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山西省高速公路沥青路面平整度预测研究
| 论文题名： | 山西省高速公路沥青路面平整度预测研究 |
| 关键词： | 路面平整度;非线性回归模型;BP模型;GA-BP模型 |
| 摘要： | 路面平整度是评价路面使用性能的重要指标之一，平整度对于车辆的行驶舒适性以及道路安全有着重要的影响，对路面平整度进行预测有利于掌握路面平整度的变化趋势，为路面养护时机和养护方案的确定奠定基础，有利于路面养护资金的优化分配，本文主要目标是研究建立适合太原公司和长治公司的高速公路沥青路面平整度预测模型。 收集了太原公司和长治公司管辖范围内高速公路网的道路基础数据、性能检测数据、道路交通荷载数据和道路养护历史数据等，对整个路网按照规则进行路元拆分，利用插值方法对存在错误性能检测数据的路元进行了修正，对缺失一年性能检测数据的路元进行了插值补充，对缺失两年及以上性能检测数据的路元进行了删除。比较了不同标准下路面平整度的评价标准，对太原公司和长治公司路网范围内的路面行驶质量指数RQI的历史状况进行了分析。 对路面平整度发展的影响因素进行了分析，根据基础设施类型、交通荷载、最近一次养护类型、环境与气候分区将整个路网的路元进行分组，其中基础设施类型分为三类：路面、桥面、隧道；结合BP神经网络利用平均影响值算法和分层聚类算法将交通荷载分为三类：轻交通、中等交通、重交通；最近一次养护类型分为三类：日常养护、预防性养护、恢复性养护；环境与气候分区分为两类：暖温带冷温重半干旱气候区、暖温带冷温半湿润气候区。 调查国内外常见的路面平整度预测模型研究现状并结合太原公司和长治公司路面平整度的衰变规律，选用S型曲线模型以及指数模型作为预测模型的标准形式，通过非线性回归分析利用最小二乘法得到每组路元衰变方程参数、预测精度和拟合效果，得出S型曲线模型优于指数模型，因此选用S型曲线模型作为平整度衰变方程的标准形式。利用MAE、MSE、R2对预测模型进行评价，最终得到整个路网的MAE=0.191，MSE=0.0190，R2=0.852。 最后设计了BP神经网络模型以及GA-BP神经网络模型对路面平整度进行预测，输入变量包括平整度的历史检测数据、路面平整度发展变化的影响因素，输出变量为下一年的路面平整度的预测值，比较了BP神经网络模型与GA-BP神经网络模型、S型曲线模型与GA-BP模型，得到GA-BP模型的预测精度和拟合效果最好，表明GA-BP模型能更好的应用于路面平整度预测。 |
| 作者： | 经叶松 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 杨顺新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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