摘 要

近几十年来，我国交通行业发展迅速，公路通车里程持续增长，其中大部分高速公路路面为沥青材质。高速公路沥青路面受到自然环境和交通的共同影响，因而产生多种路面损坏，路面性能不断衰减，影响着高速公路的服务年限和运输效率，甚至会诱发一些安全事故，因而高速公路路面的养护管理问题越发突出与重要。而要提出合理的高速公路沥青路面养护管理方案，对沥青路面的使用性能进行科学的评价、对路面使用性能的演化规律进行合理预测便是其基础。

本文针对我国高速公路路面使用性能检测与评价的现状，以吉林省高速公路路面使用性能的演化趋势为主要研究对象，构建了高速公路路面使用性能的评价与性能演化预测模型。

论文研究的主要内容包括：高速公路路面使用性能的评价方法、高速公路路面使用性能的预测方法与模型。

对于路面性能的评价，论文分析了影响路面使用性能的因素以及现行的评价指标体系，建立了路面性能的模糊综合评价模型，并给出了各分项评价指标的计算方法以及模糊评价模型。

对于路面性能的预测，本文分析了路面演化的机理以及现有预测模型的特点，综合考量后选取神经网络与马尔可夫链这两个预测模型进行组合预测，计算验证取得较理想的效果。

关键词：高速公路；路面养护；使用性能演化；模糊评价；神经网络；马尔可夫链；组合预测

Abstract

In recent decades, China’s highway construction has developed rapidly. The highway network is gradually formed and most of the expressway surface is asphalt. The increasing traffic load, as well as the influence of the natural environment, leads to the pavement diseases, which decreases the pavement performance and affects the life of highway and transport efficiency, even causes some accidents. So highway pavement maintenance management problem is becoming more and more important. In order to put forward reasonable program, it is necessary to make a scientific evaluation of the performance of asphalt pavement and make a reasonable prediction of the evolution law of pavement performance.

According to the present situation of China’s highway pavement performance test and evaluation, this paper studies the trend of the highway pavement performance in Jilin Province and constructs the highway pavement performance’s assessment and forecasting model.

The main contents of this paper include: the evaluation model of highway pavement performance and the prediction model of highway pavement performance.

In order to assess the pavement’s performance, this paper discusses the measurement and assessment model about the pavement performance. Besides, this paper gives the fuzzy evaluation models of these indices. Then a synthesis fuzzy evaluation model is established for highway pavement performance evaluation.

In order to predict the pavement’s performance, this paper analyzes the mechanism of the evolution and characteristics of the existing pavement prediction model. After comprehensive consideration, the neural network and Markov chain prediction model are selected for the combination forecasting. And satisfactory results are obtained by computational verification.

Key Words：Highway; Pavement Maintenance; Performance Evolution; Fuzzy Evaluation; Neural Network; Markov Chain; Combining Forecasting

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2国内外研究综述 1

1.2.1高速公路路面使用性能评价方法研究现状 1

1.2.2高速公路路面使用性能预测研究现状 2

1.2.3 国内外研究现状评述 2

1.3主要研究内容、方法及技术路线 3

1.3.1主要研究内容 3

1.3.2主要研究方法 3

1.3.3技术路线 4

第2章 高速公路路面概述 5

2.1相关概念 5

2.2各地区高速公路特点 5

2.3高速公路路面损坏类型及原因 5

第3章 高速公路沥青路面使用性能评价 7

3.1影响路面使用性能的因素 7

3.2现行沥青路面评价指标体系 7

3.3沥青路面使用性能模糊综合评价 8

3.3.1模糊综合评价模型 8

3.3.2路面使用性能单项指标模糊评价 9

3.4吉林省大广高速K150- K151路段路面性能评价实证研究 14

第4章 高速公路沥青路面使用性能预测 17

4.1路面演化机理 17

4.2基于神经网络与马尔可夫链的组合预测模型 17

4.2.1神经网络预测模型 17

4.2.2马尔可夫预测模型 20

4.2.3组合预测模型 21

4.3高速公路沥青路面使用性能组合预测的实现 22

4.3.1确定预测范围 22

4.3.2选取影响因素 22

4.3.3神经网络模型的构建 22

4.4高速公路沥青路面使用性能预测实例 22

4.4.1基础数据 22

4.4.2神经网络模型预测 26

4.4.3马尔可夫预测 28

4.4.4组合预测 29

结论与展望 32

参考文献 33

附录A 34

致 谢 36

第1章 绪论

1.1研究背景

近些年来，我国高速公路通车里程持续增长，高速公路建设事业取得长足进步。但随着经济的发展，高速公路所承担的交通量不断增高，且运营年限不断增长，高速公路的老化与损坏现象开始频繁出现，这给高速公路的运营与养护带来挑战。

路面使用性能（Pavement Performance）的概念最早是由美国各州公路与运输工作者协会（AASHTO）在1962年提出，对道路路面使用性能的一般理解是：路面为保障公路运输车辆的安全正常行驶所应具备的能力和属性^[1]。