基于复合分形的路面抗滑随机森林评估模型

作     者：彭毅 张政奇 李强 杨广伟 PENG Yi;ZHANG Zhengqi;LI Qiang;YANG Guangwei

作者机构：重庆交通大学交通运输学院重庆400074 重庆交通大学交通土建工程材料国家地方联合工程研究中心重庆400074 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 俄克拉荷马州立大学土木与环境工程学院美国俄克拉荷马斯蒂尔沃特74078-5013 

出 版 物：《应用数学和力学》 (Applied Mathematics and Mechanics)

年 卷 期：2024年第45卷第4期

页      面：443-457页

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金(52208425) 重庆市博士后自然科学基金(cstc2021jcyj-bshX0113) 中国博士后面上项目地区基金(2021M693918) 

主　　题：道路工程 路面纹理 抗滑性能 分形维数 随机森林 

摘      要：路面抗滑性能直接影响着道路交通安全,而基于路表纹理特征的路面抗滑性能评估方法目前存在着可解释性差、准确度不高的问题.该研究使用精度为0.05 mm的便携式三维激光表面分析仪采集了185组路面纹理数据,通过动态摩擦因数测试仪获得了相应路段0~80 km/h速度范围内的路面摩擦数据,构建了综合表征路面纹理空间、横剖、深度方向复杂度的复合分形维数指标,建立了10 km/h和70 km/h速度下的路面抗滑性能随机森林评估模型.研究结果表明:复合分形维数具备独立描述纹理复杂程度的能力,但与路面动态摩擦因数之间不存在线性关系;复合分形维数对70 km/h速度下动态摩擦因数预估的准确度为0.78,可用于评价轮胎橡胶快速滑动状态下的路面抗滑性能;复合分形指标中的空间、横剖、表层、浅层、深层剖面分形特征共同影响着路面抗滑性能,在进行路面纹理形貌评价时,应从多种空间视角下进行纹理特征综合分析.