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高速公路沥青混凝土路面使用性能评价方法研究

作　者: 尚保玉
导　师: 郭顺生；刘新
学　校: 武汉理工大学
专　业: 机械工程
关键词: 高速公路路面使用性能评价粗糙集(Rough Set) 广义回归神经网络(GRNN)
分类号: U416.217
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

伴随着高速公路建设飞速发展的背后,带来的是一系列的高速公路的路面健康维护管理问题,高速公路的维护就是在高速公路建成投入运营后,需要投入人力、物力和资金对其进行维修和养护,使得高速公路最大程度的处于健康的通行能力状态,而高速公路的健康维护管理的基础是对路面的精确、及时、有效地评价。随着高速公路的不断建设和联网,投入运营后的路面使用性能会随着运营时间、环境以及行车载荷等因素而逐渐恶化损坏,从而增加车辆的运行费用、降低行车的舒适性,甚至影响行车的安全而造成交通事故,因此对路面使用性能进行及时、有效的评价,不仅能够提高高速公路的使用寿命,而且还可以避免不必要的交通事故和额外损失,提高管理企业的利润。本文通过利用粗糙集理论和基于MATLAB的GRNN神经网络算法,建立了高速公路的路面使用性能评价系统模型,并通过基于粗糙集和广义回归神经网络实现了路面使用性能评价的应用。本文从以下几个方面对高速公路的路面使用性能评价进行了研究。(1)研究了粗糙集理论在高速公路的路面数据处理中的应用,根据路面数据复杂、高维、无规律性等特点,提出了首先使用粗糙集对影响路面使用性能的指标进行属性约简,提取出对路面使用性能起着根本影响作用的评价指标,为后续的神经网络训练、评价和分析起到辅助和奠基作用。(2)研究了路面使用性能评价在高速公路的路面健康维护管理中的作用机理,根据路段所处地域、承受载荷、材料性能和维护水平等因素不同程度的变异性等特点,提出了基于粗糙集理论结合广义回归神经网络的路面使用性能评价模型和框架。(3)分析了高速公路的路面健康维护管理信息系统开发过程维护管理的关键点,并根据实际情况从全局出发,采用模块化设计理念,从管理信息系统的系统总体结构和系统体系结构两方面着手研究,分析路面使用性能评价的结构功能和工作流程的要求,分析建模并为后续的设计建立基本框架。最后对全文的研究工作进行了总结,分析本模型存在的不足,并对课题的后续研究工作进行了展望。

全文目录

中文摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-20
  1.1 研究背景  9-12
    1.1.1 中国高速公路发展状况  9-10
    1.1.2 我国高速公路的路面使用性能评价现状分析  10-12
  1.2 课题的提出  12-13
  1.3 课题研究目的和意义  13-15
    1.3.1 研究目的  13-14
    1.3.2 研究意义  14-15
  1.4 高速公路的健康维护管理研究现状  15-18
    1.4.1 国内外研究现状分析  15-17
    1.4.2 当前研究存在的不足  17-18
  1.5 课题来源及研究目标  18
    1.5.1 课题来源  18
    1.5.2 研究目标  18
  1.6 本文的组织结构  18-20
第二章路面使用性能的评价指标和评价模型  20-31
  2.1 路面使用性能评价内容及其影响因素  20-22
    2.1.1 路面使用性能评价内容  20
    2.1.2 路面使用性能评价的影响因素  20-22
  2.2 高速公路沥青混凝土路面使用性能评价体系及常用评价指标  22-26
    2.2.1 现行沥青混凝土使用性能评价体系  22-23
    2.2.2 高速公路路面功能·性能方面评价指标  23-24
    2.2.3 路面结构承载能力方面的评价指标  24-25
    2.2.4 结构性能方面的评价指标  25-26
    2.2.5 路面安全性方面的评价指标  26
  2.3 路面使用性能常用评价模型  26-30
    2.3.1 我国传统沥青混凝土路面状况评价模型  26-27
    2.3.2 基于灰色理论的路面使用性能评价模型  27-28
    2.3.3 基于回归模型法的路面使用性能评价模型  28
    2.3.4 基于模糊数学的路面使用性能评价模型  28-29
    2.3.5 其他常用路面使用性能评价模型  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章基于粗糙集和GRNN的沥青混凝土路面使用性能评价方法  31-38
  3.1 基于粗糙集和GRNN的路面使用性能评价模型基本思想  31-32
  3.2 路面使用性能评价模型的体系结构  32-34
  3.3 基于粗糙集理论的属性约简模型  34-36
    3.3.1 粗糙集理论及其特点  34
    3.3.2 粗糙集理论的属性约简模型  34-36
  3.4 广义回归神经网络构建  36
  3.5 本章小结  36-38
第四章基于粗糙集和GRNN的使用性能评价实例应用  38-50
  4.1 应用于路面使用性能评价模型  38-39
  4.2 粗糙集理论在路面使用性能评价中的实例分析  39-45
    4.2.1 属性集确定与收集  39-44
    4.2.2 数据预处理和归一化处理  44-45
    4.2.3 构建可变式矩阵并筛选指标  45
  4.3. 实例分析  45-49
    4.3.1 路面综合评价分类仿真模型  45-47
    4.3.2 路面综合评价标准分类仿真模型  47-49
  4.5 本章小结  49-50
第五章高速公路路面健康维护管理信息系统的实现  50-63
  5.1 系统开发背景  50
  5.2 面向对象  50
  5.3 系统目标  50-51
  5.4 系统总体结构  51-55
    5.4.1 系统开发环境  51
    5.4.2 系统功能模块  51-52
    5.4.3 系统结构实现  52-55
  5.5 路面使用性能评价的应用  55-61
    5.5.1 路面数据获取  55-58
    5.5.2 获取归一化处理结果  58
    5.5.3 获取网络训练结果  58-61
  5.6 本章小结  61-63
第六章总结与展望  63-65
  6.1 全文总结  63-64
  6.2 研究展望  64-65
参考文献  65-68
致谢  68-69
攻读硕士研究生期间参加的课题研究情况  69-70
攻读硕士研究生期间发表的学术论文  70-71
附件  71

高速公路沥青混凝土路面使用性能评价方法研究

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