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申请/专利权人：北京建筑大学;河南省路桥建设集团有限公司

摘要：本发明公开了一种考虑材料性能特征指标的沥青路面车辙深度预测方法，包括以下步骤：采用三阶段法清洗试验采集数据；采用因子分析法对影响沥青路面车辙发展的环境影响因子降维并确定环境公共因子；基于沥青混合料动态模量主曲线建立沥青混合料车辙性能的评价指标，计算沥青路面面层的整体车辙性能；以基层混合料无侧限抗压强度测试数据为基础，计算沥青路面基层的车辙性能；构建考虑材料性能特征指标的沥青路面车辙深度预测模型并训练；验证预测模型的准确性和特征指标的必要性。本发明以沥青混合料动态模量和基层混合料无侧限抗压强度为基础指标，将沥青路面车辙性能数值化计算，提高了预测模型的准确性。

主权项：1.一种考虑材料性能特征指标的沥青路面车辙深度预测方法，其特征在于：该预测方法按照先后顺序包括以下步骤，步骤一：对足尺路面试验环道中的沥青路面进行加载试验，并收集加载试验期间的各类原始道路资料数据，同时采用三阶段法对试验采集数据进行数据清洗；步骤二：采用数据处理程序提取加载试验期间对沥青路面车辙发展产生影响的环境影响因子，同时采用因子分析法对影响沥青路面车辙发展的环境影响因子进行降维，并确定环境公共因子；步骤三：对足尺路面试验环道中用到的沥青混合料进行动态模量测试，基于沥青混合料的时间-温度等效原理，将沥青混合料的动态模量测试数据拟合为动态模量主曲线；基于沥青混合料的动态模量主曲线，考虑高温区域的斜率和高温下动态模量的综合作用，建立沥青混合料车辙性能的评价指标；步骤四：基于沥青混合料车辙性能的评价指标，考虑结构层厚度的影响，计算沥青路面面层中各层位的车辙性能，进而计算沥青路面面层的整体车辙性能；步骤五：对足尺路面试验环道中用到的基层混合料进行无侧限抗压强度测试，并以无侧限抗压强度测试数据为基础，计算沥青路面基层的车辙性能；步骤六：基于Transformer模型和不同结构的沥青路面，将特征指标交通荷载数据、环境公共因子、沥青路面面层的整体车辙性能、沥青路面基层的车辙性能输入Transformer模型中，构建考虑材料性能特征指标的沥青路面车辙深度预测模型，并进行数据训练，待数据训练结束后，即可输出沥青路面车辙深度的预测结果；步骤七：采用未参与预测模型构建的沥青路面测试其车辙深度的实测值，同时基于Transformer模型和特征指标交通荷载数据、环境公共因子、沥青路面面层的整体车辙性能、沥青路面基层的车辙性能，输出车辙深度的预测值，将预测值与实测值进行对比，验证基于Transformer模型的沥青路面车辙深度预测模型的准确性；步骤八：基于Transformer模型，采用消融试验逐一消除特征指标环境公共因子、沥青路面面层的整体车辙性能、沥青路面基层的车辙性能，并将消融试验输出的训练结果与原始的训练结果进行对比，验证预测模型中特征指标环境公共因子、沥青路面面层的整体车辙性能、沥青路面基层的车辙性能的必要性；步骤一中，采用三阶段法对试验采集数据进行数据清洗，即采用三阶段法对车辙深度进行数据清洗，按照先后顺序包括以下步骤，步骤（1）：采用K-Means聚类算法，通过多次迭代将单次检测样本分到K个类中，使得单次检测样本中每个样本与其所属类的中心或均值的距离之和最小，以聚类方法确定核心点、边界点和噪点，保留核心点和边界点，剔除噪点；步骤（2）：采用数据统计方法计算剔除噪点后单次检测样本的平均值和标准差S，舍弃单次检测样本中的异常值，即舍弃在±kS范围以外的样本，当样本点的数量不低于7时，k值取3，该数据统计方法的计算公式为，其中， ——剔除噪点后单次检测样本的标准差，mm； ——剔除噪点后单次检测样本的平均值，mm； ——剔除噪点后单次检测样本中第i个样本点的检测值，mm； ——样本点的数量，个； ——系数，无量纲；步骤（3）：依据拉依达准则，舍弃单次检测样本中分布在3σ区间以外的样本，使单次检测样本处于正态分布，3σ区间为（μ－3σ，μ＋3σ），其中， ——舍弃异常值后单次检测样本的标准偏差，mm； ——舍弃异常值后单次检测样本的平均值，mm。

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