CN110826779A - 路网级桥隧养护方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了路网级桥隧养护方法、装置及存储介质，涉及路网级公路资产管理领域。包括：根据目标区域路网内各桥隧的历史技术状况，计算目标区域路网内桥隧的初始技术状况分布矩和状态转移概率矩阵；根据初始技术状况分布矩阵、状态转移概率矩阵和修正矩阵，计算得到目标区域路网内的桥隧在预设年度的目标技术状况分布矩阵；获取目标区域路网内的桥隧在预设年度的养护需求方案，根据养护需求方案和目标技术状况分布矩阵对目标区域路网内的桥隧进行养护。本发明实现了路网级桥隧养护过程中高精度、高效率、智能化的预测和决策问题，技术人员能够根据决策结果对桥隧进行高效维护，从而提高了维护的效率和可行性。

Description

路网级桥隧养护方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及路网级公路资产管理领域，尤其涉及一种路网级桥隧养护方法、装置及存储介质。

背景技术

在路网级桥隧养护管理中，对桥隧进行养护之前，决策者需要经常性地了解一定年限内路网中桥隧技术状况分布的发展变化趋势，并进行相应的养护需求分析决策。

目前，对于桥隧的技术状况预测，都是技术人员基于历史数据对指定年度的桥隧技术状况进行预测，具有很强的主观性，导致预测结果不够准确，预测工作量大等缺点，从而对桥隧的养护产生影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种路网级桥隧养护方法、存储介质及装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种路网级桥隧养护方法，包括：

获取目标区域路网内各桥隧的预设年度范围内的历史技术状况；

根据所述目标区域路网内各桥隧的历史技术状况，计算所述目标区域路网内桥隧的初始技术状况分布矩阵，并计算在不对所述目标区域路网内的桥隧进行养护的情况下，桥隧技术状况的状态转移概率矩阵；

获取修正矩阵，所述修正矩阵用于消除因桥隧的历史技术状态数据是变周期的时间序列数据产生的误差；

根据所述初始技术状况分布矩阵、所述状态转移概率矩阵和所述修正矩阵，计算得到所述目标区域路网内的桥隧在预设年度的目标技术状况分布矩阵；

获取所述目标区域路网内的桥隧在预设年度的养护需求方案，根据所述养护需求方案和所述目标技术状况分布矩阵对所述目标区域路网内的桥隧进行养护。

本发明的有益效果是：本发明提供的桥隧养护方法，通过对历史年度内桥隧的历史技术状况进行统计，对历史路网公路技术状况数据资源进行了深度分析和有效利用，通过状态转移概率矩阵对预设年度的桥隧技术状况进行预测，并通过修正矩阵对桥隧检测周期与马尔科夫链步距不一致的问题进行修正，从而将马尔科夫链应用于桥隧技术状况的决策，实现了路网级桥隧养护过程中高精度、高效率、智能化的预测和决策问题，技术人员能够根据决策结果对桥隧进行高效维护，从而提高了维护的效率和可行性。

本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：

一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如上述技术方案所述的路网级桥隧养护方法。

本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：

一种路网级桥隧养护装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序，实现如上述技术方案所述的路网级桥隧养护方法。

本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

图1为本发明路网级桥隧养护方法的实施例提供的流程示意图；

图2为本发明路网级桥隧养护装置的实施例提供的结构框架图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，为本发明路网级桥隧养护方法的实施例提供的流程示意图，桥隧包括桥梁和隧道，如果是对桥梁进行养护，那么相关数据均为桥梁的，如果是对隧道进行养护，那么相关数据均为隧道的，下面不再赘述。本发明应用齐次马尔可夫链预测模型，对桥隧技术状况分布的发展变化趋势进行预测，然后基于预测结果进行养护，该养护方法包括：

S1，获取目标区域路网内各桥隧的预设年度范围内的历史技术状况。

应理解，需要获取至少2年的数据，才能得到转移概率矩阵。

例如，可以获取当前年度，以及过去相邻的多年的历史技术状况。历史技术状况是对路网中桥隧技术状况检测评定形成的多年历史数据，例如，以桥梁为例，可以通过BCI(Bridge Condition Index，桥梁状况指数)表征桥梁整体缺损状况。

S2，根据目标区域路网内各桥隧的历史技术状况，计算目标区域路网内桥隧的初始技术状况分布矩阵，并计算在不对目标区域路网内的桥隧进行养护的情况下，桥隧技术状况的状态转移概率矩阵。

需要说明的是，技术状况可以通过优、良、差等表征不同的状态，也可以通过第一级、第二级、第三级等表征不同的状态。

例如，目标区域路网内的桥隧数量为m，假设优、良、中、次、差五个状态下各桥隧数量分别为m₁，m₂，m₃，m₄，m₅，则当前年度t₀的初始技术状况分布矩阵P(t₀)为：

需要说明的是，不对目标区域路网内的桥隧进行养护的情况下，不考虑养护工程对桥隧技术状况提升的影响，自然衰变条件下，不存在低质量状态向高质量状态转移的情况，即此类转移概率为0。可以通过以下方式计算状态转移概率矩阵：

其中，p_ij表示给定时间段里状态i转移到j的概率，n_i，j表示上述给定时间内状态i转移到j的次数，n_i表示上述给定时间内状态i转移的总次数。

需要说明的是，若需要预测第n年的桥隧技术状况等级，需要知道时间序列跨度为n年转移矩阵P_(n+1)，但一般无法直接获取P_(n+1)，需要通过朴素贝叶斯公式计算得到。

式中，P_(i)为第i步状态转移概率矩阵，如果桥隧处于一个稳定的退化过程，则P_(i+1)的大小与时间序列节点i无关，即P_(i+1)＝P_(i)＝…＝P₍₀₎，因此，经历n年后的状态转移概率P⁽ⁿ⁺¹⁾为

应理解，为了计算在不对目标区域路网内的桥隧进行养护的情况下，桥隧技术状况的状态转移概率矩阵，可以去掉包含有维修行为、加固行为的检查周期，因为维修、加固行为会引起桥隧技术状况状态值提升，桥隧的劣化就不是小修保养情况下的自然劣化。

同时，当数据中包含新增的桥隧时，还可以规定该步转移的转移状态不变，即a_ii＝α_i→β_i。例如，2015年新增一座二类桥隧，则认为该桥隧从2015年到2016年的技术状况等级还是2，且p_2015→2016＝1。

S3，获取修正矩阵，修正矩阵用于消除因桥隧的历史技术状态数据是变周期的时间序列数据产生的误差。

S4，根据初始技术状况分布矩阵、状态转移概率矩阵和修正矩阵，计算得到目标区域路网内的桥隧在预设年度的目标技术状况分布矩阵。

例如，可以根据以下公式计算目标技术状况分布矩阵：

{n_n，b_n，c_n，dn，e_n}＝{a₀，b₀，c₀，d₀，e₀}·P⁽ⁿ⁾·R^*

其中，{a₀，b₀，c₀，d₀，e₀}为初始技术状况分布矩阵，{a_n，b_n，c_n，d_n，e_n}为目标技术状况分布矩阵，P⁽ⁿ⁾为第1年到第n年的状态转移概率矩阵，R^*为修正矩阵。

如表1所示，以桥梁为例，给出了一种示例性的桥梁技术状况等级分布预测输出结果。

表1桥梁技术状况等级分布预测输出结果

技术状况等级	状态值	分布比例(％)
			一类桥梁	1	a<sub>n</sub>
二类桥梁	2	b<sub>n</sub>
			三类桥梁	3	c<sub>n</sub>
四类桥梁	4	d<sub>n</sub>
			五类桥梁	5	e<sub>n</sub>

表1中采用了《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H2l)中将桥梁技术状况等级分为五类，其中，一类桥梁是指技术状况处于完好或良好状态，仅需对桥梁进行保养维护，其占比为a_n。二类桥梁是指技术状况处于良好或较好状态，仅需对桥梁进行小修或保养，其占比为b_n。三类桥梁是指技术状况处于较差状态，个别重要构件有轻微缺损或部分次要构件有较严重缺损，但桥梁尚能维持正常使用功能，其占比为c_n。四类桥梁是指技术状况处于差的状态，部分重要构件有较严重缺损或部分次要构件有严重缺损，桥梁正常使用功能明显降低，桥梁承载能力降低但尚未直接危及桥梁安全，其占比为d_n。五类桥梁是指技术状况处于危险状态，部分重要构件出现严重缺损，桥梁承载能力明显降低并直接危及桥梁安全，其占比为e_n。

应理解，隧道也可以采用相似的方法分为五类，其原理相同，在此不再赘述。

S5，获取目标区域路网内的桥隧在预设年度的养护需求方案，根据养护需求方案和和目标技术状况分布矩阵对目标区域路网内的桥隧进行养护。

应理解，养护需求方案指的是养护后想要达到的路网级桥隧技术状况分布情况或BCI值等，因此，养护需求方案可以包括路网级桥隧养护需求标准和/或路网级桥隧养护需求目标。

其中，路网级桥隧养护需求标准，就是进行养护后路网级桥隧技术状况分布情况，如按照规定：养护方案需要彻底处置四五类桥隧，四五类桥隧的比例为0，一、二类桥隧的分布比例保持在90％以上，三类桥隧的分布比例小于10％。

路网级桥隧养护需求目标，以桥梁为例，就是进行养护后路网级桥隧影响下的BCI达到预设值。

进一步地，以桥梁为例，通过全口径养护资金调节后，需要保障一定的BCI指标。如在桥梁BCI指标影响下的PQI达到80以上，其中东、中、西部分别达到82、80、78以上。

例如，可以一二类桥隧执行预防养护工程，三类桥隧根据情况可执行预防养护工程和修复养护工程，四五类桥隧执行专项养护工程。

本实施例提供的桥隧养护方法，通过对历史年度内桥隧的历史技术状况进行统计，对历史路网公路技术状况数据资源进行了深度分析和有效利用，通过状态转移概率矩阵对预设年度的桥隧技术状况进行预测，并通过修正矩阵对桥隧检测周期与马尔科夫链步距不一致的问题进行修正，从而将马尔科夫链应用于桥隧技术状况的决策，实现了路网级桥隧养护过程中高精度、高效率、智能化的预测和决策问题，技术人员能够根据决策结果对桥隧进行高效维护，从而提高了维护的效率和可行性。

可选地，在一些实施例中，根据目标区域路网内各桥隧的历史技术状况，计算目标区域路网内桥隧的初始技术状况分布矩阵，并计算在不对目标区域路网内的桥隧进行养护的情况下，桥隧技术状况的状态转移概率矩阵，具体包括：

根据预设的数值区间对历史技术状况进行分级，得到目标区域路网内各桥隧的历史技术状况等级。

应理解，分级的方式有很多，例如，可以将不同的技术状况分为优、良、差等，下面以行业通用标准为例进行说明，见表2。

表2桥隧技术状况等级分类

技术状况评分D<sub>r</sub>	状态值	技术状况等级D<sub>j</sub>
			[95,100]	1	一类桥隧
[80,95)	2	二类桥隧
			[60,80)	3	三类桥隧
[40,60)	4	四类桥隧
			[0,40)	5	五类桥隧

应理解，在运用马尔可夫模型预测桥隧状态转移时，需要用到状态向量a，对于宏观维度的桥隧技术状况矩阵就是，分别对应一类～五类桥隧对全部桥隧的数量占比，以2016年统计年报上报的数据为例子a₂₀₁₆＝{49.76％,46.79％,3.01％,0.39％,0.05％}，表示在2016年，处于第一类的桥隧占比为49.76％，处于第二类的桥隧占比为46.79％，以此类推。

根据各桥隧的历史技术状况等级，确定每年目标区域路网内每级桥隧数量对全部桥隧数量的占比，得到全部桥隧的等级分布比例。

根据等级分布比例得到每年目标区域路网的技术状况分布矩阵，其中，当前年度的技术状况分布矩阵即为初始技术状况分布矩阵。

去除每年目标区域路网的技术状况分布矩阵中包含维修行为和加固行为的检查周期。

根据进行去除处理后的每年目标区域路网的技术状况分布矩阵的变化，得到在不对目标区域路网内的桥隧进行养护的情况下，桥隧技术状况的状态转移概率矩阵。

可选地，在一些实施例中，根据以下步骤得到修正矩阵：

获取预设周期，根据预设周期对任意两个状态之间的转移概率进行修正；

根据修正后转移概率和修正前的转移概率计算调整因子；

根据得到的全部的调整因子生成矩阵，得到修正矩阵。

可选地，在一些实施例中，根据以下公式计算调整因子：

p^adj(CT＝i→j)＝p^unadj(CT＝i→j)×p(IP＝x|CT＝i→j)/p(IP＝x|i)

其中，IP表示预设周期，CT表示状态转移，p^adj(CT＝i→j)表示按预设周期x修正后的转移概率，p^unadj(CT＝i→j)表示修正前的转移概率，p(IP＝x|CT＝i→j)表示检查周期为x且由状态由i转移到j的概率，p(IP＝x|i)表示检查周期为x且初始状态为i的概率，p(IP＝x|CT＝i→j)/p(IP＝x|i)为调整因子。

若调整因子矩阵为R^*，则

p^adj＝p^unadj·R^*

式中，p^adj为修正后的n步转移矩阵Pⁿ，p^unadj为修正前的n步转移矩阵Pⁿ。

可选地，在一些实施例中，获取目标区域路网内的桥隧在预设年度的养护需求方案之后，还包括：

获取目标区域路网内的桥隧在预设年度的养护需求方案，根据养护需求方案确定目标区域路网内的桥隧的养护方案；

获取养护方案中每种养护工程的基价，以及每项养护工程的养护面积；

根据每种养护工程的基价以及每项养护工程的养护面积计算得到目标区域路网内的桥隧的养护资金需求。

应理解，养护工程的基价是指完成一项工程项目的基准单价，桥隧养护工程的基价单位为：元/平方米。

下面给出每种养护工程的基价的示例性计算方式。

下面以预防养护工程、修复养护工程和专项养护工程为例，分别进行说明，桥隧养护工程的分类标准见表3，其中，预防养护工程基价的相关修正参数有：桥隧跨径类型修正系数、桥隧结构类型修正系数、所在路线等级修正系数、跨越地物类型修正系数、桥隧龄修正系数、桥隧技术状况等级修正系数。

表3桥隧养护工程分类标准

下面分别说明每种养护工程的基价的计算方式。

一、路网级桥隧预防养护工程基价

路网级桥隧预防养护工程基价通过计算标准桥隧的工程单价、桥隧预防养护修正系数得到，假设预防养护工程标准桥隧，该桥隧具备如下特点，见表4，以预防养护工程标准桥隧的工程单价作为预防养护的工程初始基价。

表4预防养护工程标准桥隧

类型	标准
		桥隧类型	简支梁桥隧
桥隧跨分类	大桥隧
		跨越物类型	跨越陆地
桥隧龄分类	小于10年

其中，标准桥隧的预防养护工程单价在宏观统计下服从正态分布。预防养护工程单价U_m的计算流程如下：

首先，依据各省的地方工程定额中和样本桥隧的预防养护工程量，计算出每座样本桥隧的整座桥隧的预防养护工程费用；

其次，每座样本桥隧的预防养护工程费用除以桥隧养护面积，由桥隧宽乘以桥隧长得到桥隧的养护面积，得到单位面积的预防养护工程单价U_mi(单位：元/平方米)；

然后，假设检验的显著性指标在90％～95％之间，通过统计方法可以计算出该省的路网级桥隧预防养护工程单价U_m。

桥隧预防养护修正系数的计算方式如下。

根据桥隧跨径类型、桥隧结构类型、所在路线类型、跨越地物类型、桥隧龄、及桥隧技术状况等级等影响因子对标准桥隧的预防养护工程初始基准单价进行修正：

其中，Γ为桥隧预防养护费用计算修正系数，γ_i为桥隧预防养护分项修正系数，具体γ_i取值说明如下。

桥梁的预防养护分项修正系数取值说明如下：

1、桥梁跨径类型修正系数γ₁

同等条件下桥梁长度较长，单次投入的养护资源利用率较高，即大桥、特大桥的综合养护成本要低于同工况下的中小桥，按照特大桥、大桥、中桥、小桥给出修正系数见表5。

表5桥梁跨径类型修正系数

桥梁跨径类型	养护复杂等级	修正系数γ<sub>1</sub>
			特大桥	1	0.8
大桥	2	1.0
			中桥	3	1.1
小桥	4	1.2

2、桥梁结构类型修正系数γ₂

桥梁结构形式不同实施养护的难易程度不同，修正系数见表6。

表6桥梁结构形式修正系数

3、所在路线等级修正系数γ₃

桥梁所在路线的路线等级影响桥梁的运营能力和养护投入的政策倾向，修正系数见表见表7。

表7桥梁所在路线等级修正系数

描述	养护复杂等级	修正系数γ<sub>3</sub>
			四级道路	1	0.9
三级道路	2	1.0
			二级道路	3	1.1
一级道路	4	1.2
			高速公路、专用道路	5	1.3

4、跨越地物类型修正系数γ₄

跨越铁路的桥梁由于铁路的净空限高要求，很难做到及时到位的检查和维修，跨越河海的桥梁也较跨越陆地的桥梁维修难度要高，跨越地物类型的修正系数见表8。

表8桥梁跨越地物类型修正系数

跨越地物类型	养护复杂等级	修正系数γ<sub>4</sub>
			跨陆地	1	1.0
跨河(海)	2	1.1
			跨道路/铁路	3	1.2

5、桥梁龄修正系数γ₅

路网桥梁随着服役时间的增长，桥梁的性能逐渐退化，桥梁龄修正系数见表9。

表9桥梁龄修正系数

桥梁龄	养护复杂等级	修正系数γ<sub>5</sub>
			桥梁龄<10年	1	1.0
10≤桥梁龄<20年	2	1.1
			桥梁龄≥20年	3	1.2

6、桥梁技术状况等级修正系数γ₆

桥梁的技术状况等级可以最直观的反应桥梁的预防养护需求，桥梁技术状况等级修正系数见表10。

表10桥梁技术状况等级修正系数

技术状况等级	描述	修正系数γ<sub>6</sub>
			一类桥梁	全新状态，功能完好	1.00
二类桥梁	有轻微缺损，对桥梁使用功能无影响	1.05
			三类桥梁	有中等缺损，尚能维持正常使用功能	1.10

隧道的预防养护分项修正系数取值说明如下：

1、隧道路面宽度修正系数γ₁

当隧道路面宽度越宽时，单次投入的养护费用越多，按照不同隧道路面宽度区间给出修正值，见表11。

表11隧道路面宽度修正系数γ₁

序号	隧道路面宽度	修正值
			1	≤7.5m	0.8
2	＞7.5m，≤11.25	1.0
			3	＞11.25m	1.2

2、隧龄修正值γ₂

隧道是具有一定使用寿命的结构，随着服役时间的增长，隧道的性能逐渐劣化，隧龄对隧道服役性能的影响不容忽视。根据隧道结构劣化规律得出隧龄修正系数见表12。

表12隧龄修正系数γ₂

3、所在省市修正系数γ₃

隧道所在的省市，包含了隧道当地的地质水文类型与气候类型信息，即隧道围岩类型信息，将隧道所在的省市按照东部地区、西部地区、中部地区分为三类见表13。

表13隧道所在省市修正系数

序号	所在省市	修正值
			1	东部地区	1.1
2	中部地区	1.0
			3	西部地区	0.9

4、隧道相邻位置修正系数γ₄

独立隧道和隧道群的养护费用不同，隧道群密度越大，综合养护费用总额越低，按照隧道间距的远近的修正值见表14。

表14隧道相邻位置修正系数

序号	隧道间距(中心桩号为准)	修正值
			1	＜1km	0.7
2	≥1km，＜10km	0.8
			3	≥10km，＜30km	0.9

预防养护工程基价可以通过以下公式计算：

U_A＝Γ·S·U_m

其中，U_A为路网级桥隧预防养护工程基价，Γ为桥隧预防养护费用计算修正系数，S为桥隧面养护面积，S＝L×B，单位是：元/平方米，L表示桥隧长，B表示桥隧宽，U_m为标准桥隧进行预防养护工程的工程基准单价。

二、路网级桥隧修复养护工程基价计算

修复工程基价计算方法是：首先求解各种桥隧分类修复养护工程的基价，例如，桥隧分类包括桥隧材料、桥隧上部结构形式等，然后再计算出不同桥隧结构性和桥隧材料的修复工程的工程量，最后得到修复工程养护基价。

进一步地，所涉及的病害修复工程量的计算法：

以单一典型病害的修复养护工程的工程量为例，按照桥隧的长度或桥隧的面积(桥隧宽度×桥隧长度)进行计算。通过统计分析，多病害共同组合实际发生的概率占病害发生总概率的50％，在计算多病害组合的工程量时，需要每种典型病害的对应养护工程量乘以50％。以桥梁为例，可以按照《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21-2011)中对部构件病害标度定量描述确定工作量。

以桥梁为例，典型病害对应的修复养护工程量近似计算法方法如下：

1、裂缝病害对应的修复养护工程量，根据桥梁的跨径类型及上部结构形式估计产生裂缝的数量，见表15。

表15不同桥梁形式可能产生裂缝预估数量

2、修复混凝土面积按照桥梁面积的5％计算。

3、圬工材料桥梁的修复养护工程量按照桥梁面积的5％计算。

4、钢桥梁的修复养护工程量按照桥梁面积15％计算。

以隧道为例，路网级隧道修复养护工程基价计算方式如下：

将通车年限、路面宽度、交通量作为修复养护费用因变量(Y)的拟合自变量(X_i)，隧道所在省份、围岩类型是否具有特殊性作为修正因子。通过对大量隧道养护费用的分析，最终得出拟合公式为

Y＝104-38.397x₁+2.0338x₁ ²+2.1215x₁x₂+0.0005x₁x₃-0.6052x₂ ²

式中，x₁为通车年限(单位：年)；x₂为车道数(一般取值2、4、6)；x₃为年平均日交通量(单位：10⁴辆/天)，换算成小客车数量；x₄为修复养护费用(万元)。

三、路网级桥隧专项养护工程基价计算

由于四五类桥隧的专项养护工程维修改建工程各异性明显、缺乏共性特征，因此可以采用按照经济区划分别给出指导基价的方法得到专项养护工程的基价。

例如，以国检抽查的56座桥隧中的42座桥隧可调研到明确资金决算或使用情况明细，统计分析得到，专项养护工程的工程基价按照东、中、西部分别为2679元/㎡、4632元/㎡、3363元/㎡。该工程基价根据统计数据而更新。

下面以一个具体的例子对桥梁的养护资金需求进行说明。

例如，养护方案可以为一二类桥梁执行预防养护工程，三类桥梁根据情况可执行预防养护工程和修复养护工程，四五类桥梁执行专项养护工程。若计算分析各省市第n年的路网级桥梁养护工程资金投入情况，可以先将路网桥梁按照国家高速/普通国道、特大桥梁/中小桥梁分为四组，再分别每组桥梁各分项养护工程的资金，最后计算各省市的养护总资金投入。进一步地，每组桥梁养护工程资金具体计算方法如下：

以当前年份的桥梁技术分布情况向量T₀＝{a₀,b₀,c₀,d₀,e₀}，通过上述实施例的方法推理得到第n年的桥梁技术状况分布情况向量T_n＝{a_n,b_n,c_n,d_n,e_n}。

根据第n年的桥梁技术状况分布情况向量Tn，可以计算出各等级桥梁对应养护工程的养护面积Si，其中，预防养护工程养护面积为S_A、修复养护工程养护面积为S_B、专项养护工程养护面积为S_C。

根据每项养护工程的工程基价E_i，其中，预防养护工程基价为E_A、修复养护工程基价为E_A、专项养护工程基价为E_C，通过以下公式可以计算出区域桥梁养护工程资金。

其中，E_i为路网级桥梁分项养护工程费用，其中，i＝A为预防养护工程费用，i＝B为修复养护工程费用，i＝C为专项养护工程费用；S_i为路网桥梁面养护总面积，单位是元/平方米；U_mi为分项养护工程的工程基准单价；ρ为经济通货膨胀系数，一般取1.0～1.2之间。

隧道的养护资金需求计算方式类似，如表16所示，下面给出一种示例性的隧道土建结构清洁养护基准单价。

表16隧道土建结构清洁养护基准单价(单位：元/米)

可选地，在一些实施例中，养护工程包括：预防养护工程、修复养护工程和专项养护工程。

其中，预防养护工程指的是对桥隧进行预防性的养护，如加固等；修复养护工程指的是对桥隧进行修复，如修复桥隧裂缝等；专项养护工程是指对桥隧进行针对性的修复。

可选地，在一些实施例中，还包括：

根据预设的至少两个影响因素对目标区域路网内的全部桥隧进行评价，得到每项影响因素的评价值；

根据预设的权重分别对每项影响因素的评价值进行加权处理，得到每个桥隧的综合评价值；

对综合评价值进行排序，根据综合评价值的顺序对目标区域路网内的全部桥隧进行养护。

可选地，在一些实施例中，影响因素包括：桥隧设计荷载、路线等级、桥隧龄、桥隧结构类型、桥隧跨径类型、桥隧抗洪能力、桥隧抗冻害能力和桥隧抗震能力。

应理解，通过选择影响因素，对待维护的桥隧进行评价和排序，能够从保证整个交通网络的交通通行质量出发，确定路网中的桥隧设施的养护顺序，即在有限资金的条件下，制定合理的养护顺序，优先安排对交通运输影响大，技术状况较差，维护等级高的桥隧项目，以达到合理地分配和使用有限资金，保证桥隧网络处在规定的服务水平上，使养护维修资金发挥最佳的经济效益和社会效益。

以桥梁为例，本实施例中8个影响因素桥梁影响因子的指标得分及权重分配见表17，每项影响因子的标度越大得分越高。

表17桥梁影响因子的指标得分及权重分配

计算出综合指标之后，由分数高低进行排序，还可以计算养护后的路网级桥梁技术状况分布情况和对应的BCI指数。

如表18所示，给出一种示例性的隧道养护影响因子的指标得分及权重分配方案。

表18隧道养护影响因子的指标得分及权重分配

序号	评定类型	权重值	标度级别	分值
					1	养护等级	0.4	3	40,60,100
2	隧龄	0.4	5	20,40,60,80,100
					3	所在省市	0.2	3	60，80，100

可选地，在一些实施例中，还可以计算不同水平下桥隧养护工程资金投入，根据实际需求对资金进行分配。

按照行业要求，一二类桥隧执行预防养护工程，四五类桥隧执行专项工程，这两项资金必须保障；三类桥隧可执行预防养护工程，也可执行修复养护工程，通过调节执行修复养护工程三类桥隧的比例来实现不同养护工程资金投入。

1、资金最优：若三类桥隧全部执行预防养护工程，桥隧养护资金投入最少，养护效果最差；

2、绩效平衡：若50％的三类桥隧执行预防养护工程，另外50％的三类桥隧执行修复养护工程，桥隧的养护资金和养护效果平衡；

3、效果最佳：若三类桥隧全部执行修复养护工程，桥隧养护资金投入最多，养护效果最佳。

可选地，在一些实施例中，在对目标区域路网内的桥隧进行养护后，还可以将各区域、等级公路上实际执行养护的资金方案、养护后的桥隧技术状况分布情况及BCI指数和历史决策方案中的数据进行对比分析，计算预测决策误差，分析实际养护与养护决策方案的效益，从而对养护过程进行评价。

可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施例中的部分或全部可选实施方式。

在本发明的其他实施例中，还提供一种存储介质，存储介质中存储有指令，当计算机读取指令时，使计算机执行如上述任意实施例所述的路网级桥隧养护方法。

在本发明的其他实施例中，如图2所示，还提供一种路网级桥隧养护装置，包括：

存储器1，用于存储计算机程序；

处理器2，用于执行计算机程序，实现如上述任意实施例所述的路网级桥隧养护方法。

需要说明的是，上述各实施例是与在先方法实施例对应的产品实施例，对于产品实施例中各可选实施方式的说明可以参考上述各方法实施例中的对应说明，在此不再赘述。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，步骤的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个步骤可以结合或者可以集成到另一个步骤，或一些特征可以忽略，或不执行。

上述方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种路网级桥隧养护方法，其特征在于，包括：

获取目标区域路网内各桥隧的预设年度范围内的历史技术状况；

根据所述目标区域路网内各桥隧的历史技术状况，计算所述目标区域路网内桥隧的初始技术状况分布矩阵，并计算在不对所述目标区域路网内的桥隧进行养护的情况下，桥隧技术状况的状态转移概率矩阵；

获取修正矩阵，所述修正矩阵用于消除因桥隧的历史技术状态数据是变周期的时间序列数据产生的误差；

根据所述初始技术状况分布矩阵、所述状态转移概率矩阵和所述修正矩阵，计算得到所述目标区域路网内的桥隧在预设年度的目标技术状况分布矩阵；

获取所述目标区域路网内的桥隧在预设年度的养护需求方案，根据所述养护需求方案和所述目标技术状况分布矩阵对所述目标区域路网内的桥隧进行养护。

2.根据权利要求1所述的路网级桥隧养护方法，其特征在于，根据所述目标区域路网内各桥隧的历史技术状况，计算所述目标区域路网内桥隧的初始技术状况分布矩阵，并计算在不对所述目标区域路网内的桥隧进行养护的情况下，桥隧技术状况的状态转移概率矩阵，具体包括：

根据预设的数值区间对所述历史技术状况进行分级，得到所述目标区域路网内各桥隧的历史技术状况等级；

根据各桥隧的历史技术状况等级，确定每年所述目标区域路网内每级桥隧数量对全部桥隧数量的占比，得到全部桥隧的等级分布比例；

根据所述等级分布比例得到每年所述目标区域路网的技术状况分布矩阵，其中，当前年度的技术状况分布矩阵即为初始技术状况分布矩阵；

去除每年所述目标区域路网的技术状况分布矩阵中包含维修行为和加固行为的检查周期；

根据进行去除处理后的每年所述目标区域路网的技术状况分布矩阵的变化，得到在不对所述目标区域路网内的桥隧进行养护的情况下，桥隧技术状况的状态转移概率矩阵。

3.根据权利要求1所述的路网级桥隧养护方法，其特征在于，根据以下步骤得到所述修正矩阵：

获取预设周期，根据所述预设周期对任意两个状态之间的转移概率进行修正；

根据修正后转移概率和修正前的转移概率计算调整因子；

根据得到的全部的调整因子生成矩阵，得到修正矩阵。

4.根据权利要求3所述的路网级桥隧养护方法，其特征在于，根据以下公式计算所述调整因子：

p^adj(CT＝i→j)＝p^unadj(CT＝i→j)×p(IP＝x|CT＝i→j)/p(IP＝x|i)

其中，IP表示预设周期，CT表示状态转移，p^adj(CT＝i→j)表示按预设周期x修正后的转移概率，p^unadj(CT＝i→j)表示修正前的转移概率，p(IP＝x|CT＝i→j)表示检查周期为x且由状态由i转移到j的概率，p(IP＝x|i)表示检查周期为x且初始状态为i的概率，p(IP＝x|CT＝i→j)/p(IP＝x|i)为调整因子。

5.根据权利要求1所述的路网级桥隧养护方法，其特征在于，获取所述目标区域路网内的桥隧在预设年度的养护需求方案之后，还包括：

获取所述目标区域路网内的桥隧在预设年度的养护需求方案，根据所述养护需求方案确定所述目标区域路网内的桥隧的养护方案；

获取所述养护方案中每种养护工程的基价，以及每项养护工程的养护面积；

根据每种养护工程的基价以及每项养护工程的养护面积计算得到所述目标区域路网内的桥隧的养护资金需求。

6.根据权利要求5所述的路网级桥隧养护方法，其特征在于，所述养护工程包括：预防养护工程、修复养护工程和专项养护工程。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的路网级桥隧养护方法，其特征在于，还包括：

根据预设的至少两个影响因素对所述目标区域路网内的全部桥隧进行评价，得到每项影响因素的评价值；

根据预设的权重分别对每项影响因素的评价值进行加权处理，得到每个桥隧的综合评价值；

对所述综合评价值进行排序，根据所述综合评价值的顺序对所述目标区域路网内的全部桥隧进行养护。

8.根据权利要求7所述的路网级桥隧养护方法，其特征在于，所述影响因素包括：桥隧设计荷载、路线等级、桥隧龄、桥隧结构类型、桥隧跨径类型、桥隧抗洪能力、桥隧抗冻害能力和桥隧抗震能力。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如权利要求1至8中任一项所述的路网级桥隧养护方法。

10.一种路网级桥隧养护装置，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序，实现如权利要求1至8中任一项所述的路网级桥隧养护方法。

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