一种沥青路面车辙发展阶段的确定方法及装置

摘要

本发明提供一种沥青路面车辙发展阶段的确定方法，包括：收集路面的车辙深度检测数据和路面属性信息；根据路面属性信息对路段进行划分，得到划分后路段，划分后路段的长度一致；获取划分后路段的车辙增长速率；建立车辙增长速率与车辙深度的关系模型，根据关系模型及车辙深度所对应的路段里程数获得车辙的第一拐点和第二拐点。本发明从多年实测路面车辙深度检测数据入手，从大量数据中寻找沥青路面车辙发展三阶段的分界点，对养护决策具有较大的参考价值。本发明基于多年实测路面车辙深度检测数据，以箱线图的形式，简单、直观地展示沥青路面车辙发展三阶段的分界点，对养护时机判断、养护决策都具有较大意义。便于交通运输学科领域推广应用。

说明书

技术领域

本发明涉及公路养护及管理技术领域，具体涉及一种沥青路面车辙发展阶段的确定方法及装置。

背景技术

车辙是沥青路面主要病害之一，是导致沥青路面破坏的重要原因。车辙是指在高温和交通荷载的反复作用下，沥青路面结构层出现的永久变形。车辙的存在使得路面平整度下降，影响行车舒适性；导致雨天路表排水不畅，造成辙槽积水，影响高速行车安全；同时使路面结构层变薄，削弱面层及路面结构的整体强度，诱发其它病害。

车辙的形成过程可分为三个阶段。起始阶段的车辙是由于沥青混合料压密所产生的永久变形累积而成；之后是由混合料的等体积位移引起，因此称作剪切流动变形，且沥青路面永久变形主要由这种永久变形组成；到沥青路面使用后期，当车辆荷载作用次数达到一定数量后，辙槽处路面结构就极易遭到破坏甚至出现开裂破坏现象，最终导致路面变形迅速增加，此时也就对应于破坏期。预估不同类型沥青路面的车辙发展三阶段的分界点有助于决策者确定最佳养护时机，避免车辙进入破坏阶段后带来的巨大养护支出。

确定沥青路面车辙发展三阶段的常用方法包括动态蠕变试验，汉堡车辙试验等，但由于室内试验条件与实际路面所承受的环境条件有较大差异，在工程应用中仍缺乏指导意义。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种沥青路面车辙发展阶段的确定方法。

本发明的技术方案概述如下：

一方面，本发明提供一种沥青路面车辙发展阶段的确定方法，包括：

收集路面的车辙深度检测数据和路面属性信息；

根据所述路面属性信息对路段进行划分，得到划分后路段，所述划分后路段的长度一致；

获取所述划分后路段的车辙增长速率；

建立所述车辙增长速率与车辙深度的关系模型，根据所述关系模型及车辙深度所对应的路段里程数获得车辙的第一拐点和第二拐点；所述第一拐点表征车辙的稳定发展阶段，所述第二拐点表征车辙的破坏阶段。

进一步地，所述根据所述路面属性信息对路段进行划分，包括:

采用逐层分级方法将具有相同路面属性信息的路段进行划分。

进一步地，根据所述路面属性信息对路段进行划分，得到划分后路段，之后包括：

确定路面结构类型的分类指标，针对半刚性基层沥青路面，选择基层类型、上面层类型、改性沥青层厚度，采用逐层分级方法将具有相同路面属性信息的路段进行分类。

进一步地，所述建立所述车辙增长速率与车辙深度的关系模型，包括：

建立所述车辙增长速率与车辙深度的箱线图模型，并添加所述车辙深度所对应的路段里程数。

进一步地，所述路面属性信息包括路线几何信息、路面结构材料信息、养护信息、交通载荷数据中的至少之一。

进一步地，所述路线几何信息包括方向信息、车道信息、路桥特征信息、路面地区信息中的至少之一。

进一步地，所述路面结构材料信息包括改性沥青层厚度、面层厚度、上面层厚度、中面层厚度、下面层厚度、上面层类型、中面层类型、下面层厚度、基层厚度、基层类型的至少之一。

进一步地，所述养护信息包括养护时间、养护措施服役时间、养护技术、养护材料、养护添加剂类型的至少之一。

进一步地，所述交通载荷数据包括交通等级、轴载谱信息、客货比至少之一。

相应地，本发明还提供一种沥青路面车辙发展阶段的确定装置，包括：

收集模块，用于收集路面的车辙深度检测数据和路面属性信息；

划分模块，用于根据所述路面属性信息对路段进行划分，得到划分后路段，所述划分后路段的长度一致；

第一获取模块，用于获取所述划分后路段的车辙增长速率；

拐点获取模块，用于建立所述车辙增长速率与车辙深度的关系模型，根据所述关系模型及车辙深度所对应的路段里程数获得车辙的第一拐点和第二拐点；所述第一拐点表征车辙的稳定发展阶段，所述第二拐点表征车辙的破坏阶段。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供一种沥青路面车辙发展阶段的确定方法，从多年实测路面车辙深度检测数据入手，从大量数据中寻找沥青路面车辙发展三阶段的分界点，对养护决策具有较大的参考价值。

本发明提供一种沥青路面车辙发展阶段的确定方法，基于多年实测路面车辙深度检测数据，以箱线图的形式，简单、直观地展示沥青路面车辙发展三阶段的分界点，对养护时机判断、养护决策都具有较大意义。便于交通运输学科领域推广应用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的一种沥青路面车辙发展阶段的确定方法的流程示意图；

图2为本发明的一种沥青路面车辙发展阶段的确定方法的另一流程示意图；

图3为本发明中路段进行划分的流程图；

图4为本发明实施例1的箱线图模型；

图5为本发明实施例2的箱线图模型；

图6为本发明实施例3的箱线图模型；

图7为本发明实施例4的箱线图模型；

图8为本发明实施例5的箱线图模型。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词为基于附图所示的方位或位置关系。特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸。这些相对术语是为了说明方便起见并且通常并不旨在需要具体取向。涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。

接下来，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

车辙发展的三个阶段包括：

第一阶段：开始阶段的压密过程。在被碾压成型前，沥青混合料是由沥青、粗细骨料和空气组成的松散混合物。高温碾压过程中，由沥青、矿粉组成的胶浆以及半流体状的沥青被挤进矿料间隙，与此同时粗细骨料也被碾压而排列形成一定骨架的结构。在施工完毕的初始运营状态，汽车轮载将继续这一压密作用，因而此密实过程还将继续发展。

第二阶段：沥青混合料的流动过程。在高温下，沥青混合料呈现出以黏性为主的半固体状态。过大的荷载作用将使沥青、沥青胶浆产生黏性流动，从而使沥青混合料密实的骨架结构失稳。沥青、沥青胶浆在荷载作用下除部分填充混合料空隙外，还将随沥青混合料而自由流动，从而使得荷载作用处的沥青混合料变形严重。

第三阶段：矿质骨料的重新排列及矿质骨料的剪切破坏过程。由于沥青、沥青胶浆在荷载作用下已发生流动，半固态沥青混合料中粗、细骨料组成的骨架结构已逐渐承担了大部分的荷载，在荷载和沥青润滑的双重作用下，矿料颗粒沿矿料间接触面滑动，从而使沥青、沥青胶浆向其富集区流动，最终流向沥青混合料的自由面。

因此，精确获得车辙发展的三个阶段，对公路养护时机判断、养护决策都具有较大意义。

实施例1：

如图1-2所示，本发明的一种沥青路面车辙发展阶段的确定方法，包括：

S10、收集路面的车辙深度检测数据和路面属性信息。

路面属性信息包括路线几何信息、路面结构材料信息、养护信息、交通载荷数据中的至少之一。

路线几何信息包括方向信息、车道信息、路桥特征信息、路面地区信息中的至少之一。

路面结构材料信息包括改性沥青层厚度、面层厚度、上面层厚度、中面层厚度、下面层厚度、上面层类型、中面层类型、下面层厚度、基层厚度、基层类型的至少之一。

养护信息包括养护时间、养护措施服役时间、养护技术、养护材料、养护添加剂类型的至少之一。

交通载荷数据包括交通等级、轴载谱信息、客货比至少之一。

具体的路面属性信息如表1所示：

表1

优选地，路面的车辙深度检测数据包括车辙深度、车辙深度对应的检测时间、车辙深度对应的路段里程数。

S20、根据路面属性信息对路段进行划分，得到划分后路段，划分后路段的长度一致。

步骤S20具体为：采用逐层分级方法将具有相同路面属性信息的路段进行划分，得到划分后路段，划分后路段的长度一致。

考虑常见的分段要素，如路线、方向、车道、路桥特征、路面结构、交通断面、养护历史等，对路段进行初步划分，并进一步将100m以上的路段以100m为间隔进行等距划分，得到划分后路段，划分后路段的长度一致。具体的路段划分的流程参见图3。

步骤S20之后包括：

S21、确定路面结构类型的分类指标，采用逐层分级方法对划分后路段进行分类；

优选地，针对半刚性基层沥青路面，选择基层类型、上面层类型、改性沥青层厚度，采用逐层分级方法将具有相同路面属性信息的划分后路段进行分类，分类后对同类的划分后路段进行编号。

在本实施例中的路段分类参考表2。

表2

S30、获取同类后的划分后路段的车辙增长速率。

具体地，车辙增长速率为车辙深度差值与检测时间间隔的比值。

定义前后两年车辙深度差值与检测时间间隔的比值为车辙增长速率，单位为mm/年。

S40、建立车辙增长速率与车辙深度的关系模型，根据关系模型及车辙深度所对应的路段里程数获得车辙的第一拐点和第二拐点；第一拐点表征车辙的稳定发展阶段，第二拐点表征车辙的破坏阶段。

优选地，建立车辙增长速率与车辙深度的关系模型，包括：

建立车辙增长速率与车辙深度的箱线图模型，并添加车辙深度所对应的路段里程数。

根据关系模型及车辙深度所对应的路段里程数在箱线图模型中获得车辙的第一拐点和第二拐点；第一拐点表征车辙的稳定发展阶段，第二拐点表征车辙的破坏阶段。

路面车辙的稳定发展阶段是路面补强的较好时机，车辙的破坏阶段表征路面已进入破坏阶段，对养护时机判断、养护决策都具有较大意义。

在实施例1中，针对半刚性基层沥青路面，选择SMA-13上面层、水泥稳定碎石基层、5-12cm改性沥青层的作为分类指标，采用逐层分级方法将具有相同路面属性信息的划分后路段进行分类。

采用上述方法得到的箱线图模型如图4所示，为SMA-13上面层、水泥稳定碎石基层、5-12cm改性沥青层的1路段在重交通下的车辙发展速率与车辙深度关系的箱线图，可以看出第一个拐点位于5mm左右，第二个拐点可能位于13mm左右，说明这种情况下车辙在5mm时进入稳定发展阶段，可能在13mm时进入破坏阶段，需要更长远的观测和更多的数据进一步确定第二个拐点的位置。

在实施例2中，针对半刚性基层沥青路面，选择AK-13上面层、水泥稳定碎石基层、5-12cm改性沥青层作为分类指标，采用逐层分级方法将具有相同路面属性信息的划分后路段进行分类。

采用上述方法得到的箱线图模型如图5所示，为AK-13上面层、水泥稳定碎石基层、5-12cm改性沥青层的2路段在重交通下的车辙发展速率与车辙深度关系的箱线图，可以看出两个拐点分别位于2mm和15mm左右，说明这种情况下车辙在2mm时进入稳定发展阶段，在15mm时进入破坏阶段。

在实施例3中，针对半刚性基层沥青路面，选择AK-16上面层、二灰稳定碎石基层、0-5cm改性沥青层作为分类指标，采用逐层分级方法将具有相同路面属性信息的划分后路段进行分类。

采用上述方法得到的箱线图模型如图6所示，为AK-16上面层、二灰稳定碎石基层、0-5cm改性沥青层的3路段在特重交通下的车辙发展速率与车辙深度关系的箱线图，可以看出第一个拐点不明显，第二个拐点位于18mm左右，说明这种情况下车辙在18mm时进入破坏阶段。

在实施例4中，针对半刚性基层沥青路面，选择AK-13上面层、二灰稳定碎石基层、0-5cm改性沥青层作为分类指标，采用逐层分级方法将具有相同路面属性信息的划分后路段进行分类。

采用上述方法得到的箱线图模型如图7所示，为AK-13上面层、二灰稳定碎石基层、0-5cm改性沥青层的4路段在种交通下的车辙发展速率与车辙深度关系的箱线图，可以看出两个拐点分别位于7mm和17mm左右，说明这种情况下车辙在7mm时进入稳定发展阶段，在17mm时进入破坏阶段。

在实施例5中，针对半刚性基层沥青路面，选择SMA-13上面层、二灰稳定碎石基层、0-5cm改性沥青层作为分类指标，采用逐层分级方法将具有相同路面属性信息的划分后路段进行分类。

采用上述方法得到的箱线图模型如图8所示，为SMA-13上面层、二灰稳定碎石基层、0-5cm改性沥青层的5路段在特重交通下的车辙发展速率与车辙深度关系的箱线图，可以看出第一个拐点不明显，第二个拐点位于14mm左右，说明这种情况下车辙在14mm时进入破坏阶段。

本发明提供一种沥青路面车辙发展阶段的确定方法，从多年实测路面车辙深度检测数据入手，从大量数据中寻找沥青路面车辙发展三阶段的分界点，对养护决策具有较大的参考价值。

本发明提供一种沥青路面车辙发展阶段的确定方法，基于多年实测路面车辙深度检测数据，以箱线图的形式，简单、直观地展示沥青路面车辙发展三阶段的分界点，对养护时机判断、养护决策都具有较大意义。便于交通运输学科领域推广应用。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

相应地，本发明还提供一种沥青路面车辙发展阶段的确定装置，包括：

收集模块，用于收集路面的车辙深度检测数据和路面属性信息；

划分模块，用于根据所述路面属性信息对路段进行划分，得到划分后路段，所述划分后路段的长度一致；

第一获取模块，用于获取所述划分后路段的车辙增长速率；

拐点获取模块，用于建立所述车辙增长速率与车辙深度的关系模型，根据所述关系模型及车辙深度所对应的路段里程数获得车辙的第一拐点和第二拐点；所述第一拐点表征车辙的稳定发展阶段，所述第二拐点表征车辙的破坏阶段。

此外，本发明还包括分类模块，用于确定路面结构类型的分类指标，采用逐层分级方法对划分后路段进行分类。

此外，装置实施例中的装置与方法实施例基于同样地发明构思，其执行过程参考上述方法。在此不累赘。

本发明实施例还提供了一种存储介质，该存储介质包括存储器和处理器，该存储器中存储有至少一条指令和至少一段程序，该至少一条指令和至少一段程序由该处理器加载并执行以实现上述方法实施例提供的沥青路面车辙发展阶段的确定方法。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置和电子设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。