基于修正层次分析法的沥青路面综合性能权重确定方法

技术领域

本发明涉及一种基于修正层次分析法的沥青路面综合性能权重确定方法。

背景技术

随着交通量的增大，车辆荷载的增加，由荷载以及其他环境因素所引起的路面性能下降越来越严重。为了更好的对旧路进行维修与养护，需要对路面的综合性能进行评价。路面综合性能评价指标PQI是由四个分项指标：路面损坏状况指数PCI，行驶质量指数RQI，路面抗滑性能指数SFC，路面强度指数SSI加权所得。在我国规范中，四个分项指标的权重都是固定不变的，而实际上由于所评价道路的性能存在着显著的差异性，因此，利用固定权重适用所有路面，进行综合性能评价是难以反映所评价路面的真实路面性能状况的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于修正层次分析法的沥青路面综合性能权重确定方法，该方法为确定沥青路面综合性能评价指标权重提供了一种新思路，对提高沥青路面综合性能评价的合理性有着深远的意义。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于修正层次分析法的沥青路面综合性能指标权重确定方法，包含以下步骤：

步骤1：选择需要进行综合性能评价的沥青路面，根据现有公路沥青路面养护规范，确定所需评价路面的四大性能指标：路面损坏状况指数PCI，行驶质量指数RQI，路面抗滑性能指数SFC，路面强度指数SSI；

步骤2：利用层次分析法，对沥青路面性能的四大指标进行处理，将四大指标的重要程度两两进行比较，减少其他非必要因素影响所带来的比较困难，构建沥青路面综合性能指标权重确定模型，建立模型的判断矩阵，判断矩阵的形式如表1所示：

表1判断矩阵的一般形式

表1中：E

表2标度及其定义

步骤3：利用一致性比例CR对所建立的判断矩阵进行一致性检验。人的判断会受主观意识影响较大，在进行多个因素判别的时候，判断往往无法保持一致性，因此需要用CR指标判别判断矩阵是否满足一致性条件，如若满足则进行下一步，反之则对判断矩阵进行修正，直到满足一致性检验条件。其中一致性指标CR计算方式如下：

(1)式中CI为定义的一致性指标，λ

(2)式中RI为平均随机一致性指标，取值如表3所示。

表3平均随机一致性指标RI

当CR<0.1，则认为判断矩阵的一致性可接受；反之则需要对判断矩阵进行修正，重新构造判断矩阵。

步骤4：通过层次分析法体系，分别计算出在算数平均法、几何平均法以及特征值法这三种方法中符合一致性检验的判断矩阵中四大性能指标各占综合评价的权重。

算数平均法：将符合一致性的判断矩阵进行归一化，即每一列元素除以其所在列的和；将归一化之后的每一行元素相加求和；将相加后得到的向量中每个元素除以n即可得到权重向量，权重向量计算如(3)式：

(3)式中ε

几何平均法：将判断矩阵的元素按照行相乘得到一个新的列向量；将新的向量的每个分量开n次方；对该向量进行归一化得到权重向量。权重计算如(4)式：

(4)式中α

特征值法：求出符合一致性的判断矩阵的最大特征值以及其对应的特征向量；将求出的特征向量进行归一化得到权重向量β。

步骤5：修正层次分析法，取算数平均法、几何平均法以及特征值法计算出的权重的算数平均值为最终的权重，最终权重值为G，最终权重影响值的计算公式如(5)式所示：

(5)式中：G

在层次分析法体系下，将算数平均法、几何平均法以及特征值法所求得权值的算数平均数作为最终的权重，避免了单一方法计算权值所产生的偏差，修正了层次分析法，保证了结果的稳健性。

步骤6：对确定出的四大性能指标权重与其对应的指标值相乘进行求和，得到沥青路面综合性能评价指标PQI的数值，查询现有公路沥青路面养护规范，将所评价道路进行评价等级划分。

与现有技术相比，本发明提供了一种基于修正层次分析法的沥青路面综合性能指标权重确定方法，能够更加合理的确定出沥青路面评价性能指标的权重，对于科学合理地评价沥青路面综合性能，及时维修养护旧路面具有重要的指导意义。

本发明包含以下步骤：选择需要进行综合性能评价的沥青路面，根据现有公路沥青路面养护规范，确定所需评价沥青路面的沥青路面性能的四大指标值(PCI、RQI、SFC、SSI)；利用修正层次分析法，对沥青路面性能的四大指标进行处理，构建沥青路面综合性能指标权重确定模型，建立模型的判断矩阵；对判断矩阵进行一致性检验，验证其是否满足一致性，如若满足则进行下一步，反之则修正判断矩阵；通过层次分析法体系，分别计算出在算数平均法、几何平均法以及特征值法这三种方法中符合一致性检验的判断矩阵中四大性能指标各占综合评价的权重；修正层次分析法，取算数平均法、几何平均法以及特征值法所求得权值的算数平均数作为最终的权重；对确定出的四大性能指标权重与其对应的指标值相乘进行求和，得到沥青路面综合性能评价指标PQI的数值，查询现有公路沥青路面养护规范，将所评价道路进行评价等级划分。本发明采用修正层次分析法确定沥青路面四大性能指标权重值，从而对沥青路面综合性能进行评价，这为确定沥青路面指标权重提供了一种新方法，对沥青路面综合性能的准确合理评价有着重要的意义。

附图说明

图1是本发明一实施例的基于修正层次分析法的沥青路面综合性能权重确定方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

选取某条沥青公路作为研究对象，根据现有公路沥青路面养护规范，分别确定出路面损坏状况指数PCI为89.3，行驶质量指数RQI为86，路面抗滑性能指数SFC为93.2，路面强度指数SSI为85.4。

本发明基于修正层次分析法的沥青路面综合性能指标权重确定方法，包含以下几个步骤：

步骤1：选择需要进行综合性能评价的沥青路面，根据现有公路沥青路面养护规范，确定所需评价路面的四大性能指标值：路面损坏状况指数PCI，行驶质量指数RQI，路面抗滑性能指数SFC，路面强度指数SSI。

步骤2：利用修正层次分析法，对沥青路面性能的四大指标进行处理，构建沥青路面综合性能指标权重确定模型，建立模型的判断矩阵。

查询该条沥青路面的实际性能资料、根据专家意见，所构建的判断矩阵如下：

步骤3：利用一致性比例CR对所构建的判断矩阵进行一致性检验。

本实例中n＝4，则根据平均随机一致性指标RI表，得RI＝0.89。判断矩阵求得的最大特征值λ

步骤4：通过层次分析法体系，分别计算出在算数平均法、几何平均法以及特征值法这三种方法中符合一致性检验的判断矩阵中四大性能指标各占综合评价的权重。

利用算数平均法算计算权重，即

利用几何平均法计算权重，即

利用特征值法计算权重，求出符合一致性的判断矩阵的最大特征值以及其对应的特征向量，将求出的特征向量进行归一化得到四大性能指标所占的权重如下所示：

步骤5：对层次分析法进行修正，将算数平均法、几何平均法以及特征值法计算出权重进行算数平均。取该算数平均值为最终的权重影响值α。

最终修正的权重公式为：

步骤6：对确定出的四大性能指标的最终的权重与其对应的指标值相乘进行求和，得到沥青路面综合性能评价指标PQI的数值，查询现有公路沥青路面养护规范，将所评价道路进行评价等级划分。

本发明的一种基于修正层次分析法的沥青路面综合性能指标权重确定方法，为确定路面综合性能评价指标权重提供了一种新方法，对于科学合理地评价沥青路面综合性能，及时维修养护旧路面具有重要的指导意义。

以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法以及核心思想，不应理解为对本发明的限制。

修正层次分析法是一种多目标决策的分析方法。该方法通过指标的两两比较确定出指标所占权重，利用算数平均法、几何平均法以及特征值法这三种方法计算出各个分项指标所占综合性能指标权重大小，最终取三种方法计算结果的算数平均值作为最终权重。因此，利用修正层次分析法对沥青路面综合性能评价指标权重进行确定，对于科学合理地评价沥青路面综合性能，及时维修和养护旧路面具有重要的指导意义。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。