桥梁面板预防性养护方法、装置、介质及电子设备

技术领域

本发明涉及桥梁面板养护技术领域，特别是涉及一种桥梁面板预防性养护方法、装置、介质及电子设备。

背景技术

当前，中国桥梁事业发展迅速，公路桥梁数量与桥梁里程都稳居世界第一，在取得巨大建设成就的同时，桥梁管养压力接踵而至，中国重建轻养的观念将逐渐转变为建养并重，尤其是近两年开展公路预防性养护成果颇丰，但是目前在桥梁的养护方面，还较缺乏科学合理的养护指导，尤其是养护措施、养护时机决策还较主观化，造成了养护资金的浪费。桥梁面板作为桥梁重要构件之一，是桥梁养护的重点关注对象，在进行养护方案决策时不仅要准确把握桥梁面板病害发生规律，选择对应的养护措施，还要在满足桥梁运营安全适用的条件下兼顾养护成本的经济性，做出最优养护时机决策。预防性养护一般是为了略微改善当前桥梁的性能或延缓桥梁的恶化过程而进行的养护，以此保持桥梁结构性能在安全水平以上，预防性养护决策包括选择最佳的养护方法和养护时机，最佳养护方法指的是最适合当前桥梁面板技术状态的养护措施，最优预防性养护时机就是指只有在最佳的时间点应用某种预防性养护措施，才能得到最大的养护效益。应用时间过早，将会增加成本；应用时间过晚，将会降低效益。

现有桥梁养护研究中专门针对沥青混凝土桥梁面板进行预防养性决策方案的研究还属于空白，而且当前混凝土板梁桥技术状况评定中普遍存在不能客观、准确反映病害严重程度的问题，做出的预防性养护措施也不具备针对性，例如张春霞等人基于费用效益最优的桥梁预防性养护时机确定方法研究以混凝土碳化劣化模型来分析桥梁构件的退化过程，属于基于单一因素的物理退化模型，在选择预防性养护决策时无法针对桥梁面板病害进行“对症下药”。刘心亮等在桥梁优选养护规划方案研究中忽略了养护后桥梁结构性能变化情况，这就给养护效益的评估带来很大误差，影响最佳养护时机的选择。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种桥梁面板预防性养护方法、装置、介质及电子设备，根据养护综合效益最优化原则，最终确定桥梁面板最佳预防性养护方案，从而更加适于实用。

为了达到上述第一个目的，本发明提供的桥梁面板预防性养护方法的技术方案如下：

本发明提供的桥梁面板预防性养护方法包括以下步骤：

获取同种类桥梁面板的历史特征数据、历史病害数据、历史养护措施数据；

根据所述同类桥梁面板的历史特征数据、历史病害数据，构建所述同类桥梁面板病害与检测特征数据之间的关系曲线图；

获取样本桥梁面板的检测特征数据；

在所述同类桥梁面板病害与检测特征数据之间的关系曲线图中，描出与所述样本桥梁面板的检测数据相对应的检测特征数据点；

根据所述样本桥梁面板的检测数据相对应的检测特征数据点与所述曲线之间的相对位置关系，判断所述样本桥梁的病害信息；

根据所述样本桥梁的病害信息，以及同类桥梁面板的历史养护措施，确定所述样本桥梁的预防性养护措施；

根据所述样本桥梁的预防性养护措施及与其对应的效益成本模型，确定所述预防性养护措施的实施时机。

本发明提供的桥梁面板预防性养护方法还可采用以下技术措施进一步实现。

作为优选，所述根据所述样本桥梁的病害信息，以及同类桥梁面板的历史养护措施，确定所述样本桥梁的预防性养护措施包括以下步骤：

获取样本桥梁的病害及与所述病害对应的损坏程度，得到考虑权重后的病害数量；

针对所述考虑权重后的病害数量进行排序，选取得到所述样本桥梁的主要病害；

根据所述样本桥梁的主要病害，分别确定针对每种主要病害的预防性养护措施；

针对每种预防性养护措施，分别计算等效年度费用，得到所述样本桥梁的推荐的预防性养护措施；

若所述样本桥梁的推荐的预防性养护措施唯一，则以所述推荐的预防性养护措施为所述样本桥梁的预防性养护措施；若所述推荐的预防性养护措施包括2种以上，则以所述推荐的预防性养护措施的综合评价系数最高者，作为所述样本桥梁的预防性养护措施。

作为优选，获取样本桥梁的病害及与所述病害对应的损坏程度，得到考虑权重后的病害数量具体为：

B

式中：

B

w

A

作为优选，

所述样本桥梁为沥青混凝土桥梁，第i种病害的权重对应表如下：

作为优选，所述针对每种预防性养护措施，分别计算等效年度费用，得到所述样本桥梁的推荐的预防性养护措施的步骤过程中，所述等效年度费用的计算方法具体为：

作为优选，若所述推荐的预防性养护措施包括2种以上，则以所述推荐的预防性养护措施的综合评价系数最高者，作为所述样本桥梁的预防性养护措施的步骤过程中，所述推荐的预防性养护措施的综合评价系数的计算方法具体为：

式中：

K——综合评判系数；

C

W

n——影响因素的数目。

作为优选，

所述样本桥梁为沥青混凝土桥梁，第j种影响因素的权重系数对应表如下：

常用第i种待选养护措施针对第j种影响因素的特征属性值C

其中，

a.获得符合质量要求材料的难易程度，5＝很容易，1＝很难；

b.施工单位的数量度和经验，5＝质量很好，1＝质量很差；

c.预防性养护措施的使用寿命，5＝最长，1＝最短；

d.对交通干扰程度，5＝几乎没有干扰，1＝干扰很大；

e.平整度的改善，5＝改善很好，1＝没有改善；

f.对抗滑性的改善，5＝改善很好，1＝没有改善；

g.噪声，5＝明显减少，1＝明显增加。

作为优选，所述根据所述样本桥梁的预防性养护措施及与其对应的效益成本模型，确定所述预防性养护措施的实施时机具体包括以下步骤：

根据养护桥梁面板行车方向、起终桩号，分配各养护桥面PCI指标的原性能衰变曲线；

根据推荐的预防性养护措施，使用养护措施实施后的路况评定数据来校正原桥梁面板性能退化曲线，形成实施预防性养护后的退化曲线；

计算预防性养护的起始时间、结束时间，并得到适合预防性养护年限；

计算每个适合预防性养护年限的预防性养护效益、以及预防性养护成本；

以效益费用比最大的时间方案所对应时间作为最佳预防性养护时机。

作为优选，所述根据养护桥梁面板行车方向、起终桩号，分配各养护桥面PCI指标的原性能衰变曲线具体为：

y＝EQPCI

式中：y——性能指标值；x——检测批次年月；

模型参数计算：

式中：x

相关系数：

作为优选，所述计算预防性养护的起始时间、结束时间具体包括以下步骤：

调取分析路线的路段划分方法，获取预防性养护的PCI指标范围的上限值、下限值；

根据所述预防性养护的PCI指标范围的上限值、下限值分别对应的检测批次年月x

以所述x

作为优选，所述计算每个适合预防性养护年限的预防性养护效益、以及预防性养护成本的步骤过程中，所述每个适合预防性养护年限的预防性养护效益的计算方法具体包括：

对单指标PCI而言，预防性养护的效益面积如下式所示，计算公式见下。

式中：

Aj(PCI)——PCI的预防性养护效益面积；

y＝EQPCIj(x)——采取预防性养护后PCI的预期衰变方程或曲线；

Xsj——预防性养护的起始时间点；

Xej——预防性养护的结束时间点；

引入单指标的预防性养护效益指数PBI，用来表示实施预防性养护措施的效果，通过桥梁面板养护后的技术水平变化情况来量化，即为效益面积Aj占未采取养护措施的性能指标面积百分比：

式中：

PBI

A

A

作为优选，所述计算每个适合预防性养护年限的预防性养护效益、以及预防性养护成本的步骤过程中，所述每个适合预防性养护年限的预防性养护成本的计算方法具体包括：

在计算养护成本时，对任意一个预防性养护时间方案j而言，由于考虑的费用项目均发生在桥面新建或新近一次大修到下一次大修的时间段内，因此费用分析期选择[0，X

计算费用分析期内发生的各项养护费用的总现值，时间零点选择面板新建或新近一次大修的时间。其计算公式如下：

PW

式中：

PW

C

d——利率，

T——未来养护发生的时间；

其中，

固定预防性养护实施4年后进行大修，即X

中修单价(元/m

日常养护单价按公里计算；

将各项养护费用的现值之和，即总现值转化为当量平均年度费用，其计算公式如下：

式中：

EUAC

n

作为优选，所述以效益成本比最大的时间方案所对应时间作为最佳预防性养护时机的步骤过程中，所述效益成本比的计算公式具体为：

式中：

BCR

PBI

EUAC

为了达到上述第二个目的，本发明提供的桥梁面板预防性养护装置的技术方案如下：

本发明提供的桥梁面板预防性养护装置包括：

历史数据获取模块，用于获取同种类桥梁面板的历史特征数据、历史病害数据、历史养护措施数据；

关系曲线图绘制模块，用于根据所述同类桥梁面板的历史特征数据、历史病害数据，构建所述同类桥梁面板病害与检测特征数据之间的关系曲线图；

检测特征数据获取模块，用于获取样本桥梁面板的检测特征数据；

检测特征数据点描点模块，用于在所述同类桥梁面板病害与检测特征数据之间的关系曲线图中，描出与所述样本桥梁面板的检测数据相对应的检测特征数据点；

病害信息判断模块，用于根据所述样本桥梁面板的检测数据相对应的检测特征数据点与所述曲线之间的相对位置关系，判断所述样本桥梁的病害信息；

预防性养护措施确定模块，用于根据所述样本桥梁的病害信息，以及同类桥梁面板的历史养护措施，确定所述样本桥梁的预防性养护措施；

实施时机确定模块，用于根据所述样本桥梁的预防性养护措施及与其对应的效益成本模型，确定所述预防性养护措施的实施时机。

为了达到上述第三个目的，本发明提供的计算机可读存储介质的技术方案如下：

本发明提供的计算机可读存储介质上存储有桥梁面板预防性养护程序，所述桥梁面板预防性养护程序在被处理器执行时，实现本发明提供的桥梁面板预防性养护方法的步骤。

为了达到上述第四个目的，本发明提供的电子设备的技术方案如下：

本发明提供的电子设备包括存储器和处理器，所述存储器上存储有桥梁面板预防性养护程序，所述桥梁面板预防性养护程序在被所述处理器执行时，实现本发明提供的桥梁面板预防性养护方法的步骤。

本发明提供的桥梁面板预防性养护方法、装置、介质及电子设备采用数据驱动方法提供了一套沥青混凝土桥梁面板的预防性养护措施方案的决策方法，养护措施基于大量历史统计数据分析挖掘，根据桥梁面板损害情况选择最合适的预防性养护措施，做到了精准施策，对症下药；基于桥梁养护措施实施前后的技术性能变化曲线，引入单指标的预防性养护效益指数PBI，提供了一种科学量化养护措施的效果及养护成本的计算方式，构建了基于效益费用比的预防性养护最佳养护时机确定模型，本发明提供了这套沥青混凝土桥梁面板的最佳养护措施与最佳养护时机确定的测算方法,适用性强、原理简单、使用方便、可实施性强，可靠性好，能够丰富当前桥梁养护决策库，为管养单位科学制定养护方案，提升养护资金利用效益提供支持。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的桥梁面板预防性养护方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例提供的桥梁面板预防性养护方法的详细步骤流程图；

图3为本发明实施例提供的桥梁面板预防性养护方法涉及的单指标的预防性养护效益计算示意图；

图4为本发明实施例提供的桥梁面板预防性养护方法涉及的EUACj的计算模型示意图；

图5为本发明实施例提供的桥梁面板预防性养护装置各功能模块之间的信号流向关系示意图；

图6为本发明实施例提供的硬件运行环境的桥梁面板预防性养护设备结构示意图。

具体实施方式

本发明为解决现有技术存在的问题，提供一种桥梁面板预防性养护方法、装置、介质及电子设备，根据养护综合效益最优化原则，最终确定桥梁面板最佳预防性养护方案，从而更加适于实用。

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的桥梁面板预防性养护方法、装置、介质及电子设备，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，具体的理解为：可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在B，能够具备上述三种任一种情况。

参见附图1-附图4，本发明提供的桥梁面板预防性养护方法包括以下步骤：

获取同种类桥梁面板的历史特征数据、历史病害数据、历史养护措施数据；

根据所述同类桥梁面板的历史特征数据、历史病害数据，构建所述同类桥梁面板病害与检测特征数据之间的关系曲线图；

获取样本桥梁面板的检测特征数据；

在所述同类桥梁面板病害与检测特征数据之间的关系曲线图中，描出与所述样本桥梁面板的检测数据相对应的检测特征数据点；

根据所述样本桥梁面板的检测数据相对应的检测特征数据点与所述曲线之间的相对位置关系，判断所述样本桥梁的病害信息；

根据所述样本桥梁的病害信息，以及同类桥梁面板的历史养护措施，确定所述样本桥梁的预防性养护措施；

根据所述样本桥梁的预防性养护措施及与其对应的效益成本模型，确定所述预防性养护措施的实施时机。

本发明提供的桥梁面板预防性养护方法采用数据驱动方法提供了一套沥青混凝土桥梁面板的预防性养护措施方案的决策方法，养护措施基于大量历史统计数据分析挖掘，根据桥梁面板损害情况选择最合适的预防性养护措施，做到了精准施策，对症下药；基于桥梁养护措施实施前后的技术性能变化曲线，引入单指标的预防性养护效益指数PBI，提供了一种科学量化养护措施的效果及养护成本的计算方式，构建了基于效益费用比的预防性养护最佳养护时机确定模型，本发明提供了这套沥青混凝土桥梁面板的最佳养护措施与最佳养护时机确定的测算方法,适用性强、原理简单、使用方便、可实施性强，可靠性好，能够丰富当前桥梁养护决策库，为管养单位科学制定养护方案，提升养护资金利用效益提供支持。

其中，所述根据所述样本桥梁的病害信息，以及同类桥梁面板的历史养护措施，确定所述样本桥梁的预防性养护措施包括以下步骤：

获取样本桥梁的病害及与所述病害对应的损坏程度，得到考虑权重后的病害数量；

针对所述考虑权重后的病害数量进行排序，选取得到所述样本桥梁的主要病害；

根据所述样本桥梁的主要病害，分别确定针对每种主要病害的预防性养护措施；

针对每种预防性养护措施，分别计算等效年度费用，得到所述样本桥梁的推荐的预防性养护措施；

若所述样本桥梁的推荐的预防性养护措施唯一，则以所述推荐的预防性养护措施为所述样本桥梁的预防性养护措施；若所述推荐的预防性养护措施包括2种以上，则以所述推荐的预防性养护措施的综合评价系数最高者，作为所述样本桥梁的预防性养护措施。

其中，获取样本桥梁的病害及与所述病害对应的损坏程度，得到考虑权重后的病害数量具体为：

B

式中：

B

w

A

其中，

所述样本桥梁为沥青混凝土桥梁，第i种病害的权重对应表如下：

其中，所述针对每种预防性养护措施，分别计算等效年度费用，得到所述样本桥梁的推荐的预防性养护措施的步骤过程中，所述等效年度费用的计算方法具体为：

其中，若所述推荐的预防性养护措施包括2种以上，则以所述推荐的预防性养护措施的综合评价系数最高者，作为所述样本桥梁的预防性养护措施的步骤过程中，所述推荐的预防性养护措施的综合评价系数的计算方法具体为：

式中：

K——综合评判系数；

C

W

n——影响因素的数目。

其中，

所述样本桥梁为沥青混凝土桥梁，第j种影响因素的权重系数对应表如下：

常用第i种待选养护措施针对第j种影响因素的特征属性值C

其中，

a.获得符合质量要求材料的难易程度，5＝很容易，1＝很难；

b.施工单位的数量度和经验，5＝质量很好，1＝质量很差；

c.预防性养护措施的使用寿命，5＝最长，1＝最短；

d.对交通干扰程度，5＝几乎没有干扰，1＝干扰很大；

e.平整度的改善，5＝改善很好，1＝没有改善；

f.对抗滑性的改善，5＝改善很好，1＝没有改善；

g.噪声，5＝明显减少，1＝明显增加。

其中，所述根据所述样本桥梁的预防性养护措施及与其对应的效益成本模型，确定所述预防性养护措施的实施时机具体包括以下步骤：

根据养护桥梁面板行车方向、起终桩号，分配各养护桥面PCI指标的原性能衰变曲线；

根据推荐的预防性养护措施，使用养护措施实施后的路况评定数据来校正原桥梁面板性能退化曲线，形成实施预防性养护后的退化曲线；

计算预防性养护的起始时间、结束时间，并得到适合预防性养护年限；

计算每个适合预防性养护年限的预防性养护效益、以及预防性养护成本；

以效益费用比最大的时间方案所对应时间作为最佳预防性养护时机。

其中，所述根据养护桥梁面板行车方向、起终桩号，分配各养护桥面PCI指标的原性能衰变曲线具体为：

y＝EQPCI

式中：y——性能指标值；x——检测批次年月；

模型参数计算：

式中：x

相关系数：

其中，所述计算预防性养护的起始时间、结束时间具体包括以下步骤：

调取分析路线的路段划分方法，获取预防性养护的PCI指标范围的上限值、下限值；

根据所述预防性养护的PCI指标范围的上限值、下限值分别对应的检测批次年月x

以所述x

其中，所述计算每个适合预防性养护年限的预防性养护效益、以及预防性养护成本的步骤过程中，所述每个适合预防性养护年限的预防性养护效益的计算方法具体包括：

对单指标PCI而言，预防性养护的效益面积如下图所示，计算公式见下。

式中：

Aj(PCI)——PCI的预防性养护效益面积；

y＝EQPCIj(x)——采取预防性养护后PCI的预期衰变方程或曲线；

Xsj——预防性养护的起始时间点；

Xej——预防性养护的结束时间点；

引入单指标的预防性养护效益指数PBI，用来表示实施预防性养护措施的效果，通过桥梁面板养护后的技术水平变化情况来量化，即为效益面积Aj占未采取养护措施的性能指标面积百分比：

式中：

PBI

A

A

其中，所述计算每个适合预防性养护年限的预防性养护效益、以及预防性养护成本的步骤过程中，所述每个适合预防性养护年限的预防性养护成本的计算方法具体包括：

在计算养护成本时，对任意一个预防性养护时间方案j而言，由于考虑的费用项目均发生在桥面新建或新近一次大修到下一次大修的时间段内，因此费用分析期选择[0，X

计算费用分析期内发生的各项养护费用的总现值，时间零点选择面板新建或新近一次大修的时间。其计算公式如下：

PW

式中：

PW

C

d——利率，

T——未来养护发生的时间；

其中，

固定预防性养护实施4年后进行大修，即X

中修单价(元/m

日常养护单价按公里计算；

将各项养护费用的现值之和，即总现值转化为当量平均年度费用，其计算公式如下：

式中：

EUAC

n

其中，所述以效益成本比最大的时间方案所对应时间作为最佳预防性养护时机的步骤过程中，所述效益成本比的计算公式具体为：

式中：

BCR

PBI

EUAC

参见附图5，本发明提供的桥梁面板预防性养护装置包括：

历史数据获取模块，用于获取同种类桥梁面板的历史特征数据、历史病害数据、历史养护措施数据；

关系曲线图绘制模块，用于根据所述同类桥梁面板的历史特征数据、历史病害数据，构建所述同类桥梁面板病害与检测特征数据之间的关系曲线图；

检测特征数据获取模块，用于获取样本桥梁面板的检测特征数据；

检测特征数据点描点模块，用于在所述同类桥梁面板病害与检测特征数据之间的关系曲线图中，描出与所述样本桥梁面板的检测数据相对应的检测特征数据点；

病害信息判断模块，用于根据所述样本桥梁面板的检测数据相对应的检测特征数据点与所述曲线之间的相对位置关系，判断所述样本桥梁的病害信息；

预防性养护措施确定模块，用于根据所述样本桥梁的病害信息，以及同类桥梁面板的历史养护措施，确定所述样本桥梁的预防性养护措施；

实施时机确定模块，用于根据所述样本桥梁的预防性养护措施及与其对应的效益成本模型，确定所述预防性养护措施的实施时机。

本发明提供的桥梁面板预防性养护装置采用数据驱动方法提供了一套沥青混凝土桥梁面板的预防性养护措施方案的决策方法，养护措施基于大量历史统计数据分析挖掘，根据桥梁面板损害情况选择最合适的预防性养护措施，做到了精准施策，对症下药；基于桥梁养护措施实施前后的技术性能变化曲线，引入单指标的预防性养护效益指数PBI，提供了一种科学量化养护措施的效果及养护成本的计算方式，构建了基于效益费用比的预防性养护最佳养护时机确定模型，本发明提供了这套沥青混凝土桥梁面板的最佳养护措施与最佳养护时机确定的测算方法,适用性强、原理简单、使用方便、可实施性强，可靠性好，能够丰富当前桥梁养护决策库，为管养单位科学制定养护方案，提升养护资金利用效益提供支持。

本发明提供的计算机可读存储介质上存储有桥梁面板预防性养护程序，所述桥梁面板预防性养护程序在被处理器执行时，实现本发明提供的桥梁面板预防性养护方法的步骤。

本发明提供的计算机可读存储介质采用数据驱动方法提供了一套沥青混凝土桥梁面板的预防性养护措施方案的决策方法，养护措施基于大量历史统计数据分析挖掘，根据桥梁面板损害情况选择最合适的预防性养护措施，做到了精准施策，对症下药；基于桥梁养护措施实施前后的技术性能变化曲线，引入单指标的预防性养护效益指数PBI，提供了一种科学量化养护措施的效果及养护成本的计算方式，构建了基于效益费用比的预防性养护最佳养护时机确定模型，本发明提供了这套沥青混凝土桥梁面板的最佳养护措施与最佳养护时机确定的测算方法,适用性强、原理简单、使用方便、可实施性强，可靠性好，能够丰富当前桥梁养护决策库，为管养单位科学制定养护方案，提升养护资金利用效益提供支持。

本发明提供的电子设备包括存储器和处理器，所述存储器上存储有桥梁面板预防性养护程序，所述桥梁面板预防性养护程序在被所述处理器执行时，实现本发明提供的桥梁面板预防性养护方法的步骤。

本发明提供的电子设备采用数据驱动方法提供了一套沥青混凝土桥梁面板的预防性养护措施方案的决策方法，养护措施基于大量历史统计数据分析挖掘，根据桥梁面板损害情况选择最合适的预防性养护措施，做到了精准施策，对症下药；基于桥梁养护措施实施前后的技术性能变化曲线，引入单指标的预防性养护效益指数PBI，提供了一种科学量化养护措施的效果及养护成本的计算方式，构建了基于效益费用比的预防性养护最佳养护时机确定模型，本发明提供了这套沥青混凝土桥梁面板的最佳养护措施与最佳养护时机确定的测算方法,适用性强、原理简单、使用方便、可实施性强，可靠性好，能够丰富当前桥梁养护决策库，为管养单位科学制定养护方案，提升养护资金利用效益提供支持。

参照图6，图6为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的桥梁面板预防性养护设备结构示意图。

如图6所示，该桥梁面板预防性养护设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(WIreless-FIdelity，WI-FI)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)存储器，也可以是稳定的非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构并不构成对桥梁面板预防性养护设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图6所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、数据存储模块、网络通信模块、用户接口模块以及桥梁面板预防性养护程序。

在图6所示的桥梁面板预防性养护设备中，网络接口1004主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明桥梁面板预防性养护设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在桥梁面板预防性养护设备中，桥梁面板预防性养护设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的桥梁面板预防性养护程序，并执行本发明实施例提供的桥梁面板预防性养护方法。

步骤一、沥青混凝土桥面板技术资料研究；收集沥青混凝土桥面板历史技术材料，包括桥梁面板结构、材料、日常检测的病害、使用养护措施、桥梁定期检查、经常性检查数据、技术评定数据、桥梁交通量数据等基础资料，然后通过数学统计分析方法表格法、分类法和归纳分析对基础数据资料进行整理、筛选、分析、提炼和总结。

步骤二、基于步骤一的分析结果构建沥青混凝土桥面板预防性养护决策数据库，包括常见沥青混凝土桥面病害库、预防性养护措施库、养护措施实施前后的桥面性能退化曲线、养护单价库、预防性养护实施条件等。部分数据表如下：

表1.沥青桥梁板面常见病害类型与权重

表2.预防性养护措施初选表

表3.预防性养护措施的使用寿命与单位费用范围

步骤三、基于沥青混凝土桥梁面板病害分析的预防性养护措施选择，基于桥梁病害数据及预防性养护措施数据库，构建预防性养护措施初选-复选-终选模型，确定最佳养护实施措施。

养护措施初选

输入待决策的桥梁板面信息，提取制定桩号范围的病害数量；

对提取的病害数量按桥面损坏类型和权重所示的病害名称及相应的损坏程度，计算考虑权重后的病害数量：

B

式中：B

w

A

对考虑权重后的各项病害数量Bi进行排序，选出3种面积数量最多的病害作为养护桥面的主要病害；

将选出的3种主要病害与“预防性养护措施初选表”(见表2)进行对照，本发明仅选取部分预防性养护措施进行研究，具体实施过程中预防性养护措施需根据实施环境与交通量制定，推荐出与3种主要病害相匹配的预防性养护措施。若无病害原始数据，可由用户根据经验选择3种措施，或直接进入复选。

养护措施复选

对完成“措施初选”的养护路段，计算桥梁面板各初选措施的等效年度费用。

计算各初选措施的EAC，推荐EAC最小的3种措施为预防性养护复选措施。预防性养护措施的使用寿命与单位费用范围参考表3。若推荐措施仅1种，则确定为唯一预防性养护措施；若推荐措施为2种，则将2种措施均作为推荐措施。

措施终选

1)引出预防性养护措施综合评判系数K

式中：K——综合评判系数；

Cij——第i种待选养护措施针对第j种影响因素的特征属性值；

Wi——第j种影响因素的权重系数，默认取表中的“代表值”，用户可编辑；

n——影响因素的数目

表4.影响因素权重系数Wi

表5.各常用预防性养护措施的属性分值范围Cij

注：

a.获得符合质量要求材料的难易程度(5＝很容易，1＝很难)；

b.施工单位的数量度和经验(5＝质量很好，1＝质量很差)；

c.预防性养护措施的使用寿命(5＝最长，1＝最短)；

d.对交通干扰程度(5＝几乎没有干扰，1＝干扰很大)；

e.平整度的改善(5＝改善很好，1＝没有改善)；

f.对抗滑性的改善(5＝改善很好，1＝没有改善)；

g.噪声(5＝明显减少，1＝明显增加)；

2)选择综合评判系数K最大的复选措施即为终选措施。

步骤四、基于综合养护效益指数的预防性最佳养护时机确定，建立预防性性养护效益评价模型，针对步骤三选定的预防性养护措施测算养护效益及养护成本，确定养护时机。

(1)模型分配

1)根据养护桥梁面板行车方向、起终桩号，分配各养护桥面PCI指标的原性能衰变曲线y＝EQPCI

式中：y——性能指标值；x——检测批次年月。

模型参数计算：

式中：x

相关系数：

2)根据推荐的预防性养护措施，使用养护措施实施后的路况评定数据来校正原桥梁面板性能退化曲线，形成实施预防性养护后的退化曲线。

(2)预防性养护效益分析

1)计算预防性养护的起始时间、结束时间

调取分析路线的路段划分方法，获取该方法下预防性养护的PCI指标范围。例如：进行预防性养护的临界范围为80≤PCI<90。

令各养护桥梁面板的PCI模型＝80、90(上例中的临界值)，求出x1、x2，分别对应各养护桥梁面板的预防性养护起始时间、结束时间。

列出x1～x2之间包含的整数年份，即为某养护桥梁面板适合进行预防性养护的所有年限。(如x1＝2.1,x2＝4.3，则适合进行预防性养护的年份为x＝3,4)

2)计算每个适合预防性养护年限的预防性养护效益

对单指标(PCI)而言，预防性养护的效益面积如下图所示，计算公式见下。

式中：

Aj(PCI)——PCI的预防性养护效益面积；

y＝EQPCIj(x)——采取预防性养护后PCI的预期衰变方程(或曲线)；

Xsj——预防性养护的起始时间点，即第1)步中求出的x1；

Xej——预防性养护的结束时间点，即第1)步中求出的x2；

引入单指标的预防性养护效益指数PBI，用来表示实施预防性养护措施的效果，通过桥梁面板养护后的技术水平变化情况来量化，即为效益面积Aj占未采取养护措施的性能指标面积百分比。

式中：

PBI

A

A

3)计算每个适合预防性养护年限的预防性养护成本

在计算养护成本时，对任意一个预防性养护时间方案j而言，由于考虑的费用项目均发生在桥面新建或新近一次大修到下一次大修的时间段内，因此费用分析期选择[0，Xej]。根据计算模型其计算过程可分两步进行。

第一步：计算费用分析期内发生的各项养护费用的总现值，时间零点选择面板新建或新近一次大修的时间。其计算公式如下：

PW

式中：

PWj——第j个预防性养护时间方案在其费用分析期内发生的各项养护费用的总现值；

Ci——未来t时间发生的某项养护费用；(＝养护面积×养护单价)

d——利率(取利率为4％，则d＝0.04)

T——未来养护发生的时间(年)。

补充：

固定预防性养护实施4年后进行大修，即Xej-t2＝4。若在设计年限周期内，适合进行预防性养护的年限到设计年限末不足4年，则计算时自动取设计年限末年计算，措施为中修。

中修单价(元/m2)可根据桥梁所处当地定额确定即可。

日常养护单价按公里计算。

第二步：将各项养护费用的现值之和，即总现值转化为当量平均年度费用，其计算公式如下：

式中：

EUACj——第j个预防性养护时间方案的当量平均年度费用；

nj——第j个预防性养护时间方案费用分析期的长度，nj＝Xej。

3)最佳效益时间判定

按照以上方法算得任意一个时间方案j的预防性养护效益指数PBIj及其当量年度费用EUACj后，可进一步求出其效益费用比(Benefit-Cost Ratio，简称BCR)。由费用-效益法可知，效益费用比最大的时间方案所对应时间即为最佳预防性养护时机。

式中：

BCRj——第j个预防性养护时间方案的效益费用比；

PBIj——第j个时间方案的预防性养护效益指数；

EUACj——第j个预防性养护时间方案的当量平均年度费用。

以上过程求解得出的最佳效益时间就是实施预防性养护措施的最佳时机。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。