第1卷 第4期2001年12月
交通运输工程学报
Journal of T raffic and T ranspo rtation Engineering
V o l 11 N o 14D ec . 2001
文章编号:167121637(2001) 0420041203
公路技术评价方法
景宏君1, 延西利2
(11长安大学公路学院, 陕西西安 710064; 21四川省交通厅, 四川成都 610041)
摘 要:针对目前国内外公路技术评价方法比较单一、结论不尽全面这一问题, 通过研究建立了公路技术评价方法体系, 主要包括公路网的技术评价和公路性能的技术评价两个方面。在研究过程中, 采用模糊评判法、功能重要度系数法等数值分析方法, 并将此评价体系应用到实践中, 取得了良好的评价效果。
关键词:公路技术; 评价方法; 公路网; 公路性能; 数值分析法中图分类号:U 415112 文献标识码:A
On H ighway Techn ique Eva lua tion M ethod
J IN G H ong 2jun , YA N X i 2li
(11Schoo l of H ighw ay , Chang ′an U n iversity , X i ′an 710064, Ch ina ;
21D epartm en t of Comm un icati on s of Sichuan P rovince Governm en t , Chengdu 610041, Ch ina )
1
2
Abstract :A cco rding to the situati on that the h ighw ay techn ique evaluati on m ethod is fairly si m p le and no t com p lete at p resen t , the evaluati on m ethod system of the h ighw ay techn ique is develop ed .
It ch iefly includes the techn ique evaluati on s of h ighw ay net and h ighw ay functi on .
T he num erical value analysis m ethods such as fuzzy m athem atics m ethod and functi onal degree of i m po rtance m ethod etc are u tilized in the cou rse of research , and th is evaluati on system is app lied in p ractice , a good evaluati on efficiency has been ob tained .
Key words :h ighw ay techn ique ; evaluati on m ethod ; h ighw ay net ; h ighw ay functi on ; num erical value analysis law
国内外目前有很多针对公路的技术评价方法,
但侧重点都不相同, 有的只针对公路网进行评价, 有的只针对公路技术性能的某一单项指标进行评价, 而没有一种行之有效的方法将公路网和公路技术性能这两方面有机地结合起来进行论述。鉴于此, 在总结国内外公路技术评价方法的前提下, 本文认为公路的技术评价应从两方面考虑:
(1) 公路网方面。采用理论较为成熟的单一指标方法和多项指标方法(模糊综合评判法) 进行评价。
(2) 公路性能方面。一般从公路线形、路基构造
四川省眉山市的现状公路技术评价中, 取得了良好
的评价效果
。
物、路面使用状况及公路美学四方面来分析(图3) 。
运用图1技术评价体系, 经过上述两方面的技术评价, 再结合交通部有关行业规范, 最后定性分析出公路的全面技术评价结果。这种方法已经运用到
收稿日期:2001206225
图1 公路技术评价方法体系
1 公路网的技术评价
公路网的技术评价强调路网的全局性功能。它采
作者简介:景宏君(19742) , 男, 陕西吴堡人, 长安大学博士生, 从事道路工程研究.
交 通 运 输 工 程 学 报 2001年 42
用一定的方法, 运用一些参数, 对公路网从宏观上、整体上给以定量的描述。同时, 对公路网改扩建计划的制定、现状公路网和规划公路网方案的综合评价建立较可靠的定量依据, 并为领导决策提供科学依据。111 评价方法
对现状公路网的技术评价, 主要分析公路网的交通特征、道路特征、服务水平和通达深度4个方面的内容[1], 并用具体的技术指标加以评定(图2) 。路网的技术评价方法通常有以下两种
:
2 公路性能的技术平价[2]
根据有关文献资料的论述, 通过归纳分析和专家咨询, 公路的技术评价主要包括路线、桥涵(隧道) 、路基构造物、路面使用状况以及沿线设施等五方面(图3) 。评价方法主要采用规范单一指标法、功能重要度系数法和模糊综合评价法。
图2 公路网技术评价的特征参数
(1) 单项指标评价法。是通过比较公路网的各项
单项指标与不同适应情况下公路网的单项指标标准值, 得出分析比较评价结果。
(2) 多项指标综合评价方法。是采用模糊数学的综合评判原理, 根据专家咨询及调查计算得到的权重系数, 计算出公路网综合指标隶属度函数, 由此得到综合评价结果。
单项指标分析可以考察公路网某个方面存在的问题, 综合评价则可以考察公路网的综合状况。公路网的综合技术评价不同于路段的技术评价, 存在一个整体与局部的问题。为从整体上考察公路网的技术状况, 可依据模糊数学中的综合评判原理对其进行综合评价。
112 公路网适应性分析
图3 公路技术性能评价体系
211 规范单一指标方法
对于有些能反映公路技术性能的指标, 如路线、
桥梁承载力等, 采用规范规定更为合理、简便, 主要包括以下两类:
(1) 直接利用规范指标。包括公路路线等级、通行能力; 公路桥涵、隧道。由于这些指标的评价, 现行规范都有详尽论述, 且实际应用也较为合理, 故可以直接采用。
(2) 规范推荐的方法。主要指公路桥梁承载力的测定, 荷载等级由各个时期所颁布的公路工程技术标准或桥梁设计规范所规定。
这种方法的不足之处是评价结果较为单一化、理想化, 对于路网或各个路段的使用性能不具有可比性, 使公路动态管理的决策带有一定的片面性, 不利于公路建设管理。212 功能重要度系数法又称强制决定法, 简称FD (Fo rced D ecisi on ) 法, 这种方法一般用在产品功能的经济评价中。由图4功能系统图可知, 一个上位功能通常有若干个下位功能, 而每一个下位功能对上位功能的作用是
指对公路网中各技术等级公路的需求量(指按表1交通量分组所得到的各等级公路里程占总里程的百分比) 与实际量(指目前公路网各等级公路的里程占总里程的百分比) 进行对比分析, 并由此为规划公路网合理规模提供定量依据[1]。通常对路网中各级公路交通量观测记录进行如下分组(表1) 。
表1 公路网等级结构分组
等级适应交通量 中型车辆・d -1
高速公路一级公路二级公路三级公路17500～
25000
7500～15000
3000～7500
1000～4000
0～200
(JTJ 001297) 中 注:分组依据交通部公布的
《公路工程技术标准》
的有关规定。
图4 功能系统的一般形式
第4期 景宏君, 等:公路技术评价方法 43 不相等的。按照“按劳分配”的原则, 认为作用大的功能允许有较大的成本, 而作用小的功能则只允许有较小的成本, 这种允许功能所有的成本就可作为各功能的评价值。其值的大小由上位功能的评价值和功能的重要程度来决定。
功能重要度系数通常采用“01”评分法来计算。它是将各功能按表2的形式, 将行、列一一对应排列。评分时, 用功能与其他各功能依次比较, 若相对某功能重要便得1分; 若相对某功能不重要便得0分; 自己与自己相比不得分, 以“×”划去(由专家组进行评分, 通常3～5人) 。如对于涵洞评价, 一般可分为涵洞洞身、翼墙、涵底铺砌等几部分。评价时可这样得分:涵洞洞身对于翼墙重要, 则得1分; 翼墙对于涵洞洞身不重要, 则得0分, 这种评分方法具有方向性, 是不可逆的。
表2 功能重要度系数计算
功能
A B C D
A
B 1
C 11
D 000
法是对每一个考察路段进行全面评价, 得出一个单一的路面使用性能综合评价指标, 来反映出路面所处的状态。这种方法的优点是:能较全面地指出影响公路使用质量的多个因素所起作用的强弱和所处地位的高低, 是一个“量”的结论。模糊综合评价法在建立评价模型时, 主要考虑两个因素:路面结构状况和路面功能状况。前者主要考察路面的承载能力, 它考虑两个子因素:裂缝率(表面破损) 和弯沉(结构破损) ; 而后者主要考察公路的表面特性、行车安全和舒适性, 其考虑3个子因素:平整度、车辙和表面抗滑能力(摩擦系数) 。然后结合专家咨询及调查计算得出路面使用性能的隶属度函数, 最终得出综合评判结果。
在具体评价某一地区现状公路的技术性能时, 可将以上3种方法综合利用, 然后再进行定性分析, 便能得出较为合理的评价结论。
功能得分功能重要度系数
2103
[**************]0
×
001
3 结 语
本文采用了模糊评判法、功能重要度系数法等数值分析方法, 建立公路技术评价体系; 并以四川省眉山市的公路建设状况为载体, 进行了技术评价分析, 取得了良好的评价效果, 且得出如下结论:
(1) 研究认为, 公路技术评价应包括公路网和公路技术性能两方面;
(2) 采用单一指标和多项指标的方法(模糊综合评判法) 进行公路网的评价, 效果较好;
(3) 对于公路的技术性能评价, 采用规范单一指标方法、路用性能之模糊综合评价法和功能重要度系数法进行综合评价, 结果较为合理;
(4) 作为本文建立的公路技术评价体系的工作延伸, 今后还需进一步解决:将现有公路技术评价体系大量应用于实际, 验证评价体系的合理性, 建立基于神经网络的评价模型, 并将此模型应用到实际的公路技术评价中, 进一步探讨公路技术评价体系的合理性。参考文献:
[1] 高速公路丛书编委会. 高速公路规划与设计[M ]. 北
×
01
×
16
×
合计
根据“01”评分法评分结果, 把各功能得分累计起来, 再与全部功能总得分相除, 所得值称作功能重要度系数, 又称功能评价系数F , 其数学形式为全部零件功能总分数
显然, 功能重要度系数大, 说明该功能重要, 如D 功能, 功能重要度系数最大(0150) , 说明它在4个某零件功能评价系数F =
功能中最重要; 功能重要度系数小, 说明该功能次要。
公路路基构造物、沿线设施和绿化方面的技术性能指标较多, 如采用传统方法进行逐个指标评价, 则较为繁琐。而利用功能重要度系数法可以简化技术评价过程, 同样能收到较好的评价效果。213 路用性能之模糊综合评价方法
路面使用性能具有多方面的属性。因而在实际的应用中, 有时为了使路网或各个路段的使用性能具有可比性, 还需采取一个综合评价指标, 把各项使用性能属性的评价组合在一起来表示最终的评价结果, 而模糊综合评价方法正好能解决这个问题。该方
京:人民交通出版社, 1998.
[2] 景宏君. 公路的技术评价方法与眉山市的公路建设
[D ]. 西安:长安大学, 2001.
第1卷 第4期2001年12月
交通运输工程学报
Journal of T raffic and T ranspo rtation Engineering
V o l 11 N o 14D ec . 2001
文章编号:167121637(2001) 0420041203
公路技术评价方法
景宏君1, 延西利2
(11长安大学公路学院, 陕西西安 710064; 21四川省交通厅, 四川成都 610041)
摘 要:针对目前国内外公路技术评价方法比较单一、结论不尽全面这一问题, 通过研究建立了公路技术评价方法体系, 主要包括公路网的技术评价和公路性能的技术评价两个方面。在研究过程中, 采用模糊评判法、功能重要度系数法等数值分析方法, 并将此评价体系应用到实践中, 取得了良好的评价效果。
关键词:公路技术; 评价方法; 公路网; 公路性能; 数值分析法中图分类号:U 415112 文献标识码:A
On H ighway Techn ique Eva lua tion M ethod
J IN G H ong 2jun , YA N X i 2li
(11Schoo l of H ighw ay , Chang ′an U n iversity , X i ′an 710064, Ch ina ;
21D epartm en t of Comm un icati on s of Sichuan P rovince Governm en t , Chengdu 610041, Ch ina )
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2
Abstract :A cco rding to the situati on that the h ighw ay techn ique evaluati on m ethod is fairly si m p le and no t com p lete at p resen t , the evaluati on m ethod system of the h ighw ay techn ique is develop ed .
It ch iefly includes the techn ique evaluati on s of h ighw ay net and h ighw ay functi on .
T he num erical value analysis m ethods such as fuzzy m athem atics m ethod and functi onal degree of i m po rtance m ethod etc are u tilized in the cou rse of research , and th is evaluati on system is app lied in p ractice , a good evaluati on efficiency has been ob tained .
Key words :h ighw ay techn ique ; evaluati on m ethod ; h ighw ay net ; h ighw ay functi on ; num erical value analysis law
国内外目前有很多针对公路的技术评价方法,
但侧重点都不相同, 有的只针对公路网进行评价, 有的只针对公路技术性能的某一单项指标进行评价, 而没有一种行之有效的方法将公路网和公路技术性能这两方面有机地结合起来进行论述。鉴于此, 在总结国内外公路技术评价方法的前提下, 本文认为公路的技术评价应从两方面考虑:
(1) 公路网方面。采用理论较为成熟的单一指标方法和多项指标方法(模糊综合评判法) 进行评价。
(2) 公路性能方面。一般从公路线形、路基构造
四川省眉山市的现状公路技术评价中, 取得了良好
的评价效果
。
物、路面使用状况及公路美学四方面来分析(图3) 。
运用图1技术评价体系, 经过上述两方面的技术评价, 再结合交通部有关行业规范, 最后定性分析出公路的全面技术评价结果。这种方法已经运用到
收稿日期:2001206225
图1 公路技术评价方法体系
1 公路网的技术评价
公路网的技术评价强调路网的全局性功能。它采
作者简介:景宏君(19742) , 男, 陕西吴堡人, 长安大学博士生, 从事道路工程研究.
交 通 运 输 工 程 学 报 2001年 42
用一定的方法, 运用一些参数, 对公路网从宏观上、整体上给以定量的描述。同时, 对公路网改扩建计划的制定、现状公路网和规划公路网方案的综合评价建立较可靠的定量依据, 并为领导决策提供科学依据。111 评价方法
对现状公路网的技术评价, 主要分析公路网的交通特征、道路特征、服务水平和通达深度4个方面的内容[1], 并用具体的技术指标加以评定(图2) 。路网的技术评价方法通常有以下两种
:
2 公路性能的技术平价[2]
根据有关文献资料的论述, 通过归纳分析和专家咨询, 公路的技术评价主要包括路线、桥涵(隧道) 、路基构造物、路面使用状况以及沿线设施等五方面(图3) 。评价方法主要采用规范单一指标法、功能重要度系数法和模糊综合评价法。
图2 公路网技术评价的特征参数
(1) 单项指标评价法。是通过比较公路网的各项
单项指标与不同适应情况下公路网的单项指标标准值, 得出分析比较评价结果。
(2) 多项指标综合评价方法。是采用模糊数学的综合评判原理, 根据专家咨询及调查计算得到的权重系数, 计算出公路网综合指标隶属度函数, 由此得到综合评价结果。
单项指标分析可以考察公路网某个方面存在的问题, 综合评价则可以考察公路网的综合状况。公路网的综合技术评价不同于路段的技术评价, 存在一个整体与局部的问题。为从整体上考察公路网的技术状况, 可依据模糊数学中的综合评判原理对其进行综合评价。
112 公路网适应性分析
图3 公路技术性能评价体系
211 规范单一指标方法
对于有些能反映公路技术性能的指标, 如路线、
桥梁承载力等, 采用规范规定更为合理、简便, 主要包括以下两类:
(1) 直接利用规范指标。包括公路路线等级、通行能力; 公路桥涵、隧道。由于这些指标的评价, 现行规范都有详尽论述, 且实际应用也较为合理, 故可以直接采用。
(2) 规范推荐的方法。主要指公路桥梁承载力的测定, 荷载等级由各个时期所颁布的公路工程技术标准或桥梁设计规范所规定。
这种方法的不足之处是评价结果较为单一化、理想化, 对于路网或各个路段的使用性能不具有可比性, 使公路动态管理的决策带有一定的片面性, 不利于公路建设管理。212 功能重要度系数法又称强制决定法, 简称FD (Fo rced D ecisi on ) 法, 这种方法一般用在产品功能的经济评价中。由图4功能系统图可知, 一个上位功能通常有若干个下位功能, 而每一个下位功能对上位功能的作用是
指对公路网中各技术等级公路的需求量(指按表1交通量分组所得到的各等级公路里程占总里程的百分比) 与实际量(指目前公路网各等级公路的里程占总里程的百分比) 进行对比分析, 并由此为规划公路网合理规模提供定量依据[1]。通常对路网中各级公路交通量观测记录进行如下分组(表1) 。
表1 公路网等级结构分组
等级适应交通量 中型车辆・d -1
高速公路一级公路二级公路三级公路17500～
25000
7500～15000
3000～7500
1000～4000
0～200
(JTJ 001297) 中 注:分组依据交通部公布的
《公路工程技术标准》
的有关规定。
图4 功能系统的一般形式
第4期 景宏君, 等:公路技术评价方法 43 不相等的。按照“按劳分配”的原则, 认为作用大的功能允许有较大的成本, 而作用小的功能则只允许有较小的成本, 这种允许功能所有的成本就可作为各功能的评价值。其值的大小由上位功能的评价值和功能的重要程度来决定。
功能重要度系数通常采用“01”评分法来计算。它是将各功能按表2的形式, 将行、列一一对应排列。评分时, 用功能与其他各功能依次比较, 若相对某功能重要便得1分; 若相对某功能不重要便得0分; 自己与自己相比不得分, 以“×”划去(由专家组进行评分, 通常3～5人) 。如对于涵洞评价, 一般可分为涵洞洞身、翼墙、涵底铺砌等几部分。评价时可这样得分:涵洞洞身对于翼墙重要, 则得1分; 翼墙对于涵洞洞身不重要, 则得0分, 这种评分方法具有方向性, 是不可逆的。
表2 功能重要度系数计算
功能
A B C D
A
B 1
C 11
D 000
法是对每一个考察路段进行全面评价, 得出一个单一的路面使用性能综合评价指标, 来反映出路面所处的状态。这种方法的优点是:能较全面地指出影响公路使用质量的多个因素所起作用的强弱和所处地位的高低, 是一个“量”的结论。模糊综合评价法在建立评价模型时, 主要考虑两个因素:路面结构状况和路面功能状况。前者主要考察路面的承载能力, 它考虑两个子因素:裂缝率(表面破损) 和弯沉(结构破损) ; 而后者主要考察公路的表面特性、行车安全和舒适性, 其考虑3个子因素:平整度、车辙和表面抗滑能力(摩擦系数) 。然后结合专家咨询及调查计算得出路面使用性能的隶属度函数, 最终得出综合评判结果。
在具体评价某一地区现状公路的技术性能时, 可将以上3种方法综合利用, 然后再进行定性分析, 便能得出较为合理的评价结论。
功能得分功能重要度系数
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3 结 语
本文采用了模糊评判法、功能重要度系数法等数值分析方法, 建立公路技术评价体系; 并以四川省眉山市的公路建设状况为载体, 进行了技术评价分析, 取得了良好的评价效果, 且得出如下结论:
(1) 研究认为, 公路技术评价应包括公路网和公路技术性能两方面;
(2) 采用单一指标和多项指标的方法(模糊综合评判法) 进行公路网的评价, 效果较好;
(3) 对于公路的技术性能评价, 采用规范单一指标方法、路用性能之模糊综合评价法和功能重要度系数法进行综合评价, 结果较为合理;
(4) 作为本文建立的公路技术评价体系的工作延伸, 今后还需进一步解决:将现有公路技术评价体系大量应用于实际, 验证评价体系的合理性, 建立基于神经网络的评价模型, 并将此模型应用到实际的公路技术评价中, 进一步探讨公路技术评价体系的合理性。参考文献:
[1] 高速公路丛书编委会. 高速公路规划与设计[M ]. 北
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01
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合计
根据“01”评分法评分结果, 把各功能得分累计起来, 再与全部功能总得分相除, 所得值称作功能重要度系数, 又称功能评价系数F , 其数学形式为全部零件功能总分数
显然, 功能重要度系数大, 说明该功能重要, 如D 功能, 功能重要度系数最大(0150) , 说明它在4个某零件功能评价系数F =
功能中最重要; 功能重要度系数小, 说明该功能次要。
公路路基构造物、沿线设施和绿化方面的技术性能指标较多, 如采用传统方法进行逐个指标评价, 则较为繁琐。而利用功能重要度系数法可以简化技术评价过程, 同样能收到较好的评价效果。213 路用性能之模糊综合评价方法
路面使用性能具有多方面的属性。因而在实际的应用中, 有时为了使路网或各个路段的使用性能具有可比性, 还需采取一个综合评价指标, 把各项使用性能属性的评价组合在一起来表示最终的评价结果, 而模糊综合评价方法正好能解决这个问题。该方
京:人民交通出版社, 1998.
[2] 景宏君. 公路的技术评价方法与眉山市的公路建设
[D ]. 西安:长安大学, 2001.