基于α-鲁棒的普通公路养护资金分配模型研究

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1、基于α-鲁棒的普通公路养护资金分配模型研究基于α-鲁棒的普通公路养护资金分配模型研究吴道新<84科学决策2016.0<8基于α一鲁棒的普通公路养护资金分配模型研究摘要:为了实现公路养护资金使用效率最大化，应用鲁棒优化方法研究了公路养护资金的分配问题。在传统养护资金分配模型的基础上，考虑了公路交通量的不确定性，构建了基于α-鲁棒的公路养护资金分配模型，并给出了算例。应用Lingo软件对算例进行求解，发现基于α-鲁棒的公路养护资金分配模型较好的处理了交通量的不确定性，能够对养护要求高及交通流量大的公路进行更好的养护，模型的解具有良好的鲁棒性。关键词:

2、鲁棒优化;公路养护1资金分配DOI:1O.3773/j.issn.1006-4<8<85.2016.0<8.0<84中图分类号:8><#004699'>C93文献标识码:A文章编号:1002-9753(2016)0<8-00<84-111引言近年来，随着我国公路通车里程的快速增长、交通流量不断增加，公路的使用性能及服务能力下降较快。公路的养护需求曰益加大，养护任务逐渐加重。充足的养护资金是养护质量的必要保障。然而目前，我国普通公路养护资金的来源较少，主要为燃油税、车船使用税及车购税。这些养护资金对于巨大的公路养护需求而言无疑是不足的。因此如何有效

3、地利用好有限的养护资金，对公路实施及时、有效的养护是亟待解决的问题。针对该问题，国内外学者进行了大量有益的探索。这些探索主要是从两个方面进行的，即动态养护资金分配方法及静态养护资金分配方法。在动态养护资金分配方法方面，比较成熟的是基于马尔科夫过程的动态规划方法，如Camahan(19<87)川采用马尔科夫过程模拟了公路使用性能的衰退，进而应用动态规划方法研究了公路养护资金作者简介:吴道新(1967-)，河南郑州人，河南省交通运输厅公路管理局，高级工程师，研究方向:道路工程、建设管理。基于α…鲁棒的普通公路养护资金分配模型研究的分配问题;Choot

4、inan,Chen等人(2006)[2]应用随机仿真及遗传算法对多年期的公路养护资金分配问题进行了研究;我国的王立军、彭华[3-4]等也对该方法进行了大量的研究。而在静态养护资金分配方法方面，常用的是线性规划法和整数规划法。Davis(19<8<8)[5]构建了以用户成本最小为目标，以预算及使用性能为约束的公路养护资金分配模型。文Ij军、程建川(2006)[6]以效用及费用比为目标构建了资金分配模型，并应用SCE算法对其进行了求解。Elhadidy(2015)[7]考虑了公路养护决策的多属性性质，构建了多属性的公路养护资金分配模型，并应用遗传算法

5、对模型进行了求解。Yu(2015)[引进一步考虑公路养护对环境的影响，改进了多目标资金分配模型。在上述的两种方法中，动态养护资金分配方法主要适用于财政规划(潘玉利，199<8[9])，且在进行大规模决策时易陷入;维数灾难而静态资金分配方法，主要适用于公路管理系统，不仅便于理解，且更符合本文的研究初衷，因此本文主要对静态的养护资金分配方法进行研究。在传统静态的公路养护资金分配模型中，研究者通常应用交通流量对路网中公路的重要性进行区分。而交通流量有着较大的不确定性，当其发生变化肘，极易使优化解产生相应变化，使原最优解脱离最优。为了克服这种不确定性，同

6、时使最优解在系统发生扰动时仍然稳健，本文在传统资金分配模型的基础上，引人鲁棒优化思想，构建了基于α-鲁棒的普通公路养护资金分配模型，以期为公路养护决策提供借鉴。本文应用鲁棒优化方法改进了传统的公路养护资金分配模型，使其优化解不受系统参数扰动的影响，同时避免了公路养护资金;重分配;与;未分配;等浪费现象，使路网中重要的公路得到优先的养护，提高了养护资金的使用效率，因此具有较大的现实意义。本文其余部分结构如下，第2部分简要介绍了鲁棒优化及α-鲁棒的一般形式;第3部分介绍传统公路养护资金分配模型，并在此基础上构建基于α-鲁棒的公路养护资金分配模型;第4

7、部分为算例，验证了模型的科学性和可行性;第5部分对全文进行总结。2鲁棒优化方法在控制论中，鲁棒性(Robustness)是指系统对特性或参数的不敏感性。鲁棒优化是使模型的优化解具有鲁棒性的一类特殊的优化方法。在交通系统中，由于系统参数常常波动，因此一般优化模型的解往往会偏离最优。而鲁棒优化模型(RobustOptimi-zation,RO)的解具有鲁棒性。当系统参数发生扰动时，仍能保持其解的最优性，因此适合解决系统参数不确定的问题。鲁棒优化分为绝对鲁棒优化、相对鲁棒优化与偏差鲁棒优化等[10]。下面，我们对本文用到的α一鲁棒模型的一般形式及性质进

8、行简要的介绍。2016.0<8秘主兰海笛R5基于α-鲁棒的普通公路养护资金分配模型研究一般的优化模型可以写成式(1)-式(3)的形式。目