| 姓名 |
姚志廷(Jyh-Tyng Yau)
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畢業系所 |
土木工程學系 |
| 論文名稱 |
鋪面養護決策支援分析模式之研究
(Decision-Support Analysis Model of Pavement Mainteanace)
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| 摘要(中) |
鋪面養護決策支援分析模式是鋪面管理系統中重要的組成成分，其主要目的是要支援決策者進行系統性的養護策略規劃與排定養護順序。考量台灣地區路網特性與現行道路養護管理機制，本研究建立兩層級的決策分析模式，以提高模式的可行性，並使模式的產出資訊滿足決策者需求。第一個模式為最佳化養護決策規劃模式，其適用對象為均質性較低、路網幅緣較大的路網層級，該模式在應用上僅需蒐集路網之平坦度指標，便可規劃出各年度的待養護路段。第二個模式是養護優先性排序模式，該模式除適合直接應用於均質性較高的次路網層級，也可對路網層級中待養護路段進行細部優先性排序，其所需要蒐集的鋪面資料包括平坦度、抗滑度、結構強度、殘餘壽命。
為確認國際平坦度指標（IRI）作為決策指標的可行性與合理性，本研究建立IRI與平坦度標準差及PCI對應的轉換關係，並以倒傳遞類神經網路分析IRI與鋪面破損的關係，結果顯示IRI可以反應鋪面破損狀況，因此，可以客觀的IRI取代主觀的破損目視調查。而敏感性分析可量化各類破損對於IRI的影響，進而推估不同修補範圍對鋪面IRI的改善程度。
鋪面使用年限與殘餘壽命是評估鋪面養護優先性的重要依據，本研究以存活分析理論具體量化與推估國內高速公路鋪面使用年限的機率分佈，研究結果顯示，整體而言外側車道之使用年限約比內側車道短少兩年。Cox多變量存活迴歸分析的結果顯示，交通特性與坡度的差異，將會影響鋪面使用年限。
最佳化養護決策規劃模式應用模糊多目標線性規劃的理論求解模型決策變數，並以中壢段之省縣道路網作為分析案例，分析結果顯示省道需要較多的養護經費，且對於整體路網而言，初期應投入較多的養護費用，否則後期會因鋪面本身劣化加速，而導致所需的養護經費遽增。
養護優先性排序模式應用了多評準決策(MCDM)理論中的AHP、TOPSIS、ELECTRE三種方法，以及資料包絡分析法（DEA）。並以北二高關西段作為次路網分析案例，分析結果顯示MCDM理論較能反應對多個屬性的整體評估結果，而DEA方法對於單一屬性較差的路段，即能給予較優先的排序值。 |
| 關鍵字(中) |
★ 鋪面管理系統
★ 決策支援模式 |
關鍵字(英) |
★ PMS
★ decision-making Support model |
| 論文目次 |
第一章 緒 論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究內容 4
1.4 研究方法 5
1.5 研究架構 7
1.6 研究成果與論文章節內容 8
第二章 文獻回顧 11
2.1鋪面管理系統定義 11
2.1.1決策分析在PMS中扮演的角色 12
2.1.2 PMS決策流程 14
2.1.3養護決策分析方法 18
2.2代表性之鋪面管理系統 21
2.2.1 HDM-4系統 21
2.2.2 Micro PAVER系統 27
2.3鋪面管理決策系統案例 30
2.3.1 Ohio州鋪面養護決策支援系統 30
2.3.2中國大陸鋪面管理與養護決策 39
2.3.3上海市鋪面養護管理 48
2.4台灣地區公路養護現況 54
2.4.1公路總局鋪面養護管理體系 54
2.4.2高速公路局鋪面養護管理體系 59
2.4.3綜合比較 66
2.5 本章小結 69
第三章 養護決策指標分析 71
3.1 建立IRI與平坦度標準差轉換關係 71
3.2 建立IRI與PCI門檻值 75
3.2.1 IRI與PCI檢測值 75
3.2.2以ROC曲線建立IRI與PCI對應門檻 79
3.3 建立IRI與鋪面破損關係 84
3.3.1類神經網路的應用 86
3.3.2建立類神經網路架構 87
3.3.3類神經網路預測結果 95
3.4鋪面破損與修補敏感性分析 99
3.4.1破損種類敏感性分析 100
3.4.2零星修補敏感性分析 106
3.5 本章小結 110
第四章 鋪面養護策略規劃分析 111
4.1建立決策規劃模型參數 111
4.1.1決定養護工法 111
4.1.2決定養護成本與工時 112
4.2建立養護效益評估模式 114
4.2.1推估IRI改善量 114
4.2.2推估養護效益與壽命延長 116
4.3養護策略單目標線性規劃 118
4.3.1線性規劃(Linear Programming)應用 118
4.3.2單目標養護規劃模型 121
4.3.3分析結果 124
4.4 養護策略模糊多目標規劃 126
4.4.1模糊多目標線性規劃基本理論 127
4.4.2多目標養護規劃模型與求解 131
4.4.3分析結果探討 138
4.5 本章小結 151
第五章 以存活分析法分析鋪面使用年限 153
5.1鋪面集群分析 153
5.2鋪面存活分析基本理論 157
5.2.1存活分析原理與特色 157
5.2.2存活分析於鋪面使用年限分析的適用性 160
5.3 Kaplan-Meier存活分析 162
5.3.1機率模型 162
5.3.2內外車道存活函數分析結果 165
5.4 Cox 迴歸分析 168
5.4.1比例涉險模式 169
5.4.2多變量Cox迴歸分析結果 170
5.5 以中位存活時間推估劣化趨勢 182
5.5.1中位存活時間的定義與應用 182
5.5.2劣化趨勢的比較 184
5.6 本章小結 188
第六章 養護優先性排序 189
6.1分析問題探討 189
6.2建立評估屬性 191
6.2.1建立平坦度評估屬性 193
6.2.2建立結構數評估屬性 194
6.2.3建立殘餘壽命評估屬性 197
6.2.4建立抗滑度評估屬性 199
6.3 排序屬性權重分析 200
6.4多評準決策理論應用於排序分析 201
6.4.1 AHP排序分析 205
6.4.2 TOPSIS排序分析 209
6.4.3 ELECTRE 排序分析 212
6.4.4 綜合排序 217
6.5 資料包絡分析法應用於排序分析 225
6.5.1資料包絡分析法基本原理 225
6.5.2 屬性變數定義 228
6.5.3 排序分析結果 229
6.6 本章小結 236
第七章 結論與建議 237
7.1 結論 237
7.2 建議 239 |
| 指導教授 |
林志棟(Jyh-Dong Lin)
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審核日期 |
2005-7-12 |
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