基于灰色聚類法的干旱荒漠區國省干線公路路面使用性能評價

□ 王 磊,謝海巍,劉尊青

(新疆農業大學 交通與物流工程學院，新疆 烏魯木齊 830052)

新疆國省干線瀝青公路長期受超限超載和干旱荒漠大溫差氣候作用引起部分路段破壞，因此急需對這部分公路養護改造，采用科學的評價模型確定路面使用性能，為工程后續的養護決策奠定基礎。本文依托獨山子至巴音溝段(G217)公路大中修項目,利用灰色理論基本思想，把灰色聚類法應用于國省干線二級公路瀝青路面技術狀況評定,根據評定等級確定養護段維修方案，為大中修工程提供評價及養護決策新的思考方向。

1 瀝青路面使用性能評價指標

獨山子至巴音溝段(K564～K577+215)劃分為5個檢測段，對檢測段路面詳細調查，根據公路技術狀況評定中對二級公路的指標要求，調查內容包括：路面破損狀況檢測、路面承載力檢測、平整度檢測以及車轍深度檢測，并對相應指標指數簡加權評價路面綜合質量，由于這種方法權重取值存在主觀性，缺乏評價指標和結果的客觀性，因而引入灰色理論，對舊路路面狀況進行評價，減少人為主觀性影響，提高了對舊路路面的狀況的評價的科學性。

2 建立灰色聚類法模型

在路面性能綜合評價過程中，路況數據具備小樣本和貧信息的不確定性特點，通過對已知的路況信息開發挖掘有價值的信息，實現對現實規律的正確描述，路面性能評價符合“灰”的模糊性，應用灰色聚類決策模型對掌握路面信息評價各要素影響程度，判斷路況狀態所處的灰域。本文在二級公路路面評價過程中，采用灰色理論中三角白化權函數模型評價舊路路面的使用性能，計算步驟如下：

①建立評價矩陣。設聚類評價對象為i，i=1，2，3…n，聚類評價指標為j，j=1，2，3…m，設k=1，2，3…S；xij為第i個檢測路段對應第j個評價指標的值確定評價矩陣。

3 實例應用

選取2017年G217線大中修K564+000～K577+000段項目中對舊路面路況的檢測數據進行分析，將路況原始數據帶入上述的灰色聚類模型，判斷既有公路的所處的狀態。

①根據所述模型，建立基于路況檢測數據的評價矩陣C。

PCIRQIEDIPSSI

②參照規范中評定分級標準，將舊路劃分為優、良、中、次、差五個等級，根據評價指標的分級標準值，屬于灰類可能閥值90、85、75、65、60，則白化權函數和值域相同，因此它們的閥值也相同。則可以由②確定權值。

從上述的求得的灰色聚類系數可得各路段使用性能等級評定：

4 養護方案建議

根據自動化檢測的路況數據結合上述模型評價等級提出養護建議；根據模型的評價結果，綜合評價為中的路段(一)，其路面破損狀況較差，但路面承載力尚能滿足要求，對于全路段路面破損狀況差及路面結構承載力中等，綜合評價為次的檢測段(四)及綜合評價為差的檢測段(二)、(三)及(五)，由于全路段評價等級相差不大，建議對全路段道路養護方案為：病害以裂縫為主的舊路采用瀝青灌縫修補處理，再以碎石封層為底層，然后微表處封層作為表層進行罩面。

5 結語

本文研究了將灰色聚類法代入舊瀝青路面使用性能綜合評價，結合國省干線公路大中修工程，根據調查的路況評價指標數據，對二級公路建立了灰色白化函數聚類模型，從評價結果看，對各檢測段路面使用性能合理量化評定，同時根據模型評定等級，對檢測段給出了相應的處治措施，該方法在今后二級公路瀝青路面性能評價具有廣泛的前景。