未確知測度理論在高速公路瀝青路面損壞狀況評價中的應用

2015-02-23 13:50:38楊輝

交通科技 2015年6期

關鍵詞：瀝青路面高速公路理論

楊　輝

(邢臺路橋建設總公司二公司　邢臺　054001)

未確知測度理論在高速公路瀝青路面損壞狀況評價中的應用

楊輝

(邢臺路橋建設總公司二公司邢臺054001)

摘要針對當前國內對于瀝青路面損壞狀況評價少、評價指標與方法有待完善和改進的情況，基于瀝青路面損壞狀況信息不確定性特點，將未確知測度理論應用到瀝青路面評價中。選取高速公路瀝青路面的車轍狀況、裂縫狀況、坑槽狀況和修補狀況建立評價指標體系，并根據實際調查數據建立單指標未確知測度函數，通過熵權理論確定各指標權重，同時按未確知測度大小及置信度識別準則，確定出瀝青路面損壞狀況級別及損壞嚴重程度排序情況。實例證明，該理論具有較高的準確性和實用性。

關鍵詞瀝青路面損壞狀況未確知測度理論評價指標測度函數

當前，我國公路尤其是高等級公路上的交通量與車輛軸載不斷增大，很多高速公路瀝青路面還未達到設計壽命的一半就出現不同程度的損壞現象。瀝青路面損壞狀況作為瀝青路面使用性能最重要的評價指標之一，對制定路面養護策略和確定最佳養護時機都有很大影響，故有必要對瀝青路面損壞狀況進行科學合理的調查與評價，而目前國內對于瀝青路面損壞狀況的評價較少，評價指標體系與方法需要進一步完善。關于瀝青路面方面的評價方法雖然有很多，像模糊分析法、灰色理論、系統分析法、回歸分析法、BP神經網絡分析法、物元理論模型等，但評價難點在于瀝青路面很多損壞狀況具有不確定性,如高速公路路面主要以哪種損壞為主及損壞嚴重程度等。在評價過程中，如何把瀝青路面的車轍、裂縫、坑槽等主要損壞及損壞程度這些不確定信息考慮進去，很值得關注和研究。未確知測度理論[1-2]給高速公路瀝青路面損壞狀況評價提供了一個較新的研究思路。本文首次將未確知測度理論應用到瀝青路面狀況評價中，選取高速公路瀝青路面的車轍狀況、裂縫狀況、坑槽狀況和修補狀況建立評價指標體系，通過熵權理論確定各指標的權重[3]，一定程度上避免了人為因素導致的偏差，同時應用置信度識別準則進行評價，使評價結果可靠、準確，符合實際。實例證明，該理論具有較高的準確性和實用性，值得在瀝青路面評價方面推廣和應用。

1未確知測度理論

假定用于評價瀝青路面損壞狀況的對象O有n個，分別表示為O1，O2，…，On，并且每一評價對象都有m個單項評價指標，分別表示為X1，X2，…，Xm。那么，Oi(1≤i≤n)可用m維向量Oi={xi1，xi2，…,xim}表示。式中：xij是指第i個評價對象Oi的第j個指標(1≤jCp+1，如果C1>C2>…>Cz，那么，{C1,C2，…,Cz}為Q的一個有序分割類。

1.1　單指標未確知測度計算

若qijp=q(xij∈Cp)表示xij是第p個評價等級Cp的等級程度，并且q滿足

(1)

(2)

(3)

則稱q為未確知測度[4-5]。式(1)稱為q對Q滿足非負有界性；式(2)稱為q對Q滿足歸一性，式(3)稱為q對Q滿足可加性。若q不滿足這3個條件，則q不可信。

(4)

則(qijp)m×z稱為待測對象(瀝青路面損壞狀況)的單指標測度評價矩陣。

1.2　確定各評價指標權重

可通過商權理論確定各評價指標的權重

(5)

式(4)單指標測度評價矩陣(qijp)m×z已知，因此，可用式(5)求出權重wj。

1.3　確定多指標綜合測度評價向量

如果qip=q(Oi∈Cp)代表待評價對象Oi屬于第p個評價等級Cp的等級程度，那么，

(6)

1.4　置信度識別模型

在C1>C2>…>Cz，即{C1，C2，…，Cz}為Q的一個有序分割類時，原來的最大隸屬度識別準則就不再適用，可采用置信度準則，即假定λ為置信度λ≥0.6(λ通常取0.6或0.7)，同時令

(7)

那么，待評價對象Oi屬第z0個評價等級Cp0。

1.5　評價對象排序

2應用實例

以2014年通過天津市的京臺高速、榮烏高速、長深高速、京津唐高速、津保高速和津滄高速這6條高速天津段的路面使用性能調查為例，每段高速調查距離為2 km，共有6個評價對象，4個未確知度理論評價指標車轍(RDI)、裂縫(CR)、坑槽(TR)和修補(LR)，5個瀝青路面損壞狀況評價等級優、良、中、次、差。高速公路瀝青路面損壞狀況各評價指標原始數據見表1。

選取邢臨高速路面技術狀況檢測結果為例，對邢臨高速4個路段的路面技術狀況評價指標進行綜合評價。破損狀況(PCI)、平整度RQI、車轍(RDI)、抗滑(SRI)以及檢測路段如表1所示。