基于灰色马尔可夫的市政道路路面使用性能预测

路面使用性能是市政道路的全生命周期管理养护的重点,为了对路面使用性能进行精准预测,针对现有路面使用性能衰减影响因素众多、实测数据随机性和波动性较大等特点,基于灰色系统理论,运用新陈代谢的思想,建立了新维灰色理论模型,随后用马尔可夫链理论优化新维灰色理论模型的预测值,最终得到了灰色马尔可夫预测模型。结合西安市某市政道路路段2012年～2018年常用路面使用性能检测指标的实测数据,以路面行驶质量指数RQI为例,对传统灰色理论模型、新维灰色理论模型和灰色马尔可夫预测模型的预测效果进行对比分析,结果表明：与RQI实测值相比,灰色马尔可夫模型预测值的平均相对误差最小,仅为0.41%,预测精度最高。     

基于灰色理论的沥青混凝土路面使用性能多指标预测方法研究

在自然环境和交通荷载的共同作用下,沥青混凝土路面的路面使用性能会随着时间推移而日益衰减,从而直接影响车辆的行驶速度和运输的安全性、经济性和舒适性.为了评估和预测路面使用性能的状况,便于进行科学地养护和管理.应用了灰色系统理论模型,从路面状况指数(PCI)、路面结构强度指数(SSI)、行驶质量指数(RQI)和横向力系数(SFC)4项指标进行分析,建立了基于历史数据的指标预测模型,对高速公路使用性能的各单项指标进行了预测,对模型的精度进行了评价,并根据预测结果提出了相应的养护措施.     

基于改进GM(1,1)的国省干线公路沥青路面使用性能预测

路面使用性能随路龄的增大而减弱，路面性能衰退情况直接影响路面养护对策的选择和养护资金的投入。为了解决养护对策选择带来的资金浪费与养护后性能不佳等问题，文章以灰色系统理论为基础，通过反演法来计算衰退路龄，构建了一个改进的GM(1,1)公路沥青路面使用性能预测模型。选取宁夏国省干线公路中部分路段路面破损状况指数的数据进行分析，对数据筛选后建立GM(1,1)模型，根据选取的实测数据来反演需要预测路段的衰退路龄，代入改进的GM(1,1)模型对路面性能进行预测，验证其准确性，并与直接采用灰色预测法得到的结果进行比对。结果表明：改进GM(1,1)法与直接使用灰色预测模型相比，剔除了路面进行养护工程后路面性能指数上升的路段，不会出现预测失真的情况，预测精度较好，更符合宁夏干线公路路面使用性能的发展规律。     

改进优劣系数法在路面管理系统对策分析中的应用

提出了路面养护管理系统路面对策分析中的一种分析方法一改进优劣系数法，该方法通过各个方案间的优劣关系的对比，利用路面损坏状况指数PCI、结构强度指数SI、行驶质量指数RQI和交通量AADT等性能评价指标的隶属函数，充分利用卫专家经验知识，考察到各种性能指标的不同权重，得到最优的路面养护建建对策。     

高速公路沥青混凝土路面养护短期效用模型评价指标研究

公路的预防性养护中,养护时机的选择至关重要。养护短期效用模型的建立为养护时机和养护策略的选择提供了新思路。该模型旨在建立各种预养护措施在不同类型道路、不同交通状况路段、不同养护时间的效用数据库,其建立要基于大量相关的路况调查数据。我国现阶段高速公路沥青混凝土路面使用性能评价指数采用PQI,其包含4项指标:PCI、SSI、RQI、SFC,在效用模型建立过程当中若按此进行路况性能的评价,数据采集势必存在规模大、间隔周期短、每次延续时间长等问题。基于此,尝试提出采用以平整度IRI表征的RQI作为高速公路沥青混凝土路面路况评价的单一指标,以简化数据的采集过程,保证调查数据的时效性。最后用灰关联法验证了其可行性。     

基于BP神经网络的高速公路路面性能预测

根据高速公路的历史检测数据和实际情况,以路面状况指数(PCI)、结构强度指数(PSSI)、行驶质量指数(RQI)、抗滑性能指数(SRI)等4个路面性能评价指标建立基于BP神经网络的路面性能预测模型,经过网络训练和学习,能够自适应地获得输入与输出的高度非线性映射关系。仿真结果表明:该方法收敛速度快,具有较好的泛化能力,该模型的预测结果与实际结果的相对误差小于0.11%,预测精度较高,可为路网中各路段的跨年度维修需求提供参考。     

基于灰色-马尔科夫理论的沥青路面性能预测研究

结合灰色理论短期预测优势以及马尔科夫预测模型无后效性特点,建立基于灰色-马尔科夫理论的组合预测模型,研究沥青路面性能衰变规律。以重庆某高速公路历年RQI检测数据为例,用MATLAB计算RQI灰色预测值并验证模型的精度;通过灰色预测方程反算使用年限序列,并建立马尔科夫状态转移矩阵,对RQI进行预测。结果表明:灰色预测模型对RQI预测精度达到一级,预测结果可靠性较高;根据灰色-马尔科夫模型,预测RQI衰变规律,对比单一的灰色预测模型,灰色-马尔科夫组合预测模型精度更高,更适用于路面性能的长期预测。     

基于混合效应模型的沥青路面使用性能预测

以华北某地区普通公路干线网为研究对象,根据2008—2015年路面损坏指数PCI、路面行驶质量指数RQI以及路面车辙指数RDI实测数据,结合路面结构、交通量、养护历史和地形等不同因素,利用统计分析技术建立和标定沥青路面使用性能预测模型。首先选定模型的预测指标及其影响变量,同时对相关数据资料进行收集和预处理,针对数据具体特点,以分析标定法为研究手段,采用混合效应模型方法对模型中的参数进行估计,最终通过实例验证模型的精度。结果表明:(1)PCI,RQI和RDI预测的平均误差分别为1.8,0.5和0.8。残差分布接近正态,说明模型很好地解释了数据的变异性;(2)模型简单,预测精度高,并且解释和量化了时间、养护类型、地形、行政等级、养管单位、技术等级、路面厚度以及交通量等因素对指标预测的影响。     

浙江省典型养护措施路面性能长期衰变研究

为有针对性的选择路面养护方案,需要比较不同养护方法的实际养护效果,研究养护后路面各项性能指标的长期衰变规律。对浙江省45个实际养护路段的历史性能数据进行了深入的研究分析,采用线性和指数模型比较了不同养护方法实施后路面损坏状况指数PCI、路面行驶质量指数RQI及路面车辙深度指数RDI的衰变速率。研究表明,罩面类养护的长期效果显著高于预防性养护,对平整度的改善尤为明显; SMA-13罩面能有效减缓路面性能衰变速率,AC-13罩面后的短期路面性能指标比AC-16高,但衰变速度较快;微表处在改善车辙及路面平整度方面均不如超薄磨耗层,且微表处容易失效,路面性能指标衰变最快;热再生对路面抗车辙能力的恢复及病害的修补具有显著效果,但无法有效改善路面平整度,并且热再生养护后的路面各项性能指标衰变速度较快。     

公路沥青路面预防性养护路况标准与时机决策研究

沥青路面预防性养护路况标准的选取、实施时机决策是沥青路面预防性养护的两大核心内容,是预防性养护取得良好效果的关键。通过调研国内外有关沥青路面预防性养护路况标准的相关研究成果,并结合四川省普通公路养护特点,通过对四川省内典型路段历年来路面损坏状况指数PCI、路面行驶质量指数RQI检测数据分析,提出了一种实用、可靠的普通公路沥青路面预防性养护的路况标准与实施时机决策方法。     

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。     

公路路面养护质量检测技术

在我国《公路技术状况评定标准》中,路面状况指数（PCI）、行驶质量指数（RQI）、路面结构强度指数（PSSI）、抗滑性能指数（SRI）、路面车辙（RDI）是公路养护质量指数（PQI）检查评比的重要指标。四项指标经汇总计算,由公式PQI=WPCIP们＋WRQIRQI＋WRDIRDI＋WSRISRI,而得出路面的养护质量指数PQ1。伴随着我国高速公路养护的现代化进程,对五项指标的检测也经历了从人工到自动化的巨大变革。     

沥青路面养护路段划分指标合理性研究

目前中国公路养护规范中关于路段划分指标及标准的内容尚不完善,为了在沥青路面养护时科学合理地划分路段,笔者进行了相关研究。该文结合佛山一环沥青路面预防性养护规划工程,对路面损坏状况指数PCI、结构强度指数PSSI、行驶质量指数RQI、抗滑性能指数SRI、车辙深度指数RDI共5项主要划分指标的合理性进行了分析。结果表明:应增加剩余寿命RL指标来消除PSSI和PCI相关性不好的状况;建议提高RQI标准并作为路段划分的辅助指标;不同道路等级、设计车速,养护标准应设定不同的横向力系数SFC值;应设计专门针对RDI的养护标准值。     

基于改进的GM(1,1)模型的沥青路面使用性能预测方法研究

建立了基于路面状况指标(PCI)、路面结构强度指标(SSI)、行驶质量指数(RQI)和横向力系数(SFC)4项指标历史数据的传统GM(1,1)模型,分析了传统GM(1,1)模型缺陷,引入马尔可夫状态转移矩阵来判断残差预测值在k≥n时的符号,建立了改进的残差灰色预测模型,提高了预测精度,对高速公路使用性能的各单项指标进行了预测,并根据预测结果提出了相应的养护措施。     

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。     

公路沥青路面使用性能灰色综合评估

公路在交通荷载和自然环境的共同作用下，路面使用性能会随着时间推移而日益衰减，从而直接影响车辆的行驶速度和运输的安全性、经济型和舒适性。为了评估和预测路面使用性能状况，便于进行科学地养护和管理，文章系统地提出了公路沥青路面使用性能评价的指标体系和分级标准，建立了沥青路面使用性能灰色综合评价模型。最后，结合选取路段的实测数据与规范推荐评价方法进行了应用与对比分析。     

关中国省干线公路沥青路面预防性养护阈值研究

基于关中地区国省干线公路典型养护工程检测结果,采用S型曲线模型,对PCI、RQI等路况评价指标进行回归分析,拟合路面性能衰减曲线,对比不同组合下的PCI、RQI模型参数,分析面层厚度及交通量对预防性养护PCI、RQI阈值的影响。研究表明:S型路面性能衰减模型与路面性能衰减规律吻合度佳,其相关系数R2高于0.95;路面性能衰减函数中,|PCI"|、|RQI"|最大值对应的路况评价指标可作为预防性养护阈值,其中,预防性养护PCI阈值取85.0,RQI阈值取84.0。     

基于“步进等效面积法”的路面养护效益评价

如何评价不同养护时间、养护措施的长期效益,选择合适的养护措施是高速公路管理部门面临的重要问题。本研究收集了江苏省京沪高速公路养护路段十年内的路面性能数据,以及美国高速公路76个养护项目的路面性能数据,提出"步进等效面积法",以路面行驶质量指数(RQI)、路面抗滑性能指数(SRI)、路面车辙深度指数(RDI)、路面性能指数(PQI)及路面损坏状况指数(PCI)为参数计算养护效益面积,并采用多元线性回归方法分析了养护方法、重铺或罩面厚度、铣刨深度,降雨量、冰冻指数(°C-days)、结构系数、等效标准轴载累计作用次数(k ESAL,10~3次)及Pre-IRI(养护前IRI值m/km)等因素对养护效益的影响。结果表明,对于京沪高速公路,铣刨重铺对车辙处治效果最好,当路段车辙问题较轻时,微表处的养护效益较高,罩面也可以有效缓解车辙问题,其他各项指标也很理想。对美国高速公路的76个养护项目应用"步进等效面积法"后发现,Pre-IRI对养护效益的影响最大,当路面平整度较差时才对其进行养护会使养护措施的养护效益大幅降低。     

基于改进灰色聚类法的高速公路沥青路面使用性能评价

分析了传统灰色聚类法的弊端,引入分段指数白化函数建立了改进灰色聚类法评价模型;利用陕西省某高速公路路段路面损坏状况指标、行驶质量指数、路面车辙深度指数和抗滑性能指数检测结果,分别运用传统和改进灰色聚类评价方法对其路面使用性能进行评价,结果显示改进灰色聚类法评价模型的评价结果与规范评价结果完全一致,能客观评价沥青路面的使用性能。     

基于灰色马尔可夫模型的连续配筋混凝土复合式沥青路面性能研究

为分析连续配筋混凝土复合式沥青路面性能衰减规律,依托湖南潭邵(湘潭—邵阳)高速公路K1054+000—K1100+500路段连续配筋混凝土复合式沥青路面2016—2021年路面状况指数检测数据,采用灰色马尔可夫模型对该路段2022—2024年路面状况指数衰减情况进行预测,预测值分别为90.36、89.94、89.54。研究结果表明,连续配筋混凝土复合式沥青路面的性能衰变曲线大致呈反S形。