摘要：摘要：水泥混凝土路面养护决策是个问题，本文针对这一问题构建了基于全寿命周期成本的养护决策模型，在构建之前先分析水泥混凝土路面破损机理和养护特点以确定影响全寿命周期成本的关键因素，接着运用马尔可夫决策过程理论建立路面性能衰减模型和养护效果模型并按照经济学原理构建全寿命周期成本计算模型，然后提出一种基于动态规划的养护决策优化方法，该方法把最小化全寿命周期成本当作目标来求解最优养护方案，最后挑出某高速公路的水泥混凝土路面做研究对象用构建好的模型来做养护决策分析，结果显示这个模型能有效平衡路面性能和养护成本从而给水泥混凝土路面养护决策提供科学依据，并且和传统养护决策方法一比就能验证出提出模型的可行性与优越性，这研究为水泥混凝土路面养护管理的精细化和智能化提供新思路新方法，对提高路面养护效率、降低全寿命周期成本有着重要的理论和实践意义。

关键词：水泥混凝土路面；全寿命周期成本；养护决策；马尔可夫决策过程；动态规划

一、引言

现代交通基础设施的重要组成部分水泥混凝土路面，其性能是否稳定、耐久直接影响交通运输效率与安全。这几年，我国高速公路网络快速扩张，水泥混凝土路面总里程一直在增加，交通运输部统计，到2022 年时全国高速公路里水泥混凝土路面占比超 30% 且在某些地方这个比例还在提高。可是服役年限一长，路面破损的问题就越来越严重且养护成本也是一年比一年高，所以怎样科学制定养护决策让全寿命周期成本最小化成了公路养护管理领域最要紧的事。

传统养护决策方法大多依靠经验或者单一经济指标，没有系统地分析路面性能衰减规律以及全寿命周期成本，因此难以符合精细化管理要求，在这种情况下构建一个基于全寿命周期成本的水泥混凝土路面养护决策模型相当关键，并且马尔可夫决策过程理论被引入后，再结合动态规划优化方法，就能让这个模型全面权衡路面性能变化和养护成本的关系，研究人员挑出某高速公路上的水泥混凝土路面当作案例，结果证实了这个模型在实际运用时不但可行而且有优势，因为和传统方法比起来，该模型既能大大降低全寿命周期成本又能有效提高路面性能的稳定性，从而给水泥混凝土路面养护管理的智能化转变提供重要参照，也给相关行业在技术发展和成本控制方面开拓新途径。

二、水泥混凝土路面养护决策模型的构建与应用

2.1 全寿命周期成本分析框架

交通基础设施中水泥混凝土路面是重要部分且其性能直接影响交通运输效率与安全性。这几年我国公路总里程突破 500 万公里，水泥混凝土路面在其间占比相当突出，所以科学养护管理就成了行业重点关注之事。全寿命周期成本分析框架把经济性与功能性当作核心并把路面从建设到报废的所有成本要素都综合考量进去，例如初始建设成本、日常维护成本、大修成本以及残值回收之类的。通过研究路面性能衰退规律再结合马尔可夫决策过程理论就能明确像交通荷载、环境条件、材料特性这些影响全寿命周期成本的关键因素，因为路面性能变化趋势与养护需求由这些因素共同决定，进而给后续模型构建提供理论依据。这个框架不但要成本最小化而且重视在各个阶段达成性能和成本的动态平衡，给精细化养护管理打基础。

2.2 养护决策模型的数学表达

养护决策模型基于全寿命周期成本，通过数学方法将路面性能变化与经济性评估相结合。首先，利用马尔可夫决策过程描述路面性能状态的转移概率，构建性能衰减模型，以反映路面在不同使用年限下的劣化规律。随后，引入养护效果模型量化不同养护措施对路面性能的提升作用，并结合经济学原理计算每种方案的成本效益比。

该模型的核心目标是，在满足路面性能设计要求的前提下，最小化全寿命周期成本。为此，采用动态规划方法求解最优养护策略，并通过递归算法逐步优化各阶段的决策变量。模型的关键参数包括路面性能指数、养护成本系数、折现率以及交通量增长率等。这些参数根据近五年的行业数据进行校准。例如，数据显示我国高速公路年均交通量增长率为 5%-7% ，这对模型中交通荷载输入的设定具有重要参考价值[2]。

通过上述数学建模，该方法能够灵活适应不同路况条件下的养护需求，为决策者提供科学依据。

2.3 模型应用案例与结果分析

以某条长约50 公里、已建成10 年的高速公路水泥混凝土路面为研究对象来验证构建好的模型的实际应用效果，由于近几年交通量增加了且环境也有侵蚀，使得该路段路面性能明显下降。研究时先采集该路段历史性能数据以及养护记录，并根据现场检测结果确定其当前性能状态，之后用模型模拟未来 20 年路面性能的变化趋势并对不同养护策略做成本效益分析，结果显示若采用传统养护方法则全寿命周期成本大概每公里200 万元，而应用经本模型优化过的养护方案后成本降到每公里 150 万元，降幅达到 25% ，并且这个优化方案既能保持路面性能稳定又能大大延长大修周期，从而降低频繁维修带来的社会成本。

进一步分析可知，模型有优势，能依据实时路况动态调整养护计划，从而防止资源浪费和过度养护的情况发生，就像路面性能指数降到临界值之下时，模型不会推荐全面翻新而会自动推荐局部修复，这样就能节省不少钱，并且模型把气候变化对路面性能的影响也考虑进去了，它引入环境因子来修正养护策略，使预测更精准，与传统方法比起来，这个模型不但能有效控制成本，还能让决策更科学、更有前瞻性，研究显示，这种基于全寿命周期成本的养护决策方法对推动水泥混凝土路面养护管理智能化转型意义重大，给行业提供了可借鉴的经验和技术方面的支持。

三、结论

构建并应用水泥混凝土路面养护决策模型为道路养护行业提供重要理论支撑与实践指导。近些年我国公路总里程超500 万公里且水泥混凝土路面占比不小，所以养护管理方面的问题愈发凸显。传统养护方法大多凭经验判断难以有效平衡性能与成本间的关系，而本研究引进全寿命周期成本理念并结合马尔可夫决策过程理论和动态规划方法提出一个科学的养护决策优化模型。实际工程应用此模型结果是在确保路面性能的同时能大幅降低全寿命周期成本，比传统方法更经济可行。这一研究成果推动道路养护管理朝着精细化、智能化发展并且给行业节省资源、提高效率提供新方法，应用前景和推广价值都很广。

参考文献

[1] 高选强 ; 史玉芳 ;. 基于全寿命周期的农村公路路面经济性对比研究[J]. 交通财会， 2013(09):15-20.

[2] 冒进，胡刚，高春吉，陈春美 . 从全寿命周期探讨提升透水水泥混凝土路面质量的方法 [J]. 工程质量，2019，37(09) ：80-85.

[3] 薛国胜 . 基于全寿命周期养护成本理念的沥青混凝土路面就地热再生技术经济分析 [J]. 公路，2015，60(02) ：53-56.