一种公路大中修沥青路面养护方案的优化方法

技术特征：
1.一种公路大中修沥青路面养护方案的优化方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、构建公路大中修沥青路面养护方案环境影响模型，考虑不同养护方案的原材料消耗、施工活动和交通延误产生的空气污染物排放量，计算co2、co、no2、so2和pm
10
5种常见空气污染物排放量；步骤二、构建公路大中修沥青路面养护方案经济费用模型，经济费用模型包括处理路基病害的成本、加铺路面结构层的成本、施工机械成本和人工成本；步骤三、构建公路大中修沥青路面养护方案技术水平模型，采用分数机制来评估不同养护方案的技术水平，将不同指标累加后的总和计为该方案的总分；步骤四、获取沥青路面大中修方案pareto最优解集，针对环境影响、经济费用、技术水平这三个目标，选用nsga
‑ⅲ
算法，设置全局变量并初始化系统参数以及超平面参考点，生成规模大小为n的初始种群，对初始种群进行非支配排序得到种群p
t
，对种群p
t
采用两点交叉和多项式变异得到种群q
t
，将种群p
t
和种群q
t
合并得到新的种群r
t
；对r
t
进行非支配排序得到种群s
t
，对目标值及参考点进行归一化处理，构建线性超平面，采用小生境保持算子从s
t
中选择前n个个体作为新的父代种群p
t 1
，并迭代到最大次数为止，最终得到沥青路面大中修方案pareto最优解集；步骤五、公路大中修沥青路面养护方案的优选，首先通过matlab进行模拟寻优，绘制出三个目标之间的三维散点图，得出经济成本、环境影响以及方案技术水平之间的关系，再利用广义马氏距离组合赋权的topsis法计算出各方案的综合评价指标，最后对比综合评指数的大小，优选出沥青路面养护的最优方案。2.根据权利要求1所述的一种公路大中修沥青路面养护方案的优化方法，其特征在于：所述步骤一中大中修过程中空气污染物排放量总和为：minz1＝e
mc
e
td
式中：z1为空气污染物排放量的最小值；e
mc
为材料物化阶段空气污染物排放量，e
td
为由交通延误产生的空气污染物排放量；e
mc
在整个大中修过程中由原材料消耗以及施工活动产生的空气污染物排放量总和为：式中：p表示所有路网中大中修路段p内的一个养护单元；n表示所有养护措施n中的一种具体养护措施，t
n
表示不同养护方案所需要的施工以及养护时间，mc
pn，co
、指的是对该养护单元p采取养护措施n时co2、co、no2、so2和pm
10
所产生的平均排放量；etd的数学公式为：式中：md
pn
指的是由于交通拥堵每个养护路段p在养护方案n下所增加的空气污染物排放量；aadt
pn
表示路段p的年平均日交通量。3.根据权利要求1或2所述的一种公路大中修沥青路面养护方案的优化方法，其特征在
于：所述步骤二中大中修活动中成本的公式如下：minz2＝bc oc mc式中：bc为处理路基病害成本；oc为每种养护方案中加铺不同结构层的费用；mc为每种养护方案中施工器械和人工成本；养护方案中施工器械和人工成本；式中：tc
pn
指的是在养护单元p上采取养护方案n时的路基病害成本；oc
ipn
指的是在养护单元p上采取养护方案n时铣刨处理时的成本；oc
jpn
指的是在养护单元p上采取养护方案n时加铺冷再生基层的成本；oc
kpn
指的是在养护单元p上采取养护方案n时加铺下面层的成本；oc
qpn
指的是在养护单元p上采取养护方案n时加铺上面层的成本。4.根据权利要求3所述的一种公路大中修沥青路面养护方案的优化方法，其特征在于：所述步骤三中方案技术水平最大化的公式：式中：z3为方案技术水平的最大值；l
p
为养护路段长度(km)；ioa
pn
为养护单元p采取养护措施n的ioa值。

技术总结
本发明涉及一种公路大中修沥青路面养护方案的优化方法，属于道路工程技术领域，针对目前公路大中修沥青路面养护方案决策存在主观性强、决策指标无法量化等问题，从公路大中修的不同角度出发，分别构建了路面养护方案环境影响、经济费用、技术水平模型；选用NSGA


技术研发人员：徐梓菲 马士宾 刘子龙 刘月钊 牛宗岳 王鹏 蒋家俊 张宇 杨林森
受保护的技术使用者：河北工业大学
技术研发日：2022.02.14
技术公布日：2022/6/10