抗滑性能等方面，建立沥青路面评价指标体系。主要指标因素包括汽车行驶质量指数、路面状况指数、路面强度指数、路面抗滑(或)。按照5级评价体系，对沥青路面路况的等级划分为五级：优、良、中、次、差。如图

表1 影响沥青路面路况评价指标因素

指标

分级 汽车行驶质量指数

RQI 路面状况指数

PCI 路面强度指数SSI 路面抗滑

高速一级 其他公路 SFC BPN

5.运用模糊物元分析沥青路面路况评价

物元分析是我国著名学者蔡文教授于1983年创建的介于数学与实验科学之间的学科。这门新学科的要点是将事物用“事物、特征、量值”三个要素来描述，物元就是由这些要素所组成的有序二元组的基本元。如果物元中的量值要素带有模糊性则需要在物元分析中引入模糊数学，这就是模糊物元分析。本文将该方法运用到道路养护中的沥青路面状况评价，通过隶属度处理和关联度计算给出了定量评价结果，说明评价中的可行性。

(1)确定隶属度

分类参数的值均有模糊性、离散性，沥青路面路况的检测比较经常，积累了大量的观测值，此时可近似认为这些数据为同一类别的隶属函数为正态型，

即式中：为所属区间的平均值，为标准差

(2)计算关联度向量

各不同分类等级下各项指标的关联系数比较分散，不利对比，有必要集中为一个值，此集中值就是关联度。若把类等级的关联度组合成关联度复合模糊物元，记为：，采用加权平均集中处理，其中*为运算符，可以有5种情况，在这里表示即先相乘后再进行有界运算。表示权重复合物元，用(i=，2，…， n) 表示每一事物第i项特征的权重，则有

根据最大关联度原则，由关联度模糊物元进行综合评价。

6.结束语

模糊物元分析通过分析物元结构与相互关系，找出变换及转化的相互关系和规律从而解决实际问题，适用于多因子评价问题，用于沥青路面路况评价，克服了传统评价方法易于遗漏信息的缺点。以此选取影响沥青路面路况评价指标因素，建立的沥青路面路况模糊物元评价模型，通过确定隶属函数，列出模糊物元矩阵，计算关联度，做出评价。

参考文献:

[1]陈长.交通基础设施管理系统技术结构研究[D],上海：同济大学，2005

[2]陈衍泰，陈国宏，李美娟．综合评价方法分类及研究进展．管理科学学报，2004，7(2)：69―75．

[3]Darter M.I et al，Reliability Concepts Applied to the Texas Flexible Pavement System，HRR407，Washington D．C：HRB，1972．

[4]姚祖康等．沥青路面使用性能评价，土木工程学报，1989，22(3)：13-22．

[5] 中华人民共和国行业标准 公路沥青路面养护技术规范[S].北京：人民交通出版社,2001;

[6]李鸿吉．模糊数学基础及实用算法[M]，北京：科学出版社．2005；

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。