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公路资产养护管理是公路基础设施管理领域的前沿和发展方向,是近年来提出的一个新概念,它是要提供一种优化方法,使有限资源在各个相互竞争的目标之间进行有效分配,从而使公路设施能够在较长时间内保持良好的使用状态;但目前尚未有研究者提出解决公路资产养护管理中资源优化分配的实用方法。论文的目的就是要建立解决这一问题的优化模型,并对求解模型的算法进行研究。
论文首次提出了基于折衷规划的优化方法,建立了满足资源在不同资产之间共享与竞争的数学模型,通过算例对求解模型的遗传算法进行了深入研究,并从理论上对算法中参数的结构优化进行研究;从而建立了解决公路资产养护管理核心问题——资源分配的理论体系。
论文的成果主要表现在以下几个方面:(1)论文从资源最优配置的角度出发,建立了公路资产养护管理系统的体系框架,主要包括养护、性能、效用、优化、算法、输入输出等内容。(2)论文用数学方法推导了一般多目标优化问题与折衷规划之间的转化关系,在公路资产养护管理领域首次提出了基于折衷规划的优化方法,较好地解决了资源分配的多目标优化问题。(3)以路面和桥面为例,建立了满足资源共享和竞争双重需求的公路资产养护管理的优化模型。优化模型分两个层次:路面与桥面的单独优化以及满足资源共享和竞争需求的折衷规划优化。(4)论文提出了遗传算法与爬山法相结合的混合遗传算法对模型进行求解,通过算例研究了解的染色体表达、约束条件处理、解的初始化以及种群规模、迭代次数、选择算子、交叉算子、变异概率等参数的最优取值问题。(5)论文建立了考虑交互效应的3因素3水平统计模型,利用方差分析的方法和正交试验结果分析了各个参数及其组合之间的相对重要性,以及各个参数在不同水平对算法的影响。