機場道面使用性能預測的混合效應模型.pdf

1、道面使用性能預測模型是現代道面管理系統(tǒng)的核心組成部分，它直接影響著道面管理活動中許多關鍵決策。然而，用于建模型和參數估計的觀測數據由描述道面?zhèn)€體差別的特征變量數據和描述道面?zhèn)€體性能衰變的時間序列數據兩部分組成，而通常情況下觀測的道面區(qū)域多、特征復雜，個體時間序列數據非常有限，呈典型的分層非平衡結構特征。對此，傳統(tǒng)建模方法和統(tǒng)計技術難以獲得滿意結果，甚至會導致錯誤結論。因此，采用現場觀測歷史數據建立道面性能預測模型一度受到挑戰(zhàn)。本文針對我

2、國道面使用性能歷史數據涉及區(qū)域廣、觀測序列短等突出問題，分析數據細節(jié)特征，以經驗回歸為基礎，應用混合效應模型統(tǒng)計技術，分別建立確定型回歸模型和馬爾可夫概率預測模型。主要內容如下：
　　 (1)選取國際廣泛應用的道面狀況指數(PCI)作為預測指標，收集大量道面損壞調查現場觀測數據。詳細分析了水泥道面損壞調查單元尺寸、形狀劃分方案以及主導損壞類型程度識別偏差對道面單元和區(qū)域PCI計算結果的影響，分析道面損壞狀況人工調查過程中產生的P

3、CI誤差，明確PCI指標的客觀性和穩(wěn)定性。
　　 (2)以三階多項式作為道面?zhèn)€體預測模型期望函數，同時建立道面結構厚度和交通量等特征變量與個體模型參數的回歸關系，通過分層參數結構形式聯結成線性混合效應模型。通過混合效應模型中固定效應和隨機效應捕獲分層數據異質性，從而充分整合個體觀測數據信息，并依靠收縮估計方法改進某些時間序列較少的道面?zhèn)€體模型參數的估計，提高參數估計的穩(wěn)定性。
　　 (3)以雙參數非線性方程作為道面?zhèn)€體預

4、測模型期望函數，以道面結構厚度和交通量作為參數解釋變量，建立非線性混合效應模型，針對“白+黑”道面區(qū)域數據少的情況，結合剛性道面觀測數據信息，應用混合效應模型和聯合估計兩種統(tǒng)計方法，實現“白+黑”道面預測模型的參數估計，拓寬了預測模型的應用范圍。
　　 (4)應用Logistic回歸方程建立動態(tài)馬爾可夫狀態(tài)轉移概率與道面厚度H、交通量LogN、道面使用時間t及當前狀態(tài)等級CR等變量的關系。在此基礎上采用隨機截距描述道面?zhèn)€體間的異