مدل تخصيص بودجه سه هدفه نگهداري روسازي راه با استفاده از روش تركيبي بهينه سازي پارامتريك و توابع حددار

A Tri-objective Resource Allocation Model for Pavement Rehabilitation by Hybridization of Parametric and Constraint Methods

يكي از مسائل مهم در مديريت روسازي راه، مسأله تخصيص بودجه در قسمت‌هاي مختلف شبكه به منظور نگهداري و اصلاح وضعيت روسازي است. در اين مقاله، مدلي سه‌هدفه براي اين منظور ارايه شده است، كه تابع هدف‌هاي آن عبارتند از: 1) كمينه كردن درصد قسمت­هايي از شبكه كه در حالت بحراني و بدتر از بحراني (غير از بدترين حالت) قرار دارند، و مي‌بايست براي آن‌ها اقدامات بهسازي انجام داد تا به وضعيت مطلوب برسند؛ 2) كمينه كردن درصد قسمت­هايي از شبكه كه در بدترين حالت قرار دارند، و براي رساندن آن به وضعيت مطلوب بايد اقدامات نوسازي انجام داد؛ و 3) كمينه كردن مجموع هزينه انجام شده به خاطر اصلاحات صورت‌گرفته در كل دوره برنامه‌ريزي. براي حل مدل سه‌هدفه پيشنهادشده روشي تركيبي با استفاده از روشه‌هاي چندهدفه بهينه‌سازي پارامتريك و توابع حددار ارايه شده است. نتايج بكارگيري مدل نشان مي‌دهد كه عليرغم تصور ذهني در نگاه اول، اهداف اول و دوم تحت شرايطي داراي تضاد هستند و افزايش يكي ممكن است باعث كاهش ديگري شود، و بنابراين اين دو هدف را نمي‌توان در غالب يك هدف واحد در نظر گرفت. يكي از خصوصيات مهم روش ارايه‌شده اين است كه پيش­بيني وضعيت روسازي از روش زنجيره ماركوف در مدل بهينه‌سازي گنجانده شده است و اين موضوع باعث مي‌شود كه از پيش‌بيني و تخصيص سرمايه به صورت جداگانه و در نتيجه رسيدن به حل‌هاي بهينه محلي پرهيز شود.

One of the important issues in road pavement management is the allocation of resource in different parts of the network in order to maintain the pavement conditions at desired levels. In this paper, a tri-objective model is proposed for this purpose, the objective functions of which are: 1) to minimize the proportion of the network that are in “critical” and worse-critical conditions (other than the “worst” condition), on which some improvement measures should be performed to reach a desired condition; (2) to minimize the proportion of the network that is in “worst” condition, and, in order to bring it to a desired condition, it should take renovation measures; and (3) to minimize the total cost incurred due to the maintenance and rehabilitation measures made during the entire planning period. To solve the tri-objective model, a hybrid method is proposed using multi-objective parametric optimization and ε-constraint methods. The results of the application of the model show that despite the mental imagination at first glance, the first and second objective functions may have conflict, so that increasing one of them may lead to decreasing the other; therefore, these two objectives cannot be considered together as a single objective function. One of the important features of the proposed method is that the Markov Chain process model, as the prediction tool for the pavement condition, is incorporated into the optimization model. This makes the pavement condition prediction and resource allocation simultaneously and prevents achieving local optimal solutions.