基于大数据的公路路面养护智能决策研究

在制定运营公路路面养护计划或实施养护工程过程中，公路管理者常忽略全生命周期养护成本，且因缺乏科学的养护决策辅助技术延误最佳养护时机，应这方面的实际要求提出基于路面大数据分析的养护决策分析方法，主要包括建立养护大数据库、变长分段法划分路段单元、通过随机森林算法预测路况衰变、多层感知算法输出养护方案、非支配排序遗传算法推荐路网级养护最优方案。结果表明：1)养护数据标准制定及养护数据清洗是大数据算法建立的基础；2)决策分析过程涉及的变长分段法、多种预测模型的偏离度对比分析、考虑静动态大数据的神经网络模型更具有工程实际意义；3)通过与实际养护工程项目对比，本文研究的大数据养护决策系统生成的决策方案匹配率达到93%,表明该大数据养护决策系统具有较好的应用前景及实际工程价值。     

基于寿命周期的高速公路养护决策优化研究

本文基于江苏省高速公路成本最小化、性能效益最大化的养护目标,采用寿命周期费用分析的方法对高速公路单路段多年和多路段多年决策优化方法进行了研究,考虑以交通量、车辙深度、横缝状况指数、平整度IRI、横向力系数SFC和修补率作为决策指标,通过高速公路沥青路面养护决策树和路面性能衰变模型,实现单路段多年决策优化。并以养护公司年度养护预算费用为约束,以寿命周期内路面使用性能指数PQI提升最大为决策目标,对各路段寿命周期内不同的养护方案组合进行优化求解,最终确定了有费用约束和无费用约束下的多路段多年最优方案的求解办法。最后选取某高速公路样本路段进行了寿命周期内的多路段养护决策。     

考虑车车与车路通讯并存的路侧单元优化布设方法

路侧单元(Road Side Unit,RSU)作为车路协同系统(Cooperative Vehicle Infrastructure System,CVIS)中路侧感知控制网与网联化车辆自组网的重要节点，其布设方案对车路交互效能、系统建设成本与协同服务水平均产生较大影响。现有RSU优化布设研究主要基于车路(Vehicle to Infrastructure,V2I)通讯，忽视了车车(Vehicle to Vehicle,V2V)通讯的转发和中继作用，也缺乏对RSU设备及线网布设成本的相关考量。针对上述问题，面向V2V和V2I通讯并存环境，考虑信息覆盖正向收益与设备/线网布设负向收益，构建面向综合收益最优的RSU布设方案优化模型。首先结合信息流-交通流耦合模型获取传播时间矩阵，提出权重约束可达性算法，构建布设方案与信息覆盖正向收益之间的关系方程。然后针对动态最优布设方案条件下的最优线网布设问题，提出改进的最小生成树模型，并以此设计综合收益最优的RSU优化布设模型。最后，基于井字形算例路网，进行模型验证和关键系数敏感性分析；并基于Sioux Falls路网，将所提出的模型与现有未考虑信息流-交通流耦合特性的RSU优化布设模型进行对比。研究结果表明：所构建的布设方法可较好地反映实际信息流传播状态，覆盖率误差在5%以内；RSU最优布设方案与交通流运行状态密切相关，交叉口及路段中节点均有成为最优节点的可能；RSU布设方案将受线网/设备布设成本和信息生命周期的直接影响；对比现有模型，在Sioux Falls路网和所给定参数的条件下，所提方法在信息覆盖率和布设后的综合收益方面相较现有方法均提升了30%以上。     

基于韧性最优的灾后公路网修复调度研究

为有效修复灾后公路网的受损路段从而加快恢复路网畅通,研究以韧性最优为目标的灾后公路网修复调度问题。首先,采用交通需求满足率表示路网性能,并构建路网性能韧性和恢复速度韧性评价指标。其次,构建基于韧性最优的修复调度双层规划模型,其中上层模型是多目标混合整数规划模型,用以确定修复路段的选择和修复先后顺序,下层模型为日变交通流分配模型,模拟修复期间的路网交通流动态演变。然后,采用禁忌搜索算法和Frank-Wolfe算法分别求解上层模型和下层模型,并通过循环迭代得到模型最优解。最后,通过案例分析验证模型和算法的有效性。研究结果表明:在一定数量的修复资金和抢修队约束下,该模型得到的最优修复调度方案能最大限度地提升路网韧性,并且在修复过程中,只有当受灾区域内某线路中的所有受损路段均完成修复后,路网性能才开始呈阶梯式上升,并且路网性能的提升速度表现为先慢后快。对不同参数的敏感性分析表明:修复预算的增加使路网性能韧性和恢复速度韧性分别以15.65%和17.72%的平均速度增长和降低,但当修复预算超过1 800万元后,只增加修复预算不一定能获取更优的修复调度方案;当决策者偏好系数变化时,路网的性能韧性和恢复速度韧性具有相反的变化趋势,且2个韧性指标的平均变化率分别为5.96%和4.48%;增加抢修队数量可提升路网的性能韧性和恢复速度韧性,但增加抢修队数量所产生的边际效益逐步降低,分别由0.11和0.43降至0.01和0.02。     

考虑车辆排队长度的动态用户最优路径选择模型研究

基于交通流理论，建立了路段下游交叉路口前车辆排队长度、路段车流密度的数学模型，提出了新的路段阻抗函数。运用该阻抗函数建立基于路径的动态用户最优路径选择变分不等式模型，给出了该模型的启发式算法。实例分析表明，当路段上有排队时，若将车辆排队处理为质点，则低估车辆路段走行时间，被低估的相对差距约为22％；新的阻抗函数能较好反映路段的阻抗。     

考虑OD转换的动态交通分配模型研究

通过分析一简单路网的路径选择问题，说明动态用户最优的条件及其物理意义。针对城市整体路网中交通流分布的差异，提出分配路网和模拟路网的分析方法：分配路网采用瞬时动态最优分配，模拟路网采用实际动态最优分配，并对二者的应用条件和关系进行分析。考虑到其在ATMS系统中的应用，模型重点分析空间OD转换问题，并将决策点的路径调整方法加入目标函数的选择中，以评价弹性出行策略和建立路线诱导的实际方法。     

应用粒子群模型优化路面维护资金分配

提出一种路网养护资金分配模型,根据每个路段的具体破损类型,以整个路网道路水平的最优化作为目标函数,并应用粒子群优化技术求解模型,同时以典型案例来证明模型和算法的可行性.结果表明:该算法程序在现有资金约束下能够达到最佳养护效果,使得有限的预算得到更为合理的使用.     

基于灰色理论的旧沥青混凝土路面使用性能综合评价方法

根据路网中各路段的使用性能制定养护计划,才能充分利用有限的养护资金,取得最佳养护效果。针对路面使用性能综合评价的复杂性,利用灰色理论的基本思想,建立了高速公路路面的使用性能评价模型。最后以某高速公路的路面性能评价为例,验证了该评价方法的合理性,为路面性能评价和养护决策提供了一种新方法。     

县乡道路网养护修复资金分配的优化分析

为解决区域县乡道路网因受养护资金约束或养护资金分配不合理,导致路面养护资金投入后路面性能得不到有效提高的问题,提出一种基于0-1背包问题模型解决县乡道路面养护资金分配优化问题的方法,进而实现在路网养护资金约束条件下提高县乡道路面养护资金的有效利用率,尽可能地提高路面使用性能。结合工程实例验证0-1背包问题模型的实用性和可行性,为区域路网养护管理者制定科学的养护修复计划提供参考。     

基于模糊算法的停车诱导与交通流控制协同优化模型

在停车诱导和交通流控制双重目标函数约束下,建立了停车诱导与交通流控制协同优化模型.首先,以备选停车场泊位饱和度和路段交通流饱和度等作为约束条件,建立分层搜索模型,确定停车场初始解集.然后,采用模糊优选方法进行初始备选方案的排序研究,通过隶属函数对各备选停车场方案的原始数据进行标准化处理,并通过备选方案与基准方案的贴近度数值求得最优解.最后,以安徽省铜陵市中心城区某停车小区作为计算实例,证明了停车诱导与交通流控制协同优化模型能够成功地应用实施.     

道路拥挤定价下的公交收费模型研究

为了在执行道路拥挤定价政策的前提下制定公共交通的收费标准，提出可行的定价模型，根据交通行为科学的有关理论和方法，采用了两层规划技术建立了道路拥挤定价下的公交收费模型，上层规划为交通系统优化，下层规划为拥挤定价下的路网随机平衡问题。以广州市为研究对象，计算了拥挤定价下广州市公交线网的最优价格体系。研究结果表明：所提出的模型能够描述出行者和交通管理部门分别在出行和交通管理中的决策行为，较好地解释了用户平衡、路段路径流量和阻抗、交通需求、拥挤费、公交票价、出行成本等相互之间的逻辑关系。     

基于费用效益分析的路面预防性养护技术

运用费用一效益分析的观点，对沥青路面预防性养护技术进行了研究。明确了路面预防性养护的定义和技术理念；分析了包括成本效益、交通效益和使用性能效益在内的路面预养护效益；总结了上海地区典型沥青路面预防性养护措施的技术经济特征，并采用等效年度费用法对措施的成本效益进行了分析；以路面预防性养护措施的费用效益分析为核心提出了最佳预防性养护时间的确定方法和相关参数，其中，费用包括预防性养护措施费、中修费和日常养护费用，效益以路面性能曲线下的面积表征。成果表明沥青路面的预防性养护应以合理的费用效益分析为基础，以达到节省路面寿命周期内养护费用的目的：提出的理论、方法、技术和参数，基本解决了建立沥青路面预防性养护体系的关键技术，成果可供相关的研究和应用参考：     

基于DTA的OD估计方法的交通检测器优化布置模型研究

论文在探讨了动态交通分配和动态0D估计背景下的交通检测器优化问题的基础上，提出了基于DTA的动态OD估计方法的交通检测器布置原则；从预算，对路网中交通流量信息的覆盖程度，对关键路段的检测、对重复检测器的剔除等方面对路网交通检测方案进行约束，建立了交通检测器优化布置模型；最后将遗传算法用于交通检测器优化布置模型的求解，证明了基于DTA的动态0D估计方法的交通检测器优化布置模型的有效性。论文方法概念清楚、操作简单，是交通检测器优化布置的一种可行方法。     

环境承载力约束条件下城市最大乘用车保有量预测

以城市环境承载力为约束条件预测城市内可容纳的最大乘用车保有量。预测模型是一个双层优化问题，其中上层是环境承载力约束下的最大乘用车保有量模型，以交通小区的乘用车保有量之和最大为目标函数，以各路段的环境承载力为约束条件；下层是道路网上的用户平衡分配模型，模拟乘用车出行者的路径选择行为，预测交通需求在道路网上的分布及行驶特征。开发了一个基于灵敏度分析的算法用于实现上下层模型间的反馈及同时求解两个优化问题。利用实例验证了模型及算法的有效性。     

重交通半刚性沥青路面典型病害及其相关经济数据剖析

在南方多雨地区,已有重交通半刚性沥青路面的典型病害主要表现为因为基层开裂所引起的横向反射裂缝。通过剖析这些路面在前期建设费用以及运营过程中的养护费用数据,可以让工程设计者们充分认识到目前路面结构的设置存在许多需要反思的地方。结合广韶高速公路等沥青路面的使用情况与相关经济数据对重交通条件下半刚性沥青路面的有关技术问题进行...     

重载交通长寿命沥青路面设计方法

在我国的道路建设中有90%的道路是沥青路面结构。我国公路的建设起步较晚,我国气候和交通荷载条件复杂多变,车辆超载严重,许多公路路面结构还存在种种问题。该文分析指出传统路面设计方法在工程实践中的局限性,并针对重载交通介绍了长寿命沥青路面的设计理念,设计过程中的要求、注意事项,相对于传统设计方法,分析了其在寿命周期,养护成本等方面的优势,最后指出引进长寿命沥青路面设计方法的必要性。     

成都市温江区花都大道与南熏大道交叉口改造方案研究

以成都市温江区花都大道与南熏大道交叉口立交化改造为工程实例，研究人口密集区现状交叉口的交通缓堵设计方案。在明确现状道路、路网规划及工程地质情况的基础上，对项目进行了交通分析和影响评价，据此提出了2个总体方案，并进行了比选。从平纵横设计、交通组织设计、主体框架与围护结构设计等方面，对推荐方案（下穿隧道方案）进行了详细研究。采用维护结构与主体结构一体化结构组合，以延长维护结构生命周期，节省工程造价，并为同类地下结构工程提供借鉴。     

约束可松弛的网络绿波模型

为解决区域交通信号协调控制领域中常规网络绿波模型可行域窄或无解的问题，提出了约束可松弛的网络绿波模型。应用混合整数线性规划方法构建模型，以所有路段双向绿波带宽加权和最大为优化目标，利用约束松弛方法，将干线约束和网络外圈闭环约束转变为可松弛的不等式约束。模型针对每条路段引入了0~1二元变量，表示路段的绿波是否被打断。通过模型求解，获得网络中必要的松弛路段，并打断相应的路段绿波，去除外圈闭环约束，以扩大可行域并找到最优解。算例对不同控制方案下提出的模型和其他绿波模型的绿波优化结果进行比较分析。算例显示，当网络各个交叉口采用同一化控制方案时，易于在不打断任何路段绿波的条件下找到最优解。此时，所提出的模型的解和常规网络绿波模型的解等价。当网络各交叉口采取差异化控制方案时，常规网络绿波模型无可行解，Gartner网络绿波模型仅获得非最优的可行解，而所提出的模型能够获得全局最优解。算例中只有1条路段的绿波被打断，而网络的其他路段均获得有效绿波带，且任意相交的干线绿波能够合理协调。算例优化结果表明：所提出的模型优于常规网络绿波模型和Gartner网络绿波模型，更适合复杂的城市交通网络信号优化设计。     

长寿命沥青混合料在上海长江隧桥铺面工程中的应用

长寿命沥青铺装对于保证交通畅通、节省养护资金以及提高全寿命周期的总效益都具有重要的现实意义。以长江隧桥工程为背景,采用SBS+湖沥青复合改性SMA沥青混合料、温拌SMA沥青混合料和阻燃SMA沥青混合料为长寿命铺装材料,分别进行性能研究,结果表明:各项指标均能达到相关标准的技术要求,对长江隧桥铺面的设计和施工起到了指导作用。