高速公路沥青路面路面管理系统分析与开发

摘要

自从上世纪八十年代以来，我国高速公路的建设取得了巨大的成就，尤其是高速公路沥青路面的建设正处于空前高速增长期。随着我国高速公路网的逐步完善，公路管理部门工作重心将从大规模建设公路网逐步转向养护、改建、维护和改善现有公路网，这凸显路面管理系统的重要性。因此，本文在开展了对高速公路沥青路面路面管理系统的研究，主要包括五个部分：高速公路沥青路面路况数据采集；高速公路沥青路面使用性能评价；沥青路面使用性能预测；高速公路沥青路面养护优化决策；高速公路路面管理系统的开发。 路面性能数据采集是路面管理系统的基础。本文介绍并研究了基于新设备和新方法的路面数据采集方法，对采集的数据进行分析得到路面性能指标，为建立高速公路沥青路面的评价模型和预测模型提供的依据。在路面使用性能方面，对国内先行的评价方法进行了分析，针对当前路况数据具有灰色的特点，并将车辙指标纳入评价体系，建立了灰色聚类评价的模型。在沥青路面使用性能预测方面，系统总结了国内外使用性能预测的研究现状，针对湖南省高速公路路面使用性能数据较少的特点，建立了灰色马尔可夫预测模型，提出利用MATLAB中FAMINCON函数解约束优化问题的马尔可夫状态转移矩阵法。在路面使用性能决策优化方面，本文利用0-1整数规划原理，建立了高速公路沥青路面养护决策优化模型。 最后，本文在上述基础上建立了湖南省高速公路路面管理系统，阐述了系统的总体设计和系统的功能，同时叙述了本文研究的结论，对进一步研究的内容进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究目的与意义

1.2国内外研究现状

1.2.1路面管理和路面管理系统

1.2.2国外的研究状况

1.2.3国内的研究状况

1.3本文的技术路线

1.4本文主要研究内容

第二章高速公路沥青路面路况数据采集

2.1概述

2.2平整度

2.3路面破损

2.4弯沉

2.5车辙

2.6抗滑能力

2.7本章小结

第三章高速公路沥青路面使用性能评价

3.1路面性能评价概述

3.2我国现行的高速路面沥青路面评价标准

3.2.1单项评价指标

3.2.2综合评价方法

3.3基于灰色系统理论的路面综合性能评价

3.3.1灰色系统理论的一般原理

3.3.2沥青混凝土路面白化权函数的构造和模型建立

3.3.3沥青路面使用性能的灰色聚类评价方法的步骤

3.4实例分析

3.4.1各指标白化权函数的构造

3.4.2计算过程

3.4.3评价与分析

3.5本章小结

第四章沥青路面使用性能预测

4.1路面使用性能预测模型的研究现状

4.1.1确定型模型

4.1.2概率型模型

4.2灰色-马尔可夫组合预测模型

4.2.1 GM(1，1)模型

4.2.2模型预测精度检验

4.2.3马尔可夫链

4.2.4马尔可夫状态转移矩阵的求解

4.2.5路面使用性能灰色-马尔可夫链预测模型的建立

4.3实例分析

4.3.1工程概括

4.3.2灰色GM(1，1)预测模型的计算

4.3.3转移矩阵的计算

4.3.4沥青路面路面使用性能的预测

4.4本章小结

第五章高速公路沥青路面养护优化决策

5.1路面养护决策的过程

5.2路网养护需求分析以及养护方案

5.2.1影响养护决策因素分析

5.2.2养护对策分析

5.2.3路面养护对策的决策树分析

5.3高速公路沥青路面优化模型

5.3.1 0-1整数规划法的原理

5.3.2效果的计算

5.3.3决策模型目标和约束的确定

5.4本章小结

第六章湖南省高速公路路面管理系统的开发

6.1系统的总体设计和功能组成

6.1.1地图维护管理

6.1.2路况信息管理

6.1.3决策与支持

6.2系统的功能介绍

6.2.1系统的进入

6.2.2数据采集

6.2.3统计查询

6.2.4路面性能评价

6.2.5路面性能预测

6.2.6路面决策优化

6.2.7图表输出

6.3系统主要特点

第七章结论与展望

7.1本文的主要结论

7.2有待进一步解决的问题

参考文献

致谢

附录A攻读学位期间发表论文目录及参加的科研项目