基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的瀝青路面性能預(yù)測(cè)研究.pdf

1、瀝青路面性能包括路面行駛質(zhì)量、路面損壞狀況、路面抗滑性能、路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等。每一個(gè)瀝青路面性能指標(biāo)都受到多種內(nèi)在和外在因素影響，不同指標(biāo)的影響因素之間還可能存在交叉，性能指標(biāo)作為預(yù)測(cè)變量的數(shù)目過(guò)多，不利于使用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行合理有效的預(yù)測(cè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)大約80％瀝青路面維修養(yǎng)護(hù)是由于路面車(chē)轍變形，與水損害和路面裂縫等其他病害相比，瀝青路面車(chē)轍危害性最大，車(chē)轍的存在又會(huì)嚴(yán)重影響行車(chē)舒適度和行車(chē)安全，并會(huì)引發(fā)或加深其他病害。由此可知，車(chē)轍深度是瀝青路

2、面性能的關(guān)鍵指標(biāo)，車(chē)轍深度變化值的有效預(yù)測(cè)對(duì)于瀝青路面性能的整體預(yù)估是有重要意義的，因而將車(chē)轍深度變化作為最終預(yù)測(cè)量。為了有針對(duì)性的分析各影響因素對(duì)瀝青路面性能的影響形式，本文選擇路面性能中比重最大的車(chē)轍變形入手開(kāi)展研究。本文所用數(shù)據(jù)來(lái)自LTPP數(shù)據(jù)，滿足來(lái)源復(fù)雜、體量巨大、價(jià)值潛伏的大數(shù)據(jù)特點(diǎn)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合共享、交叉復(fù)用，形成一定的智力資源和知識(shí)服務(wù)能力。
　　首先，從瀝青混合料的粘彈性角度分析了瀝青路面車(chē)轍的形

3、成機(jī)理和車(chē)轍變化量的影響因素，從中提取出各類(lèi)影響因素的代表項(xiàng)，分別選擇最高氣溫均值代表氣候條件、累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)代表交通條件、面層空隙率代表瀝青混合料自身特性。
　　其次，本文利用分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)SQL軟件提取和重構(gòu)了LTPP中車(chē)轍和影響因素的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，利用JMP軟件實(shí)現(xiàn)了氣溫、交通荷載、空隙率大數(shù)據(jù)在時(shí)間和空間上的分布和變化情況的可視化技術(shù)分析，依此得出需要按劃分好的四個(gè)季度，分別建立每個(gè)季度的車(chē)轍變化

4、量預(yù)測(cè)模型。
　　再次，基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)實(shí)現(xiàn)了車(chē)轍變化與影響因素關(guān)系研究，選擇因子分析法利用SPSS軟件探究各影響因素的內(nèi)部關(guān)聯(lián)，得到三個(gè)自變量相關(guān)系數(shù)很低，彼此間具有較高獨(dú)立性。選擇偏相關(guān)性方法對(duì)三個(gè)影響因素進(jìn)行敏感性分析，得知最高氣溫均值和面層空隙率與車(chē)轍深度變化量之間不存在顯著的線性關(guān)系。累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)與車(chē)轍深度變化量之間的線性相關(guān)較為顯著。分析得到交通荷載對(duì)車(chē)轍變化量的影響程度最大，最高氣溫均值其次，面層空隙率

5、影響相對(duì)最弱。
　　最后，本文參考粘彈性模型的數(shù)學(xué)表達(dá)形式，建立了四個(gè)季度的考慮溫度效應(yīng)、交通荷載效應(yīng)、瀝青混合料自身特性效應(yīng)的車(chē)轍變化量預(yù)測(cè)模型?；诖髷?shù)據(jù)優(yōu)化算法技術(shù)中的Levenberg-Marqurdt算法來(lái)處理多元非線性復(fù)雜模型，利用按需求提取和預(yù)處理后的LTPP數(shù)據(jù)和1stopt軟件實(shí)現(xiàn)了參數(shù)的高效擬合，結(jié)果表明本次研究建立的四個(gè)季度的預(yù)測(cè)模型合理，具有較好的預(yù)測(cè)能力和預(yù)測(cè)精度。
　　本文圍繞“讓數(shù)據(jù)本身說(shuō)話”的

6、中心想法，基于各類(lèi)大數(shù)據(jù)技術(shù)的分析手段，實(shí)現(xiàn)利用直觀采集的性能原始數(shù)據(jù)和影響因素原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后代入對(duì)應(yīng)季度的車(chē)轍變化預(yù)測(cè)模型，得到所研究季度中車(chē)轍深度發(fā)生的變化量，繼而用于判斷瀝青路面性能的變化程度。要控制未來(lái)某季度內(nèi)的車(chē)轍變化在規(guī)定范圍內(nèi)，可通過(guò)調(diào)控車(chē)轍影響因素的大小，減小將來(lái)產(chǎn)生的車(chē)轍變化量來(lái)減緩車(chē)轍發(fā)展，減輕受車(chē)轍影響的其他路面性能如平整度、抗滑性的惡化作用，來(lái)保證路面正常使用和行車(chē)安全，其預(yù)測(cè)的車(chē)轍變化量數(shù)據(jù)對(duì)瀝青路面的