基于随机森林算法的路面状况指数预测

近些年随着道路三维检测技术的兴起,越来越多的路段开始使用三维道路检测车对道路状况进行检测。以表征路面使用性能优劣的重要指标——路面状况指数为研究目标,利用ARAN9000三维多功能道路检测车采集的实际路面数据,对路面状况指数进行了预测。首先,考虑路面病害、环境、路面结构等影响因素,运用数据挖掘技术对加拿大安大略省某公路路面状况指数的相关数据进行了数据清洗、特征筛选等处理分析工作。然后,构建了路面状况指数的机器学习预测模型,得到多元线性回归模型、神经网络模型与随机森林模型的复相关系数R~2分别为0.562,0.711,0.895。随机森林模型预测的路面状况指数精度较神经网络模型提高了0.184,误差降低了1.599,训练速度提升了33 s。最后,选择精度较高的随机森林模型进行了优化。由于输入变量较多,无法通过简单的统计分析确定应修正或删除的异常数据,因此选择在构建模型并预测后,通过预测值与真实值的拟合效果确定异常值,再使用修正后的数据重新对模型进行循环训练,使之达到当前模型训练最优。结果表明:改进后的随机森林模型预测效率和预测精度更高,R~2达到0.898。提出的路面状况指数预测模型是准确而有效的。     

基于GM-ANN模型的路面性能预测方法

路面性能预测是公路路面管理系统中的核心技术难点,一直以来受限于分析手段、数据体量不足及数据维度低等多种因素影响,导致现有几类性能预测模型的预测值与实测值偏差较大。将路面病害以时间序列进行灰色系统(GM)分析,后以各类病害预测值为输入,借助人工神经网络(ANN)间接对路面状况指数(PCI)进行预测,构建基于人工智能的混合模型(GM-ANN)。最后选用地区随机路段进行实例验证,并同常用模型预测结果进行对比分析。结果显示：基于GM-ANN的混合预测模型更具较好的精度及可操作性,在实际工程应用中,可为大数据养护决策提供更准确、可靠的参考依据。     

基于Simulink车辆舒适性和行驶安全性仿真分析

根据国标GB／T7031—2005机械振动道路路面谱测量数据报告,在MatLab中编写了随机路面激励谱仿真程序;利用拉格朗日方程建立了1／2车辆动力学模型,并用Simulink对其进行了仿真;以不同等级路面和不同车速下的随机路面激励谱作为输入,分析了车辆在不同等级路面、不同车速下的车身加速度均方根值和后轮的动载荷均方根值。这对满足汽车行驶舒适性和行驶安全性的情况下优化悬架参数具有重要意义。     

路面随机谱激励的数值计算方法及统计特征

对路面随机谱激励的3种白噪声输入及由其计算输出的2种数值方法进行了比照,分析了其统计特征.在正态分布、均匀分布和同余法产生的零均值白噪声的输入下,计算了基于标准路面等级输入的三角级数模型,以及基于实测数据的自回归模型的路面随机谱激励.结果表明:3种白噪声的输入在时域上的频次与其子区间的长度正相关,路面随机谱激励幅值的频次特征决定于其分布类型,且由此具备不同统计特征;均匀分布宜作为三角级数法的随机相位角输入;路面不平度系数的大小决定了幅值频次和路面功率谱密度的分布区间.     

Modeling Research on Road Used for Virtual Experiment of Tracked Vehicle

利用Matlab编程建立了用于履带车辆虚拟试验的三维随机路面模型,并对单道路面不平度进行了功率谱估计和不同单道相关性验证.创建了适用于Adams软件履带车辆模块(ATV)路面模型的三维路面节点生成通用算法.分别分析了三维随机路面和有确定外形路面网格数量对路面模型精度的影响.在随机路面上进行车辆直驶虚拟试验,结果表明,三维随机路面的虚拟试验结果与二维随机路面的有较大不同；三维随机路面可以模拟车辆垂向和侧向两个方向载荷的作用,优于二维随机路面.     

某试验场强化路三维虚拟路面重构与对比分析

对某试验场强化路面中线轨迹的测试数据,进行样条插值,还原路面轨迹,对测试的路面纵向5路高程数据,根据路面横向几何特征进行横向插值:横向几何特征一致的路面,采用线性插值;横向几何特征随机变化的路面,采用样条插值;横向几何特征不一致,但存在一定规律的路面,按其规律插值。最终依据相应的插值方法编程实现三维虚拟路面重构。进一步对重构的RDF和CRG格式路面进行对比的结果表明:CRG格式更适用于三维虚拟路面重构和动态载荷预测的动力学分析。路面特征越复杂,CRG路面在计算效率上相对RDF路面的优势更为突显。     

基于机器学习的路面病害成因判别方法研究

为了构建路面病害成因的自动判别方法，以重庆市内环快速路为工程实例，分析了不同路段类型的沥青路面病害的典型特征，基于不同类型损害的关联特性确定了数据降维分析的可行性，并采用主成分分析法对路面的众多状态信息数据进行降维处理，且通过随机森林算法实现了路面病害的自动成因分析。结果显示，通过机器学习模型训练得到的成因结论与实际现场调查结论基本一致，可认为基于机器学习的智能判别方法对路面病害的成因分析具有一定的可靠性，可为后续智能养护决策系统的开发提供自动化的判别方法。     

路面检测周期对使用性能预测影响研究

路面使用状况的跟踪检测对路面养护管理来说是十分必要的.由于检测点位、检测频率与检测误差等原因,检测数据均具有一定的不确定性,各地区路面状况检测周期差异进一步加剧了检测数据的不确定性,进而对路面使用性能的预测造成一定影响.该文在对路面性能预测模型误差分析的基础上,通过检测数据的增减,拟合了检测周期不同时车辙深度、开裂面积、国际平整度指数等指标的路面性能预测模型,并采用模型对不同路段的使用年限进行预测,进而分析了检测周期对性能预测的影响.最后根据路面实际检测数据推荐出不同性能指标的最佳检测周期.实例证明:合理的检测周期不但能够节约检测费用,而且可以减少路面使用性能预测误差,更好地为路面养护提供决策依据.     

车轮随机动载特性的Simulink仿真分析

利用汽车的两自由度模型，应用Simulink软件仿真分析了车速与路面不平度对车轮随机动载变化趋势的影响。同时也分析了车轮随机动载的大小对路面疲劳应力的影响，指出了不同车速和路面不平度引起的路面动力反应及损伤变化规律，即车速和路面不平度的增加将导致汽车动载的增加，从而加速路面的损伤。提出了针对路面状况调整车速可以降低车轮随机动载，从而达到减轻路面损伤的要求。     

某电动观光车平顺性仿真分析

文章以某品牌五座电动观光车为研究对象,利用ADAMS/View模块分别对前、后悬架模型、车架模型以及轮胎路面模型等子系统仿真模型进行建立及简化。建立随机路面及脉冲路面的路谱文件,分别以不同速度进行行驶平顺性仿真分析,并对所得到的仿真数据进行行驶平顺性评价。仿真结果表明该电动观光车平顺性良好,可为后续设计分析提供相关依据。     

虚拟路面数据的处理及验证

文章在分析和研究二维路面不平度的生成时,主要利用高通滤波,去均值,去趋势项的方法对路面不平度数据进行了预处理。并采用轮次检验对路面高程数据进行平稳性检验以及对其幅值进行了分析,从而证明虚拟路面数据的平稳可靠。     

基于FWD的水泥路面结构分析评价方法

弯沉是路面结构总体刚度的评价指标。路面承载力与路面弯沉不存在简单关系。通过弯沉盆检测数据反演路面结构材料性能，进行路面结构承载力与路面应力分析，进而对路面结构进行性能评价。     

某越野车平顺性试验的仿真

借助于软件ADAMS/Car,建立了某越野车整车多体动力学模型,然后根据国标规定,按照ADAMS路面文件的要求,建立平顺性脉冲路面,进行不同车速下的仿真试验,得到试验数据。对于随机输入试验,通过深入研究ADAMS／ Car下随机路面文件的特点,规定相应的参数,进行平顺性仿真。另外还探索利用谐波叠加法建立应用更为广泛的随机路面的方法。最后通过编制相应程序,对汽车的平顺性输出结果做出评价。     

汽车非线性悬架的混沌研究

采用基于实测数据建立的非线性悬架模型,分析了汽车悬架中的非线性弹簧力和阻尼力,对非线性悬架系统的混沌运动进行了研究.在单频正弦路面、拟周期路面以及随机路面激励情况下,仿真计算得到了系统的响应.分析各激励下系统的相轨迹、庞加莱(Poincaré)截面、时间历程曲线、功率谱图及李亚谱诺夫(Lyapunov)指数图,结果表明非线性悬架系统中存在混沌现象.     

基于虚拟样机技术的扭杆悬架汽车平顺性仿真

运用面向整车系统的数字化虚拟样机技术和大型机械系统动力学仿真软件ADAMS建立了包括前后悬架、轮胎、转向系统及整车的多体动力学模型。用Visual Basic编制路面生成文件，生成不同等级的随机路面。对整车进行了随机输入平顺性仿真分析，把仿真数据输入编制的平顺性仿真程序中，发现结果满足国家规定的汽车平顺性评价标准。     

基于ADAMS软件的汽车平顺性仿真分析

应用ADAMS／Car软件，建立包括前后悬架、转向系、车身等在内的某车型的多体动力学模型；利用编制的路面谱文件，进行汽车脉冲和随机路面输入的平顺性仿真分析．将仿真后的测量数据输入到编制的平顺性评价程序中．根据国标对分析结果进行评价。     

路面温度对城市热岛的影响

分析了城市热岛形成的主要原因,指出城市下垫面特性、城市大气污染和城市人工热源是城市热岛形成的主要影响因素。通过试验数据和数学计算论证了路面温度对城市大气温度的影响。介绍了太阳辐射、云层状况、大气相对湿度、风速、降水等环境因素对路面温度的影响,并利用数据、公式和图表重点讨论了路面反照率、路面湿度等路面特性因素对城市路面温度的影响。根据路面反照率与路面温度的数值关系,提出通过铺装水泥混凝土路面或碎石封层的方式提高路面反照率,缓解大城市热岛效应;根据路面湿度与路面温度的关系,提出通过增加透水性路面面积,缓解大城市热岛效应。     

松软路面突变性对车辆垂向振动的影响

为了在越野行驶车辆平顺性仿真系统中实时动态反映车辆的振动特性,提出了基于小波变换的松软越野路面突变性描述方法并分析突变性对车辆垂向振动的影响。通过小波变换对路面奇异点进行测定和定位,把越野车辆平顺性仿真系统看作是在有限时间内受到随机载荷激励的动力系统,分析其受路面突变载荷的车辆的垂直振动响应方差。结果表明,小波变换能较准确地判定路面奇异点并对其定位,可为越野车辆平顺性虚拟测试系统提供路面随机输入。     

基于温度反演原理的公路低温点段提取技术

为进一步分析不同地域高速公路路面温度随气温变化的分布特点和变化规律,在有关学者研究结论的基础上,以移动路面温度采集数据及道路气象站点观测数据为基础,开展不同地区、不同天气条件下气温与路面温度分布规律及特征研究。通过对实测路面温度数据值对比分析以及试验路段观测数据的验证分析,表明特定条件下不同天气时路面温度会呈现一定的规律及分布特征,据此可提取出路面温度相对低温点段。且实测路面温度与预测温度具有较好的延伸关联性,利用道路气象站监测气温与路面温度反演推算,确定和预测路面低温分布及可能出现结冰的位置,为公路冬季铲冰除雪养护提供决策支持。     

基于FWD的水泥路面结构分析评价方法

弯沉是路面结构总体刚度的评价指标。路面承载力与路面弯沉不存在简单关系，通过弯沉盆检测数据反演路面结构材料性能，进行路面结构承载力与路面应力分析，进而对路面结构进行性能评价。