CN109978412A - 一种沥青路面养护路段选取有效性的评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沥青路面养护路段选取有效性的评价方法，属于道路养护领域，包括如下步骤：1)采集路面检测数据；2)收集多种划分方法确定的养护路段信息；3)计算养护后病害改善指数DII；4)计算病害维修有效性指数DMEI；5)计算养护路段连续性指数MSCI；6)采用熵权法分别计算四种路面病害的三个指数的综合权重；7)构建路面病害养护指数PDMI的评价模型；8)根据计算得到的PDMI的值对不同养护路段划分方法进行比选，确定最佳养护路段。本发明提出了用于评价段落选取有效应的三个指标，并利用熵权法确定了三指标的客观权重，从而实现了定量化评价。使评价更加可靠，更具实用性，可为公路养护部门提供有效的养护路段决策和评价依据。
Description
所属领域
本发明属于道路养护领域，具体涉及一种沥青路面养护路段选取有效性的评价方法。
背景技术
伴随着高等级公路网的发展，养护和管理问题越来越受到重视。由于路面病害分布的随机性和公路施工的变异性，路段长度的划分是公路养护部门的一项基础工作。但基于不同养护路段划分方法的养护工程的实际养护效果缺乏深入研究，划分原则是否合适，路段长度规模是否合理，都缺乏科学客观的评价方法。
养护后病害改善指数DII定义为养护后病害检测数据改善值占养护前的百分比，直观的反映出养护工程实际使用效果。考虑路面病害分布的随机性，定义病害维修有效性指数DMEI这一指标，即为整条高速公路上达到养护维修界限值的有病害路段中划分进养护路段中的比例。提高病害维修有效性不仅可以有效改善路面病害，并且可以极大的节约养护成本。
由于设备转场限制、日工作量、路段最小长度以及起止各50米路段施工质量等要求，划分的养护路段存在一定的长度限制。因此，提出养护路段连续性指数MSCI，该指标定义为养护路段中除去起止100m路段的剩余养护路段长度占养护路段总长度的比例。
发明内容
技术问题：针对上述问题，本发明提供一种沥青路面养护路段选取有效性的评价方法，提出了用于评价段落选取有效应的三个指标，各个指标的选取充分考虑养护施工和效果，并且通过熵权法采用变权进行综合评价，比选出最佳养护路段，使得评价结果更加可靠，为公路养护部门提供有效的科学决策依据。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种沥青路面养护路段选取有效性的评价方法采用的方法，包括如下步骤：
1)采集路面病害检测数据，涉及车辙、平整度、抗滑能力和路面破损四种路面病害；
2)收集多种划分方法确定的养护路段信息；
3)基于所述路面病害检测数据，计算养护后病害改善指数DII；
4)基于所述路面病害检测数据，计算病害维修有效性指数DMEI；
5)基于所述路面病害检测数据，计算养护路段连续性指数MSCI；
6)采用客观赋权法中的熵权法分别计算四种路面病害的三个指数DII、DMEI和MSCI的综合权重ω1、ω2和ω3；
7)构建路面病害养护指数PDMI的评价模型，该评价模型的表达式为：
PDMI＝ω1DII+ω2DMEI+ω3MSCI；
8)根据计算得到的PDMI的值对不同养护路段划分方法进行综合比选，并根据DII、DMEI和MSCI进行单项对比，确定最佳养护路段。
优选的是，所述的一种沥青路面养护路段选取有效性的评价方法，其中，步骤1)中采集的路面病害检测数据，需要检测设备、检测位置一致，包含养护路段桩号和养护前后当年的车辙深度、国际平整度指数、横向力摩擦系数和破损率的检测数据。
优选的是，所述的一种沥青路面养护路段选取有效性的评价方法，其中，步骤3)中养护后病害改善指数DII的计算公式为：
其中，di，bef为第i条10米路段养护前的路面病害检测数据；di，aft为第i条10米路段养护后的路面病害检测数据；m为10米路段的条数；i＝1～m，m为整数。
优选的是，所述的一种沥青路面养护路段选取有效性的评价方法，其中，步骤4)中病害维修有效性指数DMEI的计算公式为：
其中，lci，sta表示养护路段中第ci个路面病害检测数据达到养护维修界限值的10米段落长度；lck，sta表示整条车道上第ck个路面病害检测数据达到养护维修界限值的10米段落长度；cm为养护路段中路面病害检测数据达到养护维修界限值的10米路段的条数；ci＝1～cm，cm为整数；cn为整条车道上路面病害检测数据达到养护维修界限值的10米路段的条数；ck＝1～cn，cn为整数；养护维修界限值依据《公路技术状况评定标准》和实际养护工程确定。
优选的是，所述的一种沥青路面养护路段选取有效性的评价方法，其中，步骤5)中养护路段连续性指数MSCI的计算公式为：
其中，li表示养护路段中第i个10米段落的长度；m为10米路段的条数；i＝1～m，m为整数；v表示所有养护路段中的连续路段总个数，v为整数。
优选的是，所述的一种沥青路面养护路段选取有效性的评价方法，其中，步骤6)中综合权重的计算方法为：
1)构造原始评价矩阵
对于s个评价对象，z个评价指标，原始评价矩阵R表示为：
R＝(rhk)s×z；
其中，表示第h个评价对象的第k项评价指标进行标准化处理后的值；min(xk)表示第k项评价指标的最小值；max(xk)表示第k项评价指标的最大值。
2)确定评价对象的特征比重值
对于s个评价对象，z个评价指标，第k项评价指标下的第h个评价对象的特征比重值phk表示为：
3)确定评价指标的熵值
第k项评价指标的熵值ek表示为：
其中，是常数；如果phk＝0，则定义
4)确定评价指标的权重
第k项评价指标的权重wk表示为：
发明原理：为保证养护路段有效性的评价结果更直观有效，综合考虑DII、DMEI和MSCI三个单项指标，基于熵权法提出路面病害养护指数PDMI这一综合指标。该综合指标采用熵权法依托实际养护工程检测数据决定各单项指标权值，单项指标值越大，权重越大，摆脱了层次分析法、专家打分法等的主观片面性，可以从多种养护路段划分方法中比选出最佳养护路段，更实现了依托实体工程的客观性、可靠性。
有益效果：本发明的一种沥青路面养护路段选取有效性的评价方法，综合实际养护工程和养护实际效果提出考虑路面病害适应性和实际改善效果的沥青路面养护路段评价指标，并利用熵权法依据实际养护工程检测数据客观求权得到综合评价指标，比选出最佳养护路段，使得评价结果更加科学客观，为养护决策提供依据。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明做进一步的详细说明。
一种沥青路面养护路段选取有效性的评价方法采用的方法，包括如下步骤：
1)采集路面病害检测数据，涉及车辙、平整度、抗滑能力和路面破损四种路面病害；
2)收集多种划分方法确定的养护路段信息；
3)基于所述路面病害检测数据，计算养护后病害改善指数DII；
4)基于所述路面病害检测数据，计算病害维修有效性指数DMEI；
5)基于所述路面病害检测数据，计算养护路段连续性指数MSCI；
6)采用客观赋权法中的熵权法分别计算四种路面病害的三个指数DII、DMEI和MSCI的综合权重ω1、ω2和ω3；
7)构建路面病害养护指数PDMI的评价模型，该评价模型的表达式为：
PDMI＝ω1DII+ω2DMEI+ω3MSCI；
8)根据计算得到的PDMI的值对不同养护路段划分方法进行综合比选，并根据DII、DMEI和MSCI进行单项对比，确定最佳养护路段。
其中，步骤1)中采集的路面病害检测数据，需要检测设备、检测位置一致，包含养护路段桩号和养护前后当年的车辙深度、国际平整度指数、横向力摩擦系数和破损率的检测数据。
其中，步骤3)中养护后病害改善指数DII的计算公式为：
其中，di，bef为第i条10米路段养护前的路面病害检测数据；di，aft为第i条10米路段养护后的路面病害检测数据；m为10米路段的条数；i＝1～m，m为整数。
其中，步骤4)中病害维修有效性指数DMEI的计算公式为：
其中，lci，sta表示养护路段中第ci个路面病害检测数据达到养护维修界限值的10米段落长度；lck，sta表示整条车道上第ck个路面病害检测数据达到养护维修界限值的10米段落长度；cm为养护路段中路面病害检测数据达到养护维修界限值的10米路段的条数；ci＝1～cm，cm为整数；cn为整条车道上路面病害检测数据达到养护维修界限值的10米路段的条数；ck＝1～cn，cn为整数；养护维修界限值依据《公路技术状况评定标准》和实际养护工程确定。
其中，步骤5)中养护路段连续性指数MSCI的计算公式为：
其中，li表示养护路段中第i个10米段落的长度；m为10米路段的条数；i＝1～m，m为整数；v表示所有养护路段中的连续路段总个数，v为整数。
其中，步骤6)中综合权重的计算方法为：
1)构造原始评价矩阵
对于s个评价对象，z个评价指标，原始评价矩阵R表示为：
R＝(rhk)s×z；
其中，表示第h个评价对象的第k项评价指标进行标准化处理后的值；min(xk)表示第k项评价指标的最小值；max(xk)表示第k项评价指标的最大值。
2)确定评价对象的特征比重值
对于s个评价对象，z个评价指标，第k项评价指标下的第h个评价对象的特征比重值phk表示为：
3)确定评价指标的熵值
第k项评价指标的熵值ek表示为：
其中，是常数；如果phk＝0，则定义
4)确定评价指标的权重
第k项评价指标的权重wk表示为：
实施案例
选取某高速公路9km的测试路段，收集两种养护路段划分方法下的各路段养护前路面车辙病害检测数据，具体数据如下所示：
表1路面车辙检测数据统计表
计算每条养护路段中的DII、DMEI和MSCI，如表2所示。
表2DII、DMEI和MSCI计算表
分别对以上两种养护路段划分方法下的3个评价对象的3个评价指标进行标准化处理，构造原始评价矩阵R如下：
其中，表示第h个评价对象的第k项评价指标进行标准化处理后的值；min(xk)表示第k项评价指标的最小值；max(xk)表示第k项评价指标的最大值。
结合表2，计算两种养护路段划分方法下的3个评价对象和3个评价指标中，第k项评价指标下的第h个评价对象的特征比重值phk如下：
表3DII、DMEI和MSCI下各评价对象的特征比重值phk计算表
结合表3，计算评价指标DII、DMEI和MSCI的熵值ek如下：
ek＝-K∑3＝1p kln(pk)；
其中，如果pk＝0，则定义
表4DII、DMEI和MSCI的熵值ek计算表
结合表4，计算各评价指标的权重wk如下：
表5DII、DMEI和MSCI的熵值wk计算表
结合表5，构建该高速公路9km车辙病害养护路段指数PDMI的评价模型如下：
法一：PDMI＝ω1DII+ω2DMEI+ω3MSCI＝0.3241DII+0.3731DMEI+0.3028MSCI；
法二：PDMI＝ω1DII+ω2DMEI+ω3MSCI＝0.3557DII+0.3312DMEI+0.3130MSCI；
表6车辙病害养护路段指数PDMI计算表
结合表5-6，通过DII、DMEI和MSCI可以单项对比不同养护路段划分方法、不同养护路段整体车辙的改善效果、需要维修车辙的涵盖比例以及路段的连续性，可以发现车辙有效维修比例越大，车辙改善效果越显著，但由于车辙分布的随机性，其路段连续性反而越差，这与工程实际相符。采用客观赋权的熵权法计算变权后得到的车辙病害养护路段指数PDMI可以综合对比两种养护路段划分方法，发现法二划分的养护路段不仅综合指标值更大，单项指标中的DII和DMEI都更大，因此，通过比选确定为更佳的养护段落划分方法，为养护决策提供依据。
尽管本发明的实施方案仅以路面车辙病害为例公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列的应用，完全适用于各种适合本发明的领域。
Claims (6)
1.一种沥青路面养护路段选取有效性的评价方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
1)采集路面病害检测数据，涉及车辙、平整度、抗滑能力和路面破损四种路面病害；
2)收集多种划分方法确定的养护路段信息；
3)基于所述路面病害检测数据，计算养护后病害改善指数DII；
4)基于所述路面病害检测数据，计算病害维修有效性指数DMEI；
5)基于所述路面病害检测数据，计算养护路段连续性指数MSCI；
6)采用客观赋权法中的熵权法分别计算四种路面病害的三个指数DII、DMEI和MSCI的综合权重ω1、ω2和ω3；
7)构建路面病害养护指数PDMI的评价模型，该评价模型的表达式为：
PDMI＝ω1DII+ω2DMEI+ω3MSCI；
8)根据计算得到的PDMI的值对不同养护路段划分方法进行综合比选，并根据DII、DMEI和MSCI进行单项对比，确定最佳养护路段。
2.根据权利要求1所述的一种沥青路面养护路段选取有效性的评价方法，其特征在于：步骤1)中，所述采集的路面病害检测数据，需要检测设备、检测位置一致，包含养护路段桩号和养护前后当年的车辙深度、国际平整度指数、横向力摩擦系数和破损率的检测数据。
3.根据权利要求1所述的一种沥青路面养护路段选取有效性的评价方法，其特征在于，步骤3)中，所述养护后病害改善指数DII的计算公式为：
其中，di，bef为第i条10米路段养护前的路面病害检测数据；di，aft为第i条10米路段养护后的路面病害检测数据；m为10米路段的条数；i＝1～m，m为整数。
4.根据权利要求1所述的一种沥青路面养护路段选取有效性的评价方法，其特征在于：步骤4)中，所述的病害维修有效性指数DMEI的计算公式为：
其中，lci，sta表示养护路段中第ci个路面病害检测数据达到养护维修界限值的10米段落长度；lck，sta表示整条车道上第ck个路面病害检测数据达到养护维修界限值的10米段落长度；cm为养护路段中路面病害检测数据达到养护维修界限值的10米路段的条数；ci＝1～cm，cm为整数；cn为整条车道上路面病害检测数据达到养护维修界限值的10米路段的条数；ck＝1～cn，cn为整数；养护维修界限值依据《公路技术状况评定标准》和实际养护工程确定。
5.根据权利要求1所述的一种沥青路面养护路段选取有效性的评价方法，其特征在于：步骤5)中，所述的养护路段连续性指数MSCI的计算公式为：
其中，li表示养护路段中第i个10米段落的长度；m为10米路段的条数；i＝1～m，m为整数；v表示所有养护路段中的连续路段总个数，v为整数。
6.根据权利要求1所述的一种沥青路面养护路段选取有效性的评价方法，其特征在于：步骤6)中，所述的综合权重的计算方法为：
1)构造原始评价矩阵
对于s个评价对象，z个评价指标，原始评价矩阵R表示为：
R＝(rhk)s×z；
其中，表示第h个评价对象的第k项评价指标进行标准化处理后的值；min(xk)表示第k项评价指标的最小值；max(xk)表示第k项评价指标的最大值。
2)确定评价对象的特征比重值
对于s个评价对象，z个评价指标，第k项评价指标下的第h个评价对象的特征比重值phk表示为：
3)确定评价指标的熵值
第k项评价指标的熵值ek表示为：
其中，是常数；如果phk＝0，则定义
4)确定评价指标的权重
第k项评价指标的权重wk表示为：
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