CN112950022A

CN112950022A - 基于模糊综合评价法的路面状况综合评价方法

Info

Publication number: CN112950022A
Application number: CN202110225313.7A
Authority: CN
Inventors: 肖敏敏; 范霖
Original assignee: Shanghai Institute of Technology
Current assignee: Shanghai Institute of Technology
Priority date: 2021-03-01
Filing date: 2021-03-01
Publication date: 2021-06-11

Abstract

本发明提供了一种基于模糊综合评价法的路面状况综合评价方法，包括：分析罗列全面代表路面使用性能多方面属性、反映路面综合状况的各级评价指标，基于各级评价指标建立路面状况综合评价体系；利用模糊综合评价法，在路面状况综合评价体系的基础上，确定评价模型的因素集和评语集；通过对因素集单因素评判，逐个确定各种因素对各种评价等级的隶属度衡量，构建模糊评判矩阵。同时根据因素集中各个因素对评语集影响程度不同，引入权数分配集；利用模糊评判矩阵和权数分配集模糊合成运算，得到路面模糊综合评价结果向量，对路面模糊综合评价结果向量进行分析，得出路面状况综合性、精确性的评价结果。可以解决当前路面状况评价模型存在的缺陷，提高路面状况综合评价结果的可靠性和精确性。

Description

基于模糊综合评价法的路面状况综合评价方法

技术领域

本发明涉及一种基于模糊综合评价法的路面状况综合评价方法。

背景技术

交通对一个国家的可持续发展起着重要的作用，在道路建设管理中运用科学的方法和创新有助于节约资源和可持续发展。现阶段，国家公路管理部门主要依赖于路面技术状况评价了解路面实际情况，但现行路面技术评价指标只是单一的由各级单项评价指标加权合成综合评价指标，通过综合评价指标映射在评价等级标准区间而实现对路面状况的综合评价。整个评价过程既没有结合实际工程背景和路面主要病害特征以及技术特点，也没有充分考虑到路面综合状况评价是一个多因素、多层次、具有符合不确定性的系统工程，从而导致路面状况综合评价结果的不可靠。

发明内容

为了解决因当前路面状况综合评价模型存在的缺陷而导致评价结果的不可靠，本发明提供了一种具备可靠性、科学性和可行性的路面状况综合评价方法。

本发明提供一种基于模糊综合评价法的路面状况综合评价方法，包含以下步骤：

步骤1：在路面状况综合评价过程中，建立以路面状况指数PQI为综合评价指标，以路面结构强度、路面平整度、路面抗滑性能和路面破损状况为四个一级单项评价指标的路面使用性能状况整体评价指标体系，指标代表系数为路面结构强度系数SSI、国际平整度指数IRI、路面状况指数PCI、路面抗滑性能SRI；

步骤2：以路面状况综合评价体系中的一级评价指标(结构强度，平整度，抗滑性能，破损状况)构成评价模型的因素集，评价等级标准(优，良，中，次，差)构成评语集，即：

U＝(u₁,u₂,u₃,u₄)＝{结构强度，平整度，抗滑性能，破损状况}

V＝(v₁,v₂,v₃,v₄)＝{优，良，中，次，差}；

步骤3：基于定性指标的模糊评判制度，采用等级比重法，得到单因素模糊评判向量：

其中，d_i1：因素u_i针对第一项评语集因素v₁的隶属量；k：因素u_i在整个评语集的隶属量；d_ij：评价第i项因素u_i对第j中等级v_j的隶属量。

将各个单因素模糊评判向量u_i整合，得模糊评判矩阵R如下：

引入权数分配集A体现因素集中各级评价指标对综合评价结果的影响程度不同，分配集A如下：

A＝(a₁,a₂,…,a_n)

其中，a_i为现行规范中第i个指标的权重值，且

步骤4：基于具代表性的各级评价指标对各个评价等级隶属度程度，用模糊权向量对隶属度矩阵(模糊评判矩阵)进行综合，通过合成算式：＝A·R，得到模糊综合评价结果向量B，分析B中每行子元素对应评语集V＝{优，良，中，次，差}的隶属度大小排序结果，得出路面状况综合评价结果对各评价等级模糊子集的隶属关系，达到路面状况的综合性、精确性地评价。其中，合成算子采用M(∧,∨)，即：

与现有技术相比，本发明的有益效果是解决当前路面状况评价模型存在的缺陷，提高路面状况综合评价结果的可靠性和精确性，从而实现对路面进行有效的监控，为相关部门养护决策提供科学的数据支撑。

附图说明

图1是本发明一实施例的路面状况综合评价体系的示意图；

图2是本发明一实施例的基于模糊综合评价法的路面状况综合评价方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

以安徽省境内某高速公路为研究对象，该路段全长5Km，桩号K20+000～K25+000为检测路段，结合实际道路行车背景，该高速公路主要是中、重型运输车辆为主，行车的动荷载较大，道路反复承受疲劳荷载，容易出现裂缝、车辙、坑槽等路面病害，路面破损状况和路面平整度的相关指标期望值处于低值水平。

本发明基于综合集成赋权法的路面状况评价模型修正方法包含以下几个步骤：

步骤1：构建以路面状况指数为综合评价指标，以路面结构强度、路面平整度、路面抗滑性能和路面破损状况为四个一级单项评价指标的路面使用性能状况整体评价指标体系，如图1所示。

步骤2：以路面状况综合评价体系中的一级评价指标构成评价模型的因素集，评价等级标准(优，良，中，次，差)构成评语集，即：

U＝{结构强度，平整度，抗滑性能，破损状况}

V＝{优，良，中，次，差}

步骤3：基于定性指标的模糊评判制度，采用等级比重法，对因素集每一项评价指标进行隶属于整个评语集的单指标因素评价，得到单指标因素模糊评判向量。

可选地，所述步骤3包括：

3.1通过20位相关领域专家依据实际工程背景，对单指标因素进行评语集隶属度评价，整理、统计汇总各级评价指标隶属于评语集(优，良，中，次，差)的隶属值，见表1。

表1隶属值

3.2针对每一项评价指标因素，通过等级比重法，确定单指标因素模糊评判向量。以评价指标结构强度作为示例：

单指标因素结构强度在整个评语集的隶属量：

单指标因素结构强度模糊评判向量：

R₁＝(0.1 0.3 0.4 0.2 0.0)

同理得到其他单指标因素模糊评判向量如下：

R₂＝(0.0 0.1 0.3 0.4 0.2)

R₁＝(0.1 0.3 0.3 0.2 0.1)

R₁＝(0.0 0.2 0.4 0.2 0.2)

其中，R₁、R₂、R₃、R₄：路面结构强度、平整度、抗滑性能、破损状况的单指标因素模糊评判向量。

3.3考虑到各项评价指标因素隶属于评语集程度不一，现根据《公路沥青路面养护技术规范》引入权数分配集A，如下：

A＝(0.15 0.4 0.1 0.35)

步骤4：利用模糊评判矩阵和权数分配集模糊合成运算，得到路面模糊综合评价结果向量，对路面模糊综合评价结果向量进行分析，得出路面状况综合性、精确性的评价结果。

可选地，所述步骤4包括：

4.1基于极具代表性的各级评价指标对各个评价等级隶属度程度，用模糊权向量对隶属度矩阵(模糊评判矩阵)进行综合，通过合成算式：B＝A·R，得到模糊综合评价结果向量B。其中，合成算子采用M(∧,∨)。

4.2通过对路面模糊综合评价结果向量进行分析，得出路面状况综合性、精确性的评价结果。结果表明：

在考虑实际行车背景下，通过模糊权向量对隶属度矩阵(模糊评判矩阵)进行综合，所得到的模糊综合评价结果向量，其对应评价等级标准“优、良、中、次、差”的隶属关系依次为0.025、0.185、0.35、0.28和0.16，其中等级标准“中”所占比最大，因此得到最终安徽省境内某高速公路路面状况综合评价结果为“中”。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims

1.一种基于模糊综合评价法的路面状况综合评价方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1：分析罗列全面代表路面使用性能多方面属性、反映路面综合状况的各级评价指标，基于各级评价指标建立路面状况综合评价体系；

步骤2：利用模糊综合评价法，在路面状况综合评价体系的基础上，确定评价模型的因素集和评语集；

步骤3：通过对因素集里的各个单项因素评判，逐个确定各种因素集中的因素对评语集中的各种评价等级的隶属度衡量，构建模糊评判矩阵，同时根据因素集中各个因素对评语集影响程度不同，引入权数分配集；

步骤4：利用所述模糊评判矩阵和权数分配集模糊合成运算，得到路面模糊综合评价结果向量，对路面模糊综合评价结果向量进行分析，得出路面状况综合性、精确性的评价结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于模糊综合评价法的路面状况综合评价方法，其特征在于，步骤1：分析罗列全面代表路面使用性能多方面属性、反映路面综合状况的各级评价指标，基于各级评价指标建立路面状况综合评价体系，包括：

综合考虑路面使用性能多方面属性，各方面属性在使用过程中具有不同的衰变过程，选取具代表性的路面综合状况的一级分项评价指标，基于所述一级分项评价指标，建立路面性能综合评价体系。

3.根据权利要求1所述的一种基于模糊综合评价法的路面状况综合评价方法，其特征在于，所述一级分项评价指标，包括：

路面的结构强度、平整度、抗滑性能和破损状况。

4.根据权利要求3所述的一种基于模糊综合评价法的路面状况综合评价方法，其特征在于，步骤2：利用模糊综合评价法，在路面状况综合评价体系的基础上，确定评价模型的因素集和评语集，包括：

基于所述一级评价指标构成评价模型的因素集，基于路面状况综合评价体系中的评价等级标准构成评语集。

5.根据权利要求4所述的一种基于模糊综合评价法的路面状况综合评价方法，其特征在于，所述评语集，包括：优、良、中、次和差。

6.根据权利要求5所述的一种基于模糊综合评价法的路面状况综合评价方法，其特征在于，

因素集为：U＝(u₁,u₂,u₃,u₄)＝{结构强度，平整度，抗滑性能，破损状况}；

评语集为：V＝(v₁,v₂,v₃,v₄)＝{优，良，中，次，差}。

7.根据权利要求6所述的一种基于模糊综合评价法的路面状况综合评价方法，其特征在于，步骤3中，

基于定性指标的模糊评判制度，采用等级比重法，单因素模糊评判向量

其中，d₁₁是因素u₁针对评语集的第一项因素v₁的隶属数，其余d₁₂～d_1n类推；k为因素u₁在整个评语集V的隶属数；

将各个单因素模糊评判向量u_i整合，得模糊评判矩阵R如下：

引入权数分配集A体现因素集中评语集的各级评价指标对综合评价结果的影响程度不同，分配集A如下：

A＝(a₁,a₂,…,a_n)

其中，a_i为现行规范中第i个指标的权重值，且

8.根据权利要求7所述的一种基于模糊综合评价法的路面状况综合评价方法，其特征在于，所述步骤4中，

基于具代表性的各级评价指标对各个评价等级隶属度程度，用模糊权向量对模糊评判矩阵R进行综合，通过合成算式：B＝A·R，得到模糊综合评价结果向量B，分析B中每行子元素对应评语集V＝{优，良，中，次，差}的隶属度大小排序结果，得出路面状况综合评价结果对各评价等级模糊子集的隶属关系。