基于机器学习的沥青路面国际平整度指数预测
CSTR:
作者:
作者单位:

1.新疆大学 建筑工程学院,乌鲁木齐 830046;2.清华大学 土木工程系,北京 100084

作者简介:

付东雷(1995—)男,硕士研究生,主要从事机器学习在路面的应用,(E-mail)249334058@qq.com。

通讯作者:

呙润华,男,副教授,博士生导师,(E-mail)guorh@tsinghua.edu.cn。

中图分类号:

U416.221

基金项目:

清华大学-丰田联合研究院跨学科专项(041911062)。


Application of machine learning for predicting the IRI of asphalt pavements
Author:
Affiliation:

1.School of Architecture and Engineering, Xinjiang University, Urumqi 830046, P. R. China;2.Department of Civil Engineering, Tsinghua university, Beijing 100084, P. R. China

Fund Project:

Supported by Tsinghua-Toyota Joint Research Institute Cross Discipline Program(041911062).

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    摘要:

    基于机器学习算法,选用路面结构因素、性能因素、环境因素和交通因素等多种影响因素作为输入变量,对国际平整度指数进行预测。国际平整度指数和影响因素均来源于LTPP数据库(long-term pavement performance,LTPP)和中国实际道路数据,选用路段为结构层未发生改变的沥青路段。经过筛选后的总样本数量为3 066个,按照交叉验证和网格搜索相结合的方法选取最佳参数。使用神经网络、支持向量机和XGBoost对国际平整度指数进行预测,比较了3种机器学习算法测试集的R2值,均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)。根据3种对比结果可知,XGBoost的预测效果最好,R2值为0.96,RMSE的值为0.08,MAE的值为0.05。使用XGBoost对影响因素重要性进行排序,其中初测国际平整度值的重要性最高。结果表明,XGBoost能够准确预测沥青路面国际平整度值,为路面管理系统提供模型参考。

    Abstract:

    This study applies machine learning techniques to predict the international roughness index (IRI) of asphalt pavement using structural, performance, environmental, and traffic-related variables. Data were obtained from the long-term pavement performance (LTPP) database and Chinese pavement datasets, with 3 066 asphalt pavement sections (construction number =1) selected for analysis. Model parameters were optimized using cross-validation combined with grid search. Considering the selected factors,three machine learning models,namely artificial neural networks(ANN), support vector machines (SVM), and XGBoost, were employed to predict IRI. Their performance was evaluated using R2, root mean square error (RMSE) and mean absolute error (MAE). The results show that XGBoost achieved the best predictive performance (R2 = 0.96, RMSE=0.08, MAE=0.05). Feature importance analysis based on XGBoost indicates that the initial IRI is the most influential factor. These results show that XGBoost can accurately predict asphalt pavement IRI and provide a reference model for pavement management systems.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

付东雷,呙润华,王静怡.基于机器学习的沥青路面国际平整度指数预测[J].重庆大学学报,2026,49(5):118-125.

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  • 收稿日期:2025-12-06
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  • 在线发布日期: 2026-05-22
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