[發明專利]基于養護前后路面性能模型的路面最佳養護時機確定方法

有效

• 申請號: 201710951609.0
• 申請日: 2017-10-13
• 公開（公告）號: CN107798177B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 陳雪琴;董僑;姚琳怡;倪富健;顧興宇
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F17/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種基于養護前后路面性能模型的路面最佳養護時機確定方法，該方法根據實際路面養護項目的歷年性能檢測指標，如平整度指數IRI、車轍深度RD等，確定了養護前后兩個路面性能衰變模型；然后建立兩個模型參數之間的聯系，用養護前的路面性能模型來預測養護后的路面性能模型；養護效益定義為養護前后性能曲線與養護閾值之間的包絡面積，并以養護前性能模型參數的函數表示；最后，確定養護效益最大時對應參數的取值，以此確定最佳養護時機，為公路養護管理決策提供重要依據。本發明方法在確定最佳養護時機時不用事先確定分析期，因此具有廣泛的適用性。

技術領域

本發明涉及一種公路管理與決策技術，具體涉及一種確定路面最佳養護時機的方法。

背景技術

為了保證公路的安全性、功能性和結構性，需要對公路進行及時的養護。與路面重建不同，路面養護是在大量病害出現之前進行的，一般能夠有效延緩路面性能的衰退，恢復路面功能。研究表明，路面養護每花費1美元能夠在之后路面重建時節省6～10美元。因此，制定有效的養護計劃是高速公路養護管理部門的一個重要的任務，而公路養護管理決策的關鍵是選擇合理的養護方法和時機。

最佳養護時機的理念是：在最佳的時機采取養護措施將會花費最小的養護成本而取得最大的養護效益。一般是指養護效益或養護效益費用比取到最大值時對應的養護時間。以往通過最大化養護效益來確定養護時機時，為了確保最大值能在路面性能達到養護閾值之前出現，往往需要事先確定分析期，由于不同高速公路、不同養護方法對應的分析期存在較大差異且難以確定，現已有大量實際觀測數據表明，路面養護時間越推后，養護效益越差。

發明內容

發明目的：本發明提出了一種基于養護前后路面性能模型的路面最佳養護時機確定方法，該方法只需要使用以往觀測數據建立養護路面前后的相關指標的性能參數模型即可確定路面最佳養護時機。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：一種確定路面最佳養護時機的方法，包括如下步驟：

(1)根據實際路面養護項目的歷年路面檢測性能指標，如平整度指數IRI、車轍深度RD、RQI、PCI、RDI、SFC、PSSI、PQI等中的一種或多種，確定了養護前后的路面性能衰變模型；

(2)在模型參數之間建立聯系，用養護前的路面性能模型來預測養護后的路面性能模型；

(3)確定養護效益計算模型：將養護效益定義為養護前后性能曲線與養護閾值之間的包絡面積，并以養護前性能模型參數的函數表示；

(4)確定養護效益最大時對應參數的取值，以此確定最佳養護時機，為公路養護管理決策提供重要依據。

其中，養護效益定義為養護前后性能曲線與養護閾值之間的包絡面積，Benefit＝∫(y_Th-y_After(t))-∫(y_Th-y_Before(t))，根據該式，無需人為地確定分析期，也能在路面性能達到養護閾值之前找到使上式達到最大值的t，即最佳養護時機。其中Benefit為養護效益，y_Th為養護閾值，y_Before(t)、y_After(t)為養護前后性能指標，t為通車時間。

若采用線性函數表示養護前后路面性能衰變模型則其各步驟具體如下：

對于步驟(1)當中建立的路面性能模型，該模型可以用線性函數表示，具體為，養護前：

y₁＝k₁t+b₁

養護后：

y₂＝k₂t+b₂