摘要: 利用预养护技术对高速公路的使用性能进行预测,科学有效的选择预养护对策可以最大程度的延长路面的使用寿命,降低维护费用。阐述运用灰色系统理论对高速公路路面使用性能进行预测并依据实际数据逐步求解,建立预防性养护方案优选模型,根据模糊优选理论求解模型,依据计算结果确定最佳预防性养护方案以达到最高费用2效益比。
预防性养护是一种在不提高路面结构能力的情况下,延缓路面的损坏,维持或改善路面现有的通车状况,通过延长原有路面的使用寿命来推迟大修和重建活动的养护策略。预防性养护的概念有别于传统的养护理念,主要有2个观点:
1) 让状态良好的道路系统维持更长时间,延缓未来的破坏,在不增加结构承载能力的前提下改善系统的功能状况；
2) 在适当的时间、将适用的措施、应用在适宜的路面上。预防性养护的核心是要求采用最佳成本效益的养护措施,强调养护管理的计划性。
1 预防性养护的重要意义
1) 预防性养护可节约大量的养护资金。系统性实行预防性养护,是延长路面使用寿命、降低公路使用费用行之有效的方法。
2) 保持良好的路面状态,使行车费用降低。将重建、维修养护和预防性养护3 种措施结合成一个综合的策略,整个路网的管理将更有效。预防性养护是路网管理策略中最有影响的部分。
3) 预防性养护可延长路面使用寿命,延缓道路的退化。例如对路面实施“微表处”预防性养护,可阻止裂缝的发展,阻止水分进入路面,补充硬化和老化的沥青,抑制松散,减缓了路面的氧化和老化,增加平整度,恢复抗滑能力,从而延缓了大修时间,延长了路面的使用寿命[1]。
与传统的养护模式相比,这是一种经济有效的方法,能够“防患于未然”,使路面技术状况和服务水平始终保持在较好的水平,并且从经济上可以很大程度的节约养护维修开支。
2 影响路面使用性能的主要因素分析
影响路面使用性能的因素很多,主要包括路面特征因素、交通因素、气候因素等。对使用性能预测时,应全面考虑各种因素影响,建立符合道路实际情况的预测模型[2]。
1) 路面特征因素　路面特征因素主要是指路面结构特征,如表层与基层的类型、厚度以及路面材料特性等。路面类型是路面使用性能变化的内在因素,起决定作用。路面使用性能预测模型建立的基础就是路面结构特征。
2) 交通量因素　交通承载是路面使用性能降低的直接原因和衰变的重要因素。研究表明,交通承载作用对于路面的结构性能影响最大,体现为交通量越大,路面破损状况越严重。在相同条件下,标准轴载当量轴次越大,路况恶化就越快。
3) 环境因素　环境因素是除交通因素外的另一个路面使用性能衰变的重要因素,主要指温度和湿度。
温度直接影响沥青混合料的蠕变性能,也是车辙和路面某些类型裂缝的主要影响因素。湿度主要影响路面的结构承载力,降低路面强度。
3 高速公路路面使用性能灰预测方法
对于高速公路路面使用性能预测系统而言,路面使用性能的历史数据是己知的,影响路面性能的交通因素、气候因素、工程因素等又是不确定的,导致路面使用性能变化速率的不确定性,符合灰色系统的特征,因此可以采用灰色系统的预测理论与方法分析研究路面使用性能的发展变化规律。
灰色预测方法分6类,即数列灰预测、灾变灰预测、季节灾变灰预测、拓扑灰预测、系统灰预测、包络灰预测。采用数列灰预测方法[3]。灰色预测模型通常采用GM(1, n) 模型。对于含有n个变量的一阶灰色预测模型GM(1, n) 仅在当各协调序列的一次累加生成序列元素分别为定值的条件下才能得到近似解,故不采用。
3.1 GM(1,1)模型的建立
  
则将式(2) 中参数a, b 求得后带入式(1)即可进行预测。
3.2 模型预测精度检验
通过上述预测模型得到的预测结果，需要进行残差检验、关联度检验和后验差检验,检验主要指标包括相对误差,灰色绝对关联度、方差比C 和小误差概率P 等。
4 高速公路预防性养护对策的确定方法
预养护对策的选择是复杂的过程,需要综合考虑多种因素,包括技术、经济和工程因素等。借鉴层次分析法的思想与做法,综合考虑影响预防性养护方案的因素及其层次结构,建立预防性养护方案优选模型,根据模糊优选理论求解模型,根据计算结果确定最佳预防性养护方案[4]。
1) 预养护方案优选模型的建立　设待选的预养方案为
  
以此计算的指标相对隶属度相差也不大，能较好地反映指标特征值变化的实际情况。
5 结　语
针对高速公路性能的预养护能够科学有效的延长路面的使用寿命,减少道路的维护成本,依据实际数据的特性选择灰色系统预测理论可有效的预见路面在整个使用周期中性能的变化,从而能够做到有选择的、准确的针对路面问题进行预先养护,使路面使用寿命尽可能的延长；对养护对策的科学选择进一步提高了对路面的预养护效率,节省了养护费用,同时也促进了高速公路建设和维护的良性发展。
参考文献
[1] 杜豫川. 高速公路全寿命管理系统研究[D].上海:同济大学,2000.
[2] 郭进英,沙庆林.沥青路面使用性能的影响因素分析[J].公路交通科技,1995,12 (1):15-18.
[3] 李志刚,邓学钧. 高速公路沥青路面使用性能评价模型的探讨[J].公路交通科技,2000,17(5):15-17.
[4] 倪富健,屠伟新,黄卫.基于神经网络技术的路面性能预估模型[J].东南大学学报,2000 ,30(5):91-95.