ارائه مدل بهینه تعمیر و نگهداری روسازی با در نظر گرفتن هزینه کاربران برای ایران

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

سیستم مدیریت روسازی، روش و یا عملکردی ایجاد می‏کند که مدیران از آن در هدایت و کنترل منابع خود در جهت کاهش هزینه‌ها استفاده می‌کنند. در این بین، استفاده بهینه از فعالیت‌های بهسازی، نقش قابل توجهی در کاهش هزینه‌های مدیریت راه دارد. در این پژوهش، یک مدل برای بهینه کردن فعالیت‌های تعمیر و نگهداری راه ارائه می‌شود و دو تابع هدف به طور هم زمان بهینه می شوند. دو تابع هدف مورد نظر در مدل عبارتند از: 1)کمینه کردن هزینه‌ کاربران راه 2) کمینه کردن هزینه‌ مدیریت راه. از مدل تحقیق، برای بهسازی روسازی محور بوئین زهرا - ساوه استفاده شده و پیش‌بینی عملکرد روسازی با استفاده از فرآیند تصمیم‌گیری مارکوف صورت گرفته است. بر اساس جواب بهینه مدل، به ترتیب کل هزینه مدیریت راه و کاربران راه، 5/21 و 13534میلیارد ریال به‌دست آمده است که نشان می دهد هزینه‌های کاربران راه در برابر هزینه‌های مدیریت راه، بسیار بیشتر است. بنابراین در تصمیم‌گیری‌های مدیریتی، باید این هزینه هنگفت مورد توجه قرار گیرد. همچنین نتایج مدل نشان می‌دهند فعالیت‌های پیشگیرانه نسبت به روکش آسفالتی، در کاهش هزینه‌های کاربران (بر واحد هزینه) بیشتر موثر است و مقدار هزینه‌های بهسازی در سال‌های اولیه دوره برنامه‌ریزی، تاثیر بسیار زیادی در کل هزینه‌های بهسازی مدیریت راه دارند. بنابراین مدیریت مذکور باید در سال‌های اولیه دوره برنامه‌ریزی، بودجه مناسب و کافی برای طرح‌های بهسازی اختصاص دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Pavement Maintenance and Rehabilitation Optimization Model by Considering User Costs for Iran

نویسندگان [English]

  • Mansour Fakhri
  • Mohammad Alaleh
  • Ali Edrisi
چکیده [English]

The Pavement management system can be seen as a process that is attempting to reduce the life-cycle costs of the road network over time. Meanwhile, the optimal scheduling of maintenance treatments plays a significant role in decreasing agency costs. This paper proposes an approach for road maintenance programming that uses multi objective optimization. This model has been used with a case study involving the Boeein Zahra Saveh road network, a district of Iran.  Pavement performance prediction also modeled as a Markov decision process. In this article, we evaluate two objective functions: (1) minimizing the total agency costs; and (2) minimizing the road user costs. Based on the optimal scheduling, the agency costs and user costs are estimated to be 21.5 and 13534 billion Rials in the entire planning horizon, respectively. This indicates that the user costs are much greater than the agency costs user costs are. Therefore we should consider the user costs in the management decisions. The result shows that preventive maintenance has more effect on decreasing the user costs compered to the asphalt overlay. Furthermore, the results from this model show the amount of MandR cost in the early years plays a significant role in decreasing agency costs. In other word, they should allocate enough budgets for their activities in the early years.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Road maintenance
  • user costs
  • Markov decision process
-ابطحی، سید مهدی (1389) "آسفالت های سرد حفاظتی"، جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان معاونت آموزشی، ایران، اصفهان، تابستان 1389.
-زیادی، مجتبی (1390) "ارائه مدل‌های پیش بینی عملکرد روسازی با فرض دسترسی و عدم دسترسی به بانک داده ای مناسب"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف، ایران، تهران، مهر 1390، ص. 33-65.
-شورمیج، ابرهیم (1391) "ارزیابی شرایط روسازی بر هزینه‌های عملیاتی وسایل نقلیه با استفاده از HDM-4 در شبکه راه‌های استان خوزستان"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی، ایران، تهران، شهریور 1391، ص. 1-6.
-فخری، منصور (1386) "حدود شاخص بین المللی ناهمواری برای راه‌های ایران"، پژوهشکده حمل و نقل، ایران، تهران، تابستان 1386.
-Abbas, A., Kutay, M. E., Azari, H. and Rasmussen, R. (2007) "Three-dimensional surface texture characterization of Portland cement concrete pavements", Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, Vol.22, No.3, pp.197–209.
-Allouche, E. N. and Gilchrist, A. (2004) "Quantifying construction related social costs", North American Society for Trenchless Technology (NASTT) No-Dig Conference, American, New Orleans, LA.
-Bianchini, A. and Bandini, P. (2010) "Prediction of pavement performance through neuro-fuzzy reasoning", Computer- Aided Civil and Infrastructure Engineering, Vol.25, No.1, pp.39–54.
- Byrne, M., Albrecht, D., Sanjayan, J. G. and Kodikara, J. (2009) "Recognizing patterns in seasonal variation of pavement roughness using minimum message length inference", Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, Vol.24, No.2, pp.120-129.
- Chan, W. and Hoque, K. (2000) "Multiobjective optimization for pavement maintenance programming", Journal of Transportation Engineering, Vol.126, No.5, pp.367–374.
- Chou, J. S., Le, T. S. (2011) "Reliability-based performance simulation for optimized pavement maintenance", Reliability Engineering and System Safety, Vol.96, pp.1402-1410.
- Deshpande, V. P., Damnjanovic, I. D. and Gardoni, P. (2010) "Reliability–based optimization models for scheduling pavement rehabilitation", Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, Vol.25, No.4, pp.227–237.
- Ferreira, A., Santos, L. P. and Antunes, A. (2002) "A segment-linked optimization model for meterministic pavement management systems", The Internationa Journal of Pavement Engineering, Vol.3, No.2, pp.95-105.
- Gao, H. and Zhang, Z. (2013) "A Markov-based road maintenance optimization model considering user costs", Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, Vol.28, No.1, pp.1-14.
- Gao, L., Xie, C. and Zhang, Z. (2012) "Network-level road pavement maintenance and rehabilitation scheduling for optimal performance improvement and budget utilization", Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, Vol.27, pp.276-287.
- Goh, K. C. and Yang, J. (2010) "Responding to sustainability challenge and cost implications in highway construction Projects", in Proceedings of CIB 2010 World Congress, Lowry, Salford Quays.
- Golabi, K., Kulkarni, R. and Way, G. (1982) "A statewide pavement management system", Vol.12, No.6, pp.5-21.
- Harvey, M. (2012) "Optimising road maintenance", Bureau of Infrastructure, Transport and Regional Economics (BITRE) Department of Infrastructure and Transport, Australia, Canbera.
- Hass, R. and Hudson, W. R. (2000) "Introduction to the concepts of pavement management system", Krieger Publishing Company.
Hillier, F. S. and Lieberman, G. J. (2001) "Introduction to operations research", McGraw Hill, Boston, MA, 7th edition.
-Janisch, D. (2006) "An overview of Mn/DOT’s pavement condition rating procedures and indices", Office of Materials and Road Research, Minnesota Department of Transportation, American, Maplewood, MN.
-Lajnef (2011) "Toward an integrated smart sensing system and data interpretation techniques for pavement fatigue monitoring", Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, Vol.26, No.7, pp.512–513.
- Madanat, S. and Wan Ibrahim, W. H. (1995) "Poisson regression models of infrastructure transition probabilities", Journal of Transportation Engineering, Vol.21, No.3, pp.267–272.
- Meneses, S. and Ferreira, A. (2013) "Pavement maintenance programming considering two objectives: maintenance costs and user costs", International Journal of Pavement Engineering, Vol.14, No.2, pp.206–221.
- Ng, W., Zhang, Z. and Travis Waller, S. (2011) "The price of uncertainty in pavement infrastructure management   planning: An integer programming approach", Transportation Research Part C, Vol.19, pp.1326-1338.
-Ortiz, J. J., Costello, S. B. and Snaith, M. S. (2006) "Derivation of transition probability matrices for pavement deterioration modeling", Journal of Transportation Engineering, Vol.132, No.2, pp.141-161.
-Robinson, R. (1988) "A view of road maintenance economics, policy and management in developing countries", Research Report 145, Transport and Road Research Laboratory, England, Crowthorne.
- Sathaye, N. and Madanat, S. (2011) "A bottom-up solution for the multi-facility optimal pavement resurfacing problem", Transportation Research Part B, Vol.45, No.7, pp.1004–1017.
- Smilowitz, K. and Madanat, S. (2000) "Optimal inspection and maintenance policies for infrastructure networks", Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, Vol.15, No.1, pp.5–13.
-Wang, F., Zhang, Z. and Machemehl, R. B. (2003) "Decisionmaking problem for managing pavement maintenance and rehabilitation projects", Transportation Research Record, Vol.1853, pp.21–8.
- Wang, K. C. P. and Li, Q. (2011) "Pavement smoothness prediction based on fuzzy and gray theories", Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, Vol.26, No.1, pp.69–76.
- Wilde, W., Waalkes, S. and Harrison, R. (2001) "Life cycle cost analysis of portland cement concrete pavements", Center for Transportation Research, University of Texas at Austin, American, Austin, TX.
- Wu, Z. and Flintsch, G. (2009) "Pavement preservation optimization considering multiple objectives and budget variability", Journal of Transportation Engineering, Vol.135, No.5, pp.305–315.
- Yang, C., Tsai, Y. and Wang, Z. (2009) "Algorithm for spatial clustering of pavement segments", Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, Vol.24, No.2, pp.93–108.
- Ying, L. and Salari, E. (2010) "Beamlet transform based technique for pavement image processing and classification", Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, Vol.25, No.8, pp.572–580.
- Zhang, X., Gao, H. (2012) "Road maintenance optimization through a discrete-time semi-Markov decision process", Reliability Engineering and System Safety, Vol.103, pp.110-119.