基于支持向量机的水泥道面脱空检测与判定方法

针对高速弯沉仪检测数据的规律和特点,提出了基于支持向量机模型的水泥道面板底脱空检测方法。介绍了高速激光弯沉仪的系统组成及测量原理;对高速弯沉仪和重型落锤式弯沉仪进行了对比试验研究,分析了基于弯沉比的脱空判定方法对高速弯沉仪检测结果的适用性,基于支持向量机模型建立了道面板底脱空程度分类识别模型。结果表明:高速弯沉仪与重型落锤式弯沉仪对道面薄弱区段的识别结果显示较高的一致性;所建立的支持向量机脱空程度分类模型具有较好的综合性能,二分类和三分类均有较高的预测精度。

热风加热沥青路面冲击射流共轭传热特性

为提高热风加热沥青路面的就地再生加热效果,基于热风冲击射流对流换热和沥青路面内部导热的共轭传热过程,建立了热风加热沥青路面的冲击射流共轭传热理论模型,选取有限容积法得到了共轭传热模型的通用离散方程,采用压力-速度耦合半隐式算法(semi-implicit method for pressure linked equations,SIMPLE)获得了整个求解域内温度场分布,选取平均热流密度和平均换热系数反映沥青路面加热效果,通过正交试验研究了热风出口速度和热风出口温度对路面加热效果的影响程度。仿真和试验结果表明:理论计算与实验温度场分布趋势吻合度高,两者平均误差为8.4%;平均热流密度和平均换热系数在加热初期均从最大值急剧下降,而后下降幅度逐渐减小趋于平衡,两者的仿真计算与实验结果趋势相同,平均误差分别为6.4%和7.8%;热风出口速度和热风出口温度对平均热流密度均有显著影响,热风出口速度对平均换热系数有显著影响,热风出口温度对平均换热系数的影响相较于平均热流密度指标表现为不显著。研究结果为后续沥青路面就地热再生热风加热温度控制和加热器设计提供了理论依据。

基于红外图像时域特征的沥青混合料细观裂缝评价研究

为优化沥青混合料中细观裂缝的快速评价方法与效率,首先通过室内试验设计沥青混合料细观裂缝制备及其评价方法,采用线激光对试件进行扫描并采集红外图像,通过对红外图像数据分析,建立基于时间序列的温度区间特征追踪方法,进而计算温度区间特征面积及其扩散速率与线激光位移的热特性变化关系,最后对试件中的细观裂缝位置和宽度进行定量分析。研究表明,基于温度区间热效应的扩散速率,可以增强试件中细观裂缝的空间分辨率,同时随着线激光逐渐靠近裂缝,温度特征面积扩散速率明显表现出先降低后增加的趋势,说明试件裂缝处的热扩散能量逐渐降低并趋近于零,当线激光远离裂缝时,试件表面的热扩散速率又逐渐增加,体现出很强的细观裂缝热阻隔现象。结果表明,在裂缝处温度区间B、C的特征面积始终位处于特征曲线的最低波谷位置,且温度区间B的裂缝定位误差小于5.61%;同时,在可靠度水平为95%条件下,通过亚像素算法计算的裂缝特征面积宽度与裂缝宽度的相关性达到0.9952,预测裂缝宽度的相对误差不大于4.13%。该评价方法显示了基于时序特征的温度区间对不同细观裂缝宽度均具有显著的敏感性,可为车载移动式热成像技术自动化检测沥青路面裂缝的应用提供理论基础和借鉴。

基于热红外深度估计的路用骨料三维特征评价

为优化和实现复杂环境下路用骨料三维特征的快速识别,本文基于温度辅助增强骨料轮廓的思想,提出一种红外图像三维重建方法。首先通过计算不同关键筛孔骨料的点云数据,重建三维模型库。在此基础上,对三维模型的粒度特征、有向包围盒(Oriented bounding box,OBB)特征以及骨料针片状颗粒识别进行评价分析。结果表明,三维模型粒度与骨料粒径的相关系数达到0.9916,并且OBB尺度特征可以体现骨料三维尺寸信息,贴合误差小;相对传统二维识别算法,基于OBB尺度特征识别针片状颗粒的准确率提高12%,可为路用骨料特征评价的实际应用提供新思路。

长纤维抗裂复合封层机行走与撒(洒)布系统协同控制

为解决长纤维抗裂复合封层机在作业过程中出现的撒(洒)布不均匀问题,提出了一种模糊分数PID协同控制方法,采用分数阶PID控制器,实现了长纤维抗裂复合封层机行走与撒布系统的协同控制。结合模糊控制规则,对分数阶PID参数进行了在线实时优化,提升了系统的整体控制性能。通过Simulink仿真实验,对比了该方法与传统PID控制器的综合性能。结果表明:所提控制器在行走和撒布过程中的响应速度、超调量及稳态误差等方面均显著优于传统PID控制器;并通过实车试验平台,对所提控制方法进行了试验验证,成功实现了长纤维抗裂复合封层机行走过程中纤维、沥青、碎石的协同控制,为长纤维抗裂复合封层机的行走与撒(洒)布系统协同控制领域提供了新的研究思路。

基于DTW算法的沥青老化红外光谱相似度评价

为了优化沥青老化特征的快速评价方法与效率,基于动态时间规整(dynamic time warping, DTW)算法优化不同老化程度的沥青红外光谱信息评价方法,提出了老化沥青光谱信息相似度SIS评价指标。研究表明,基于DTW算法的最小规整距离可以体现老化沥青中所有化学组成结构累计变化信息量,进而表明沥青的热氧老化程度。沥青相似度(spectral information similarity, SIS)与主要特征峰(亚砜基、羰基)的相关系数不低于0.954 4,与沥青的老化程度具有很强的相关性;并且相对于单一组分特征评价指标,SIS指标的离散系数可以降低92%,显著降低红外光谱规律评价结果的误判概率。说明通过与单一组分的定性评价结合使用,SIS指标可作为评价沥青老化程度的判别依据,且该评价方法也可为光谱信息的相似性鉴别与归类研究提供参考与借鉴。

SBR/PP复合改性沥青流变性及相容性分析

为分析复合聚合物改性沥青的流变性及相容性,将丁苯橡胶粉末与废旧聚丙烯颗粒共混制备SBR/PP颗粒,采用频率扫描试验、多应力蠕变恢复试验,研究了不同配比设计因素的SBR/PP颗粒对沥青流变性的影响,并基于Cole-Cole图和微观结构图像研究SBR/PP颗粒与沥青的相容特性。结果表明,橡塑比对改性沥青的流变性及相容性具有显著影响,复合颗粒中添加1.5%相容剂和0.5%抗氧剂后,SBR/PP颗粒在沥青相中分散得更加均匀,形成一种更理想的微观结构。通过SBR/PP颗粒的配比设计可以使改性沥青的弹性恢复率提高38%,不可恢复蠕变柔量、软化点差值分别降低54%、36%,并且Cole-Cole图的半圆弧形曲线能够体现SBR/PP改性沥青两相结构的相容特性,可作为评价聚合物改性沥青相容性的辅助指标。

基于RF算法的橡胶沥青性能时程回归模型

为了加强橡胶沥青在应用过程中的质量控制,首先建立橡胶沥青针入度、软化点、延度、蠕变恢复率、应变恢复率相对差异和低温劲度模量等评价指标样本集,通过可视化统计方法分析橡胶沥青性能时程的变化规律,并基于随机森林(random forest,RF)算法建立橡胶沥青性能时程归类决策模型。结果表明:随着储存时程的延长,橡胶沥青的性能一直处于循环变化阶段,当储存时程大于4 h时,其性能平均降低幅度达79%,且性能时程分布分割现象显著;采用RF算法预测的橡胶沥青性能时程回归值与真实值的拟合准确度达90%以上,相关系数为0.9962,模型平均绝对误差(mean absolute error,MAE)为0.0867 h,均方误差(mean square error,MSE)为0.0168 h2。RF模型的预测回归效果理想,可快速评价施工过程中橡胶沥青性能时程变化,为橡胶沥青的质量控制提供决策。

乳化沥青-水泥复合胶浆稠度研究

目的研究乳化沥青-水泥复合胶浆的稠度性质,为乳化沥青混合料性能优化提供科学依据.方法采用自主研发的新型稠度测试仪,探究了水泥与乳化沥青不同用量比对复合胶浆稠度的影响,在此基础上,分析了水泥对乳化沥青-水泥复合胶浆稠度的贡献率.结果水泥与乳化沥青用量比为22%时,其胶浆稠度达到最大值,表现出较强的黏韧性;在25℃和45℃测试条件下,水泥稠度贡献率分别为65.5%和55.5%,且25℃测试条件下水泥对沥青黏结成膜状态的促进作用及其胶浆稠度的贡献程度更加显著.结论水泥和乳化沥青这两种胶结材料相互影响和制约,水泥水化物结构不仅对胶浆稠度具有提升作用,还对乳化沥青黏结成膜作用的优化具有一定的贡献.

热风加热沥青路面的湍流共轭传热与温度场预测

为了揭示沥青路面传热机理,研究了热风冲击射流对流换热和沥青路面内部导热的共轭传热过程,建立了热风加热沥青路面的冲击射流湍流共轭传热理论模型,采用大涡模拟研究了沥青路面温度场分布,获得了沥青路面温度场样本数据.利用本征正交分解法(POD)对温度场样本数据进行降阶处理,选取径向基函数插值方法,预测出了沥青路面温度场分布.仿真和实验结果表明:热风加热沥青路面冲击射流的湍流模型计算结果与实验温度的平均误差为5.4%;温度场预测精度随着选取模态阶数的增大而增强,采用POD分解与径向基函数插值方法计算温度场耗时仅为数值计算时间的0.63%,实现了沥青路面温度场快速且高精度的预测.

橡胶沥青的微观表征方法及其微观特性综述

橡胶沥青是将废旧轮胎加工为橡胶粉粒,并在充分拌合的高温条件下与基质沥青充分溶胀反应后形成改性沥青胶结材料,其是较为理想的环保型路面材料,已成为当前公路工程材料领域的研究热点。橡胶沥青力学性能的研究已经相对比较成熟,特别是基于力学指标研究橡胶沥青的生产工艺、应用技术也已非常普遍。目前橡胶沥青的力学指标体系主要有分级指标、高温稳定性指标、低温抗裂性指标、耐老化性指标。研究表明胶粉的加入使橡胶沥青的针入度变小,软化点提高,黏度增加;动态剪切流变试验则表明,胶粉对沥青高温性能的改性效果非常显著,其高温分级比基质沥青提高2~3级,同时也赋予橡胶沥青优良的低温抗裂性能以及良好的弹性。对橡胶沥青的改性机理研究及储存稳定性还需进一步的系统深入研究。由于沥青是由多种化合物组成的混合物,轮胎胶粉则是由天然橡胶或者人工合成橡胶、硫磺、碳黑、增塑剂和抗氧化剂组成,两者高温混溶后,相互作用十分复杂。鉴于当前研究条件的限制,仅通过力学指标很难全面阐述其微观作用机理。因此,通过微观表征方法来分析橡胶沥青的改性机理已成为其主要研究方向。谱学分析方法便于分子结构定性分析,并可以有效对目标混合物进行分离,从而清晰地描绘出表征对象微观结构特征及其组成分布情况;此外,采用微观显微技术则可以对橡胶粉以及橡胶沥青的形态学进行研究。基于此,本文详细介绍谱学分析方法和微观形貌分析方法等微观表征技术在橡胶沥青改性机理研究中的应用情况,并通过谱学分析方法以及微观形貌分析法来总结橡胶沥青改性机理的研究进展,从微观尺度进一步阐述橡胶沥青的评价方法,可为橡胶沥青微观表征方法的合理运用提供参考借鉴。

SBR/PP复合颗粒改性沥青及其混合料性能研究

为提高沥青及其混合料的综合使用性能,将丁苯橡胶粉末与废旧聚丙烯颗粒共炼制备SBR/PP热塑性弹体颗粒,研究不同橡塑比及掺量的SBR/PP热塑性弹体对改性沥青高低温流变性能的影响及其混合料的高温抗变形能力、低温抗开裂能力和水稳性能。结果表明,与SBR改性沥青相比,SBR/PP热塑性弹体能够显著提高改性沥青的高温抗车辙能力及高温稳定性;在橡塑比为5∶5时,PG分级的综合流变性能得到提高,不同掺量改性沥青混合料的低温性能得到改善,以及抗水损害能力显著提升。

基于主成分分析法的乳化沥青残留物综合性能评价

为评价高温蒸发方法和低温蒸发方法对乳化沥青综合性能的影响,采用动态剪切流变仪和低温测力延度仪分别对不同乳化沥青残留物进行力学性能研究,并利用主成分分析法建立乳化沥青蒸发残留物综合性能评价模型。试验表明,高低温蒸发方法都会对沥青造成老化,而高温蒸发方法会造成部分聚合物的降解,在一定程度上影响到乳化沥青残留物的实际性能评价,而低温蒸发方法能够最大程度避免SBR改性剂和乳化剂的破坏。在此基础上采用主成分分析法得出,高低温蒸发方法对乳化沥青蒸发残留物综合性能的影响占到11.312%,说明这两种蒸发方法对其综合性能的影响没有显著差别,而其中低温蒸发乳化沥青残留物的综合性能得分相对较高,更能客观反映乳化沥青的实际性能。

基于dropout-MC递归神经网络的锂电池剩余寿命预测

为保障电动车辆的可靠性和安全性,提出了一种dropout Monte Carlo(dropout-MC)递归神经网络的锂离子动力电池系统的剩余寿命(RUL)预测方法。以等电压充电时间间隔作为间接健康因子,考虑外部干扰和容量再生现象的影响,以变分模态分解(VMD)来获得电池退化趋势。以改进的递归神经网络模型——长短时间序列(LSTM)来获得剩余寿命预测。以dropout-MC采样方法来表征锂离子电池剩余寿命的不确定性,并获得锂离子电池RUL的95%置信区间。结果表明:相较于传统的极限学习机(ELM)方法和非线性自回归神经网络(NARX)方法,该文方法的剩余寿命预测性能指标均低于2.4%。因而,该方法具有优越的预测性能,且获得预测的置信区间。

水固化型聚合物改性乳化沥青混合料性能研究

为提高常温拌合乳化沥青混合料的工作性能和路用性能,采用拌合试验、劈裂试验及间接拉伸疲劳试验研究了水固化型聚氨酯预聚体改性乳化沥青混合料的拌合和易性及力学性能。试验表明,水固化型聚氨酯预聚体改性乳化沥青混合料具有良好的拌合和易性,以及优于SBR改性乳化沥青混合料的拌和效果,同时水固化型聚氨酯预聚体的加入也有利于乳化沥青破乳后混合料早期强度的形成,从而提高乳化沥青混合料的早期劈裂强度及水稳定性。此外,为使该沥青混合料具有良好的抗疲劳性能,推荐聚氨酯预聚体改性材料的掺量为总用水量的40%~50%。研究表明,临界应变能密度与抗疲劳评价指标具有显著的相关性,在有限的试验条件下,可以通过综合力学性能评价指标(临界应变能密度)可以快速分析乳化沥青混合料的抗裂能力及抗疲劳性能,有利于指导室内评价研究。

矿粉-乳化沥青胶浆对沥青路面裂缝修复愈合的影响

针对乳化沥青用作沥青路面裂缝修复愈合存在着粘结强度差、高温下易流淌、封缝防水效果差、自愈合速度慢等问题,将不同类型和掺量的矿粉与乳化沥青混合形成矿粉-乳化沥青胶浆,通过其黏度随时间的变化规律和蒸发残留物DSR试验揭示了矿粉添加后对乳化沥青黏度和高温性能的影响,并建立了基于时间的黏度变化模型,以此评价用于灌缝时乳化沥青的破乳时间。进行了裂缝浸水量试验、劈裂强度试验,从宏观上验证了矿粉-乳化沥青胶浆的防水封缝效果、自愈合速度等性能,以此确定矿粉最佳掺量。试验结果表明:矿粉-乳化沥青胶浆的初始黏度相对较低,随着时间推移,黏度增长速度变快,最后逐步稳定,黏度提高近23 Pa·s,建立的龚帕斯模型可准确预测完全破乳时间,为准确确定通车时间建立基础;高温下(60℃)抗车辙因子达到837.8 Pa,裂缝间浸水量几乎为零,高温稳定且受水损坏侵蚀影响小,在对裂缝粘结的同时可有效填充裂缝,阻止水的进一步下渗,大大减缓路面的水损坏进程;沥青混合料的愈合速度成倍提高,石灰岩和玄武岩的矿粉-乳化沥青胶浆的愈合指数A可分别达到62.9%和76.1%,有利于早期强度的形成,综合确定0.9为最佳粉胶比;中性性质的玄武岩矿粉相对于石灰岩矿粉比表面积大、电位低,因此各项性能相对较优。

基于主成分分析法评价乳化沥青混合料的压实特性

为评价乳化沥青混合料压实时机对其压实特性的影响,分析了不同压实等待时间下乳化沥青混合料试件的空隙率、失水率、流失浆液油水比、波速、间接拉伸模量及车辙试验的变化规律。试验结果表明,适当延长压实等待时间有利于提高乳化沥青混合料压实度及强度,但不能过多提前或延迟压实时间,否则会对混合料强度造成不利影响。应用主成分分析方法表明,评价指标声波波速与间接拉伸模量对混合料主成分PC1的评价效果相当,利用声波技术可以反映出混合料内部孔隙及含水量特征;并通过建立乳化沥青混合料主成分综合得分评价模型,表明压实等待时间对于路面最终的压实度和力学性能有着显著影响,综合考虑推荐合理的压实等待时间为30~50 min。

基于DTW算法的复合改性沥青相容性评价研究

为优化改性沥青的相容性评价方法,首先通过配比设计建立不同的丁苯橡胶/聚丙烯(SBR/PP)复合改性沥青测试样本,根据改性沥青线性粘弹性范围内的松弛及蠕变特性,采用高温频率扫描试验的复数模量构建改性沥青的Cole-Cole曲线,并基于DTW算法优化Cole-Cole曲线评价方法,提出不同复合改性沥青的相对相容性指数(RCI)。结果表明:随着橡塑比的增加,聚合物与沥青的相容性逐渐降低,而相容剂可以促进聚合物在沥青体系中均散,改善其相容特性,其最大提升幅度为19%。同时,通过显微结构可以验证,最小规整距离与测试频率的关系曲线可以判断聚合物相结构在沥青体系中的分布状态,试样A(7∶3)中SBR处于分散状态,试样A(3∶7)中PP可形成一定的连续相结构,也表明RCI指标的合理性,能够作为评价复合改性沥青相容性的指标,该评价方法可为复合材料的相容性研究提供借鉴。

乳化沥青颗粒粒度分析试验研究

乳化沥青颗粒粒径大小及分布是乳化沥青的一项关键参数,利用乳化沥青颗粒粒度分析仪可方便、准确地观测乳化沥青的颗粒粒径、分布情况及破乳变化过程。选用部分道路石油沥青和乳化剂制备乳化沥青样品,采用乳化沥青颗粒粒度分析仪对乳化沥青的颗粒粒径及分布进行试验分析,并观测乳化沥青的破乳过程,分析乳化沥青颗粒粒径及分布均匀性对乳化沥青的储存稳定性等的影响。

车载液压发电控制系统的设计与应用

为了解决公路日常养护施工设备在野外作业时的用电需求,如夜间抢修照明、坑槽切除修补、标牌和护栏的维修等,设计了一款车载液压发电控制系统,以期给公路养护施工设备供电。该系统通过发动机取力器将动力传递给液压泵,液压泵驱动液压发电机进行发电,控制系统采用PID控制方法进行控制。试验结果表明:该液压发电系统的发电品质满足国家标准GJB 235A—1997规定的Ⅲ类电站要求。