基于多重分类器系统的实测轴载谱确定方法技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术的实测轴载谱确定方法，精确度高、可操作性好。

Determination method of measured axle load spectrum based on multiple classifier system

The invention discloses a multiple classifier system based on measured axle load spectrum determination method, which comprises the following steps: (10) the basic data collection: the use of dynamic weighing system, the collection and storage of highway vehicles in different lanes characteristic parameters and load parameters, establishing the vehicle characteristic and the load parameter database; (20) establish the vehicle data structure: the characteristic parameters and load parameters are obtained for encoding group, the feature data; (30) the load data of multiple classification processing: the characteristics of input data of multiple classifier, load time space distribution table and load time spatial distribution map; (40) the measured axle load regression model: according to the load distribution table and space time load time spatial distribution, the mixed normal distribution fitting regression method, measured axial load spectrum. The method for determining the measured axle load spectrum of the invention has the advantages of high accuracy and good operability.

【技术实现步骤摘要】
基于多重分类器系统的实测轴载谱确定方法
本专利技术属于路面设计领域，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。
技术介绍
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JTGD50-2017》，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JTGD50-2017》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(JTGD50-2017)》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(JTGG-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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于多重分类器系统的实测轴载谱确定方法，精确度高、可操作性好。实现本专利技术目的的技术方案为：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，所述车辆特征参数包括车辆的车轴数量、车轴类型、车轴间距，所述荷载参数是指各个车轴所对应的轴重；(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。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：1、精确度高：改进了现行技术中6类车型分类方法，本专利技术可以对各个地域、各个级别的道路类型分别进行交通荷载特性数据的搜集，在详尽的数据调查基础上，分析得到车辆的类型分布系数、轴型的轴载分布系数、交通量的月、日、小时分布系数等更为精确；2、可操作性好：该专利技术提出的实测轴载谱回归分析方法，对交通荷载进行了全面分析，综合分析车辆类型的分布情况、车轴数量分布、轴载在不同轴重区间的分布比例等参数均得到量化标定。将轴载谱法应用到沥青路面结构设计体系中能够更准确地反映实际交通荷载特性，较我国现行的设计方法可操作性更好。下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。附图说明图1是本专利技术的基于多重分类器系统的实测轴载谱计算方法流程图。图2是本专利技术的所收集数据原理的结构图。图3是本专利技术的荷载数据时间-空间分布表样表。图4是本专利技术多重分类器各个层次结构图。图5是本专利技术基于混合正态分布回归所得的实测轴载谱模型。具体实施方式如图1所示，本专利技术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，所述车辆特征参数包括车辆的车轴数量、车轴类型、车轴间距，所述荷载参数是指各个车轴所对应的轴重；所述(10)基础数据采集步骤中，所述的动态称重系统数据是100Km高速公路路段3个不同收费站的称重系统数据。以某100km六车道高速公路路段计算分析，该段高速公路路段中有3个高速收费站，设立了动态称重系统，分别检测车轴数量、车辆类型、车轴荷载数据，选择采集齐全的数据作为本专利技术的实测分析数据，所述数据采集方式为每过一辆车进行数据采集，分别分为6个车道数据，全年记为365天，累计采集近1000万条有效数据。对数据进行批处理，删除有错误的数据，收集数据原理如图2所示。数据收集包括检测线圈所检测的车辆类型数据、车轴计次器所采集的车轴数量数据和地磅秤所采集的车轴荷载数据三个组成部分。i车道的车辆类型数据记为CALSS_INDEXi，j车辆的车轴数记为AXLESj，车辆总重记为GROSS，第n车轴对应的轴重为AN_WTn，第n车轴对应的轴重为AXLE_TYPEn。通过上述基础数据采集方法，克服了现有技术数据采集困难，获取数据“单一”的问题。(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；所述(20)数据结构建立步骤具体为：将车辆特征和荷载参数数据库中的车轴数量、车轴类型、车轴时间参数进行编码组对，得到特征数据对<Key,Value>，其中，Key为车辆类型，用0-6的7个数字所表示，Value数值为车轴参数和荷载参数，车轴参数用“S”表示单轴、“D”表示双轴、“T”表示三联轴，荷载参数分别为各个车轴所对应的荷载数据。通过统一编码方式，实现跨区域、时域数据的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多重分类器系统的实测轴载谱确定方法，其特征在于，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，所述车辆特征参数包括车辆的车轴数量、车轴类型、车轴间距，所述荷载参数是指各个车轴所对应的轴重；(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。

【技术特征摘要】
1.一种基于多重分类器系统的实测轴载谱确定方法，其特征在于，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，所述车辆特征参数包括车辆的车轴数量、车轴类型、车轴间距，所述荷载参数是指各个车轴所对应的轴重；(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。2.根据权利要求1所述的实测轴载谱确定方法，其特征在于：所述(10)基础数据采集步骤中，所述的动态称重系统数据是100Km高速公路路段3个不同收费站的称重系统数据。3.根据权利要求1所述的实测轴载谱确定方法，其特征在于，所述(20)数据结构建立步骤具体为：将车辆特征和荷载参数数据库中的车轴数量、车轴类型、车轴时间参数进行编码组对，得到特征数据对...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖鹏，沈燕，杨继伟，康爱红，伏伟俐，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32