基于交通量数据挖掘的路面养护决策优化应用

目录
Contents 一、背景及概述
二、交通量数据采集及预测
三、交通量数据在养护决策中的应用
四、路面养护决策示例
1.1背景
十九大提出“交通强国”目标
一、背景及概述
公路养护事业方兴未艾
2.07% 97.93%
公路养护里程 公路其他里程
1.1背景
背景
◆ 主动养护 ◆ 预防性养护 ◆ 科学决策
一、背景及概述
及装备
交通运输行业 研发中心
前言之前
研发中心简介：
公路全资 产养护管
理平台
业务 方向
新型养护 处治技术
研发
功能性道 路铺装
养护装备 研发
Service
Description of the company’s service
前言之前
成立三年多来……
▪ 行业标准3部 ▪ 团体标准5部 ▪ 地方标准3部
大数据与智慧公路养护管理技术论坛
基于交通量数据挖掘的路面养护决策优化方、材料及装备 交通运输行业研发中心
中国交建公路路面养护技术研发中心
董元帅 博士
前言之前
研发中心简介：
中国公路工程咨询集团有限公司
中国交建公路 路面养护技术
研发中心
三年跨越 助力发展
公路建设与养 护技术、材料
▪ 已有技术成果转化显著 ▪ 大量实体工程 ▪ 成果转化近3个亿
课题研究
参编规范
科技奖项
技术服务
▪ 30余项 ▪ 专利授权10余项，受理14项 ▪ SCI 2篇、EI 5篇
养护类 上位规范
▪ 15年北京市科学技术一等奖 ▪ 16年中交“五小”创新铜奖 ▪ 17年中交科技进步二等奖 ▪ 17年公路学会科技进步二等奖
2.3交通量数据预测
路网拓扑 关系模型
交通总量预 测模型
完全由 机器学习模型
取代
区域交通分 布预测模型
大数据方法 标定参数 提升精度
路段交通 预测模型
大数据方法 标定参数 提升精度
2.3交通量数据预测
其他
公共财 政收入 固定资 产投资 人均可支 配收入 路网结构
路网密度
路网年龄
路网拥堵 程度
矿产量
煤炭价社格会 经济
汽车保 有量
路网拥堵 程度
降 维
客货周转 率
客运量
···
上百个影响因子
社会经 济指标
路网总 体结构
交通运 输指标
···
主成分
2.3交通量数据预测
迭代更新-持续改进
时间维度：加入更长的时间序列数据，发掘 出长期的交通量增长模式。
空间维度：加入其它省市的数据及路网，学 习出全局的交通量变化规律。
数
采 整合
据
集
评
定
大数据养护分析子系统
交
道
养
道
通
路
护
路
量 预 测
指 标 预 测
决 策 模 型
健 康 预 警
养护决策模式自动匹配
养护业务 管理
实施养护 方案
规划期 养护决策
方案
交通量数据贯穿路面养护决策
换算成标准轴载
• 各收费站、治超站 • 各车型车辆数分布
历史交通量 大数据 预测交通量
各类车型折算系数
技术维度：随着更多的数据加入，不断增加 模型的深度，构建更实用的交通量预测模型。
目录
Contents 一、背景及概述
二、交通量数据采集及预测
三、交通量数据在养护决策中的应用
四、路面养护决策示例
3.1路面养护决策流程
历史 路况 资料
历史 养护 方案
社会 经济 环境 资料
真实数据修正
数 多源
据 数据
养护工程数据
• 修复工程招投 标及施工资料
• 专项工程招投 标及施工资料
• 应急救援文件 • 工程计量 • 现场视频监控 • ……
气候环境数据
• 温度 • 湿度 • 传感器监测数
据 • ……
目录
Contents 一、背景及概述
二、交通量数据采集及挖掘
三、交通量数据在养护决策中的应用
四、路面养护决策示例
改扩建数据
2.3交通量数据预测 四阶段法OD交通量调查
OD交通量调查 人员组织困难、费用高
考虑的影响因素较少
仅包含有限时间、局部、 静态路网数据
“专家经验”标定参数、 人为误差较大
应用大数据技术进行交通量预测 全路网全样本数据
动态路网数据参与模型计算 官方统计资料+爬虫数据
提炼上百个影响因子
机器学习方法自动标定参数
辅助养护决策
各年累计当量轴载 通车至今累计当量轴载
计算剩余寿命 “交通量-路面性能”衰变预测
大中修设计依据 资金优化排序因素
3.2 基于交通量数据的动态路段划分
区间性
方向性
交通量 路段
路段 一次划分
动态性
路段 二次划分
3.2 基于交通量数据的动态路段划分
FWD反算法
计算剩余寿命
RL
=
100 *
1
−

N Ne

*
L
lg( PSI )
lg N18
=
ZR So
+ 9.36 lg(SN
+1) − 0.2 + 4.2 −1.5
0.4
+
1094 (SN +1)
5.19
+ 2.32 lg M R
− 8.07
交通量反算法
m
N = Ni i =1
Ne
=
[(1 +
)t
−1]
1.2大数据概述
大数据特征
大数据：是指无法在一定时间范围内用 常规软件工具进行捕捉、管理和处理的 数据集合，是需要新处理模式才能具有 更强的决策力、洞察发现力和流程优化 能力的海量、高增长率和多样化的信息 资产。 大数据具备的特征如下：大量、高速、 多样、低价值密度、真实性。
一、背景及概述
1.2大数据概述 道路运维阶段数据集合
5 矿产资源分布及主要矿区历年矿产量
气象及重大灾害数据 景区分布及主要景区历年游客量
社会经济统计数据
历年分区县经济指标
历年分区县人口指标
2 分市域十三五规划 交通运输统计数据
大数据 3
基础
历年高速公路收费流水数据 历年国省道交调数据 历年分市域铁路、公路客货运量
历年分市域机动车保有量
4
养护数据
历年高速公路通车、养护、
2.1交通量大数据采集
采集方法
➢ 观测站、收费站采集 ➢ 人工设观测点采集 ➢ 动态称重系统 ◆ 连续采集交通量、轴载 ◆ 压电膜传感器
效率低，且无法采集到各车型的轴载 数据
2.2交通量数据挖掘
交通量数据挖掘基础
路网数据
历年高速公路路网、国省道路网 周边省份路网数据 未来公路网、铁路网规划
1
其它数据

N1

PCI与PSSI，％ K3982 K3992 K4002 K4012 K4022 K4032 K4042 K4052 K4062 K4072 K4082 K4092 K4102 K4112 K4122 K4132 K4142 K4152
基础设施数据
• 路基 • 路面 • 桥梁 • 隧道 • 交通工程及沿
线设施 • 绿化 • 房建 • ……
路况检测数据
• 交通量轴载 • 日常巡查 • 定期检查与评
定 • 专项检查与评
定 • 养护历史 • ……
一、背景及概述
养护决策及设计 数据
• 养护方案 • 道路性能衰变
模型 • 养护措施库 • 养护资金计划 • ……