沥青路面路表温度预估模型研究

以山东省永久性沥青路面试验路为研究对象,通过在试验路布设气象观测站,在沥青路面结构不同深度处埋设温度传感器,实测了2007—2008年每1 h的路面温度和气象数据。以距路表面20 mm深度处的路面温度作为路表温度,研究了试验路路表温度的分布规律,对路表温度与气温、太阳辐射强度、降雨之间的相关关系进行了计算分析。考虑到降雨对路面材料热学传导参数的影响,分别研究了雨天和晴天(或阴天)两种天气情况下沥青路面路表温度与气温的相关关系,建立了基于晴天(或阴天)和雨天时路表温度的预估模型。分析结果表明,沥青路面的最高温度和最低温度均出现在距路表面一定深度范围内,雨天情况下路表温度与气温存在着密切相关性;晴天和阴天时,前1 h的平均气温和前3 h的平均太阳辐射强度可以较为准确地反映路表温度。路面温度实测值和预测值的对比表明,预估模型具有较高的预测精度和实用性。     

沥青路面结冰条件判别标准及SVM预测分析

为了探讨沥青路面结冰与道路气象环境间的相关关系,实现路面结冰状态的准确预报,在分析影响沥青路面结冰的主要气象环境因素的基础上,探讨了不同降水类型与气象环境参数的关联性,建立了沥青路面路表温度预估分析模型。结合Norrman路面结冰打滑判别准则,提出了浙中地区冬季沥青路面结冰状态判别标准。通过支持向量机方法(SVM),以RBF函数作为模型核函数,构建了不同降水类型条件下以地表温度与气温为输入量的沥青路面结冰预测模型。结果表明:不同降水条件下沥青路面结冰时的日均气温、日均测点路表温度、日均风速、日均降水量以及日均相对湿度存在差异,其中,日均气温与日均测点路表温度变化差异较大,日均风速与日均降水量次之,日均相对湿度变化差异较小;通过气象环境监测数据可实现降水类型的间接判别和沥青路面路表温度的预估分析;不同结冰类型对车辆行驶安全的影响从高到低依次为雪降到严寒路面、雨降到严寒路面和雪降到温暖路面;使用SVM构建的路面结冰预测模型对路面结冰状态的预测效果较好,错报率低于6.5%,未出现结冰天气的漏报,同时具有良好的泛化能力,充分展现了SVM在道路气象预报领域的应用前景。     

寒冷地区实测沥青路面温度场预估模型

以寒冷地区实际运营的高速公路沥青混凝土路面结构为研究对象,提出一整套数据实测方案.根据大量的实测温度数据,对沥青路面结构温度场随时间的变化规律进行了详细的研究,采用统计回归的方法,对沥青路面路表温度与气温的相关关系及路面结构温度梯度与气温的相关关系进行了分析,并得到相应的预估模型.根据当地实际的气温条件,给出了适用于该...     

海南高速公路沥青路面路表温度分布规律与预估模型

为准确掌握海南地区高速公路沥青路面路表温度变化特点及规律,提出一种基于路面状态的路表温度分布规律的分析与建模方法。以海南新型交通气象站1年多的路面状态和交通气象要素的跟踪观测数据为基础,根据数据特点,制定交通气象监测数据分析流程,分析路表温度与不同季节、不同路面状态、不同时段的影响关系;在此基础上,采用统计分析方法,建立了观测点所在路段路表温度与大气温度的预估模型,并在不同路面状态下检验模型效果。分析结果表明:路表温度与大气温度具有很好的相关性,且在不同季节、不同时段下的分布特性不同,拟合的预估模型具有较好的准确性和工程适用性。     

基于机器学习的路表温度预估方法研究

依托实测路表温度与气象数据,基于路面温度场热平衡方程,分析影响路表温度的主要因素;选取历史路表温度与气象参数作为特征,通过LightGBM(轻量级梯度提升机)对中短时间尺度内的路表温度进行预估.结果表明,水泥、沥青2种路面短期(1 h)预估结果均方根误差分别为0.82,1.12℃,中短期(3h)分别为1.31,1.86...     

水泥混凝土路面的温度梯度日极值预估

温度梯度的大小受外界环境如气温、辐射、风雨等因素的影响较为显著,基于大同、宁波、广州三个气象观测站近一年的气象、路面温度等数据的采集分析,引入前一日的太阳辐射数据(Q-1)作为预估模型的参数,提高了前人基于气象参数对水泥混凝土路面日温度梯度最大值的预估模型的精度;采用路面表层温度这一较容易获取的温度数据(包括路表日最高温度Ts,max与路表日最低温度Ts,min)对标准厚度路面的日最大温度梯度进行预估的模型;引进路面温度梯度日振幅ΔTg这一概念,提出路面日温度梯度最小值与日温度梯度最大值之间的指数关系。     

基于疲劳损伤的沥青路面设计温度及预估模型研究

针对沥青路面结构必须控制的疲劳破坏形式,以沥青层层底拉应变作为控制沥青路面疲劳开裂的指标。通过实测沥青面层层底最大拉应变与路面结构不同深度处路面温度的相关性分析,确定了沥青路面疲劳损伤的设计温度,提出了以沥青层中间温度作为沥青路面疲劳开裂分析的设计温度和试验条件。通过实测永久性沥青路面试验路每小时的路面温度和气象数据,分析了沥青层中间温度的分布规律,对沥青层中间温度与气温、路面深度之间的相关关系进行了计算分析,建立了沥青层中间温度的预估模型。结果表明,沥青路面应变响应与温度密切相关,随着路面温度的升高,沥青层底拉应变增大;沥青层中间深度处温度与沥青层底拉应变相关性最高,采用沥青层中间深度处温度能较好地评价路面结构的抗疲劳性能。     

基于统计回归法的沥青路面温度场模型

在实测31820组路面温度数据和5 554组气象数据的基础上,研究路面温度场预估模型,重点解决以往模型在较深处预估精度不足的问题.通过采用分段函数形式、考虑不同深度处路面温度受环境因素影响延后、引入深度衰减因子等手段得到了新的路面温度场模型.提出了不同深度处气温和太阳辐射对路面温度影响的延后时间,二者分别为0～4h和2...     

沥青路面温度场的分布规律

路面结构持续经受着各种环境因素的综合作用,这种作用的结果集中体现为路面温度场的复杂分布。深入地研究了环境因素对路面温度场的影响机制和路面温度场的分布规律后发现,气温和太阳辐射强度是影响沥青路面温度场的主要因素,二者对沥青路面温度场的影响具有累积性和滞后性的特点。通过对我国多个地区路面温度实测数据和气象资料进行回归分析,建立了以气温、太阳辐射强度和路面深度为主要输入参数的沥青路面温度场预估模型。     

全国范围沥青混凝土路面路表温度的分布特征研究

计算了基准热力参数条件下98个有太阳辐射量、641个无太阳辐射量共739个地区沥青混凝土路面路表温度的多年(8～10年)分布规律;分析了沥青混凝土路面路表温度的年间差异,回归得到在标准材料热力参数下沥青混凝土路面路表温度年均值μ口(T)s、年标淮差σ(T)s与气象、地理参数的关系,分析结果表明具有较高的精度;基于739个地区计算结果,绘制了标准材料热力参数下全国沥青混凝土路面路表温度年均值等值图和沥青混凝土路面路表温度年标淮差等值图;分析了材料热力参数对沥青混凝土路面路表温度年均值和年标淮差的影响,给出了在非标准材料热力参数的情况下,沥青混凝土路面路表温度年均值和年标淮差的修正公式.     

基于非稳态温度场解析解的沥青混凝土路面温度分布研究

研究以实测气象资料来预估沥青混凝土路面结构层内温度场的分布状况为目的.通过分析太阳辐射、大气温度两种主要影响参数,运用传热学理论建立沥青混凝土路面二维非稳态温度场解析方程.并在云南大理地区埋设温度传感器进行实时数据采集,对计算模型和实测数据相关关系进行了对比分析.最终在云南省不同温度分区基础上,计算得到不同路表温度的结构内部温度分布曲线.研究结果表明:建立的以太阳辐射和大气温度日变化规律为基础的温度场解析方程模型计算结果与实测结果相比,误差最大3℃左右;温度分布曲线反映出在不同路表温度时,结构内部一定深度内温度分布的规律性和温度梯度的改变趋势,能有效地帮助材料设计,计算结果证明了该模型的合理性和有效性.     

基于APRIORI-GBDT算法的沥青路面路表温度预测

为探讨沥青路面路表温度与气象因素之间的相关关系,实现路表温度变化趋势的准确预测,在使用Python平台清洗数据集中缺失和错误数据的基础上,利用关联规则挖掘算法(Apriori)分析了气象因素与路表温度之间的关联性。在识别出影响路表温度关键气象因素后,分别采用梯度提升树(Gradient Boosting Decision Tree,GBDT)、随机森林(Random Forest,RF)以及线性回归(Linear Regression,LR)等3种分析技术构建了以关键气象因素为输入量,路表温度为输出量的冬季沥青路面路表温度预测模型。结果表明:Apriori算法在关联规则分析上表现优异,且在最小支持度为0.003,最小置信度为0.8的条件下,识别出影响沥青路面路表温度变化的关键气象因素是气温、气压、露点温度和相对湿度;梯度提升树模型的温度预测效果优于随机森林和线性回归,均方误差小并一直稳定于1.5,与随机森林相比鲁棒性相对较高,拥有良好的泛化能力,在预测领域中具有良好的适用性。研究成果为机器学习相关算法在关联规则分析领域以及预测问题应用中提供了理论与实践依据。     

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。     

沥青路面内部温度预估方法与预估模型

在对浙江温州地区现场沥青路面进行跟踪观测和数据分析处理的基础上,对路面深度20mm处温度实测数据与环境气象数据进行相关分析,比较瞬时环境温度、瞬时太阳辐射、平均环境温度、太阳辐射累积值与路面深度20 mm处温度的相关程度,通过多元线性回归确定温州地区不同地形气候条件下的沥青路面内部温度预估方程。对比分析结果表明:预估模型具有很好的适用性和较高的预测精度。     

甘肃嘉峪关沥青路面高温温度场预估模型

为了建立嘉峪关地区夏季沥青路面高温温度场预估模型,在对夏季高温期沥青路面的温度、太阳辐射强度、风速和相对湿度等数据采集的基础上,分析气温、太阳辐射强度和湿度等影响因素与路面温度的相关性,采用回归分析方法建立了温度、湿度、太阳辐射强度和路面深度为主要参数的沥青路面高温温度场预估模型,以相关系数、均方差和残差平方和等指标作为该温度场预估模型的评价参数。研究结果表明:在距路面10 cm以下,风速与路面结构温度的相关性较气温和湿度偏低,而太阳辐射强度与结构温度的相关性一直处于较低状态;气温和太阳辐射强度的累积时间与深度的关系呈三次多项式,气温与太阳辐射强度的累积时间与深度的关系呈二次多项式;路面0~10 cm内的气温累计时间为2~4 h,滞后时间为1~3 h,太阳辐射强度累积时间为6~7 h,滞后时间为5~6 h。研究结果可为嘉峪关地区公路养护和建设提供一定的技术服务。     

高温季节桥面沥青铺装层温度场预估

为了准确预估高温情况下桥面沥青铺装层内的温度分布状况,建立了基于热传导学的桥面铺装层有限元模型.对沥青路面不同深度下温度分布情况进行预估,并对相同气温变化下路面桥面温度场差异性进行研究.研究结果表明:桥面沥青铺装层温度分布状况与大气温度、太阳辐射变化有关,铺装层内温度最大值随深度不同分别出现在下午16:00～18:00,此时桥面铺装层温度大于路面温度2℃左右,最低温度出现在上午8:00,此时桥面铺装层温度小于路面温度3℃左右.     

基于广东省路表实测温度的沥青路面抗滑特性研究

温度是沥青路面抗滑性能的主要影响因素,直接关系着行车的舒适性和安全性。基于广东省路表实测温度,开展气温与路表实际温度的关系研究,提出了基于气温数据的路表实际温度预测公式;通过开展路表实测温度对路面横向力系数的影响研究,建立了路表实际温度与横向力系数间的关系式,为广东省沥青路面温度的预测及抗滑性能温度修正提供依据。     

海南省高温期沥青路面面层温度场规律分析研究

以海南省G98环岛高速公路沥青路面为研究对象,设计了一套温度实测方案,收集海南省高温期沥青路面内部不同结构深度温度分布数据,对沥青路面温度场分布规律进行研究分析。利用回归分析探讨研究气温与路面结构内部温度的关系,并得出相应层位及任意深度处温度的预估公式,为海南省沥青路面设计提供温度最不利条件下的指标参考。     

季节性冰冻地区冬季路面温度分布规律

为准确掌握冬季沥青路面温度场的分布特点和变化规律,基于自行研发的季节性冰冻地区典型道路模型试验台,以试验台近4年的路面温度跟踪观测数据为基础,开展了季节性冰冻地区冬季沥青路面温度场分布规律的研究.基于观测数据,运用统计分析法,建立了观测点所在区域路面温度场预估模型,并对实测值与预测值进行了对比.结果表明:在冬季,随着深度的增加,路面温度逐渐升高,温差变化逐渐减小,且在距路表30 cm深度处存在日恒温点;气温骤变时,较大的温度梯度变化主要发生在沥青面层内;哈尔滨冬季最大冻结深度约为180 cm;提出的预估模型具有较好的精确性与实用性.     

沥青路面回弹弯沉值温度修正应用分析

标准JTG 3450-2019《公路路基路面现场测试规程》更新后,对回弹弯沉方法中,温度修正内容的变化部分进行了分析。以上海某沥青路面为例,进行测试并展开分析。在7至8月高温段和1月气温在(5～10)℃、10℃两种情况下,分别实测多组路表温度的数据。根据标准进行计算和比较分析后得出结论,为上海(华东)地区在夏季与冬季分别开展沥青路面回弹弯沉检测提供了相应的参考条件。依据该新标准t值的温度范围和上海市城市道路建设中常用的沥青层厚度,给出了t_0值的推荐使用范围,更便于该标准的理解和在检测中的应用。