[发明专利]一种路网低能耗全生命周期养护方案优化方法

说明书

本发明提供了一种路网低能耗全生命周期养护方案优化方法，其包括根据路网总体运行状况及养护年度资金规划，以及能耗和平整度线性关系，获取初始路网和资金约束下路网总车辆能耗最低的养护方案；构建路面平整度影响的广义费用函数，建立养护期间因路面平整度变化和交通中断而引起的能源消耗模型，获取不同方案中因养护中断交通造成拥堵和车辆行驶里程增加而产生的油耗增加；构建路网低能耗的养护决策优化双层规划模型；经过有限次迭代后收敛，获得年度资金约束下的路网养护方案。本发明充分考虑了平整度对车辆能耗的影响，以及养护封道施工期间路网容量减少而造成的额外车辆能耗，在满足路面使用性能的要求下，降低路网全生命周期中的能源消耗。

技术领域

本发明涉及优化领域，尤其涉及一种路网低能耗全生命周期养护方案优化方法。

背景技术

路面养护方案优化是为公路管理部门提供合理分配和使用有限资金的决策依据，是在确定的预算资金下，以使用性能水平为约束或使用性能效果提升最大为目标，优化路网内各路段的养护方案。目前的路面养护方案优化方法大多都是以路面使用性能、结构强度或者使用寿命等作为养护效益的评价指标，本发明在此基础上，提出一种保护生态的养护方案优化方法，以使车辆在养护的路网中运行时油耗最小。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种路网低能耗全生命周期养护方案优化方法，其包括：

S1，获取路网的道路状况信息；

S2，获取所述路网的养护项目以及所述养护项目对应的费用；

S3，获取所述路网的年度养护资金规划；

S4，构建路面使用性能标准衰变模型，所述模型用于反映S2中的养护项目对路面状况变化的影响；

S5，构建路面平整度影响的广义BPR函数：

式中，c(x)表示路段的广义费用，ck表示路段的成本，δ表示单位长度的运营成本，L表示路段长度，表示时间价值常量参数，t₀表示路段上自由流行驶时间，α和β表示预设的常量参数，q表示路段上的交通量，C表示路段的通行能力，即所述路段上的断面在单位时间内可通过最大的车辆数；

S6，对初始状态下的路网进行交通分配得到初始路网流量，通过0-1整数规划问题的求解，获取步骤S3中的年度养护资金规划约束下的养护项目安排方式：

建立使得开始养护后路网运行中的总的车辆油耗最低的目标函数f₁：

所述年度养护资金规划约束如下：

式中，g_i指在S2中的养护项目下，路段i运行中的车辆的在预设的时间周期内的总油耗；M_i为路段i的养护费用；y为年预算资金；n为路段的总数；X_i为一个布尔量，当路段i采用养护策略时，X_i的值为1，否则X_i的值为0；

在所述目标函数f₁中，g_i的计算公式如下：

g_i＝p_i×O_i×L_i

O_i＝11.299+0.233(IRI_i-ΔIRI_i×X_ij)