[发明专利]基于多重分类器系统的实测轴载谱确定方法

说明书

本发明公开一种基于多重分类器系统的实测轴载谱确定方法，包括以下步骤：(10)基础数据采集：利用动态称重系统，采集和存储高速公路不同车道的车辆特征参数和荷载参数，建立车辆特征和荷载参数数据库；(20)数据结构建立：将车辆特征参数和荷载参数进行编码组对，得到特征数据对；(30)荷载数据多重分类处理：将特征数据对输入多重分类器，得到荷载时间‑空间分布表和荷载时间‑空间分布图；(40)实测轴载模型回归：根据荷载时间‑空间分布表和荷载时间‑空间分布图，采用混合正态分布回归方法，拟合得到实测轴载谱。本发明的实测轴载谱确定方法，精确度高、可操作性好。

技术领域

本发明属于路面设计领域，特别涉及一种精确度高、可操作性好的基于多重分类器系统的实测轴载谱确定方法。

背景技术

实测轴载谱用于描述道路交通量和轴载，实测轴载谱中的轴重大小和轴次频率分布直接影响路面结构设计承载力和结构强度。分析实测轴载谱，对道路交通特性有较为系统的认识，确定交通流中重型车的比例，为分析车辆荷载作用下的道路面层结构力学特性特供依据。

我国现行的沥青路面设计方法选取路表弯沉值作为主要设计指标。设计完成后，利用沥青层层底弯拉应力作为验算指标。现行设计规范中路表弯沉值是一个重要的参数，我国现阶段沥青路面大部分都是半刚性基层，相比于半刚性基层的刚度而言，其他层位的刚度可以忽略不计。

此外，随着柔性路面的广泛使用，现行的路表弯沉设计体系不能满足实际的建设需要，也无法描述与病害之间的数量关系。虽然交通运输部对此开展了很多相应的研究(如：沥青路面设计指标体系、沥青路面设计指标和参数研究等)，主要将国外的研究经验结合我国实际道路现状进行扩展，构建了我国新的沥青路面设计规范，根据实际工程实用性，2017年公布了《公路沥青路面设计规范JTG D50-2017》，从9月1日开始实施，其中对沥青路面轴载换算做了进一步明确，但是仍保留了累计轴载换算的设计标准，无法满足实测轴载谱的描述。

现有研究成果中缺乏对沥青路面结构中交通荷载影响的系统研究。现行的设计方法中，对于交通荷载的处理办法是依据等效破坏原则将所有交通荷载转换成标准当量轴载作用次数(ESAL)。由于交通荷载轴载类型的多样性，目前的分类方法不能准确的反映实际的交通荷载组成情况，容易将轴载组合差距较大的不同车型划分为同一类别。

《公路沥青路面设计规范JTG D50-2017》中将车辆分为11个大类，超过20种不同的车型。但是，在现行的车辆分类方法在将车辆分为6类，每类车辆的代表车型均取一个典型轴重值，这种典型值的方法本身就存在随意性，在取值过程中调查数据的陈旧与不足进一步增加了标准当量轴载转化时的误差，对于标准轴载换算系数的标定十分不利。

我国在沥青路面结构设计体系中对于实测轴载谱法的应用实例还很少，系统性的交通数据也比较缺乏。部分地区开展了交通总量、车辆类型以及轴重数据的搜集与分析工作，其结果主要服务于计重收费和超载查处，并不能有效地服务于路面结构设计。而且，数据搜集过程中存在弄虚作假和把关不严的情况，数据与真实情况不能很好地吻合。加上不同地区使用的搜集渠道与分析方法大相径庭，所得结果缺乏普遍适用性。

《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2017)》中标准轴载的当量轴次计算公式虽然也涵盖了轴载数据的应用，但是仍有不足之处：其一，规范中涉及的轴载数据呈现不连续的柱状分布，无法比较不同轴载特性的分布差异；其二，规范中的标准轴载当量轴次与累积当量轴次之间没有联系，使得计算过程无理可据。

总之，由于(1)现行沥青路面设计轴载分析过程较为复杂，车辆分类方法各地区差异较多，分类准确性不一；(2)《公路沥青路面设计规范(JTG G-2017)》中规定11种车型，在实际实施多采用6类典型车型，统计具有局限性；(3)现行路面轴载分析多采用标准当量轴载作用次数表征轴载特征，该技术局限于轴载总量层面，忽略了不同车型实测轴载特征；(4)现行的轴载谱拟合过程没有统一的标准和方法，拟合精度和轴载谱函数的实用性无法得到保障等多种原因，导致轴载谱精确度不够，可操作性不强。