以車載藍光雷射建構國道鋪面抗滑值與二維紋理之關聯模型

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陳韋伃(Wei-Yu Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

以車載藍光雷射建構國道鋪面抗滑值與二維紋理之關聯模型
(Establishing Correlation Model between 2D Pavement Texture and Skid Number in Taiwan Freeway Using Vehicle Mounted Blue-Ray Laser CCD)

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摘要(中)

鋪面抗滑能力為影響行車安全主要因素之一，因此針對鋪面抗滑力進行例行性檢測與監控是相當重要的，本研究利用自行開發之智慧型藍光2D Laser CCD鋪面檢測車，於國道三號關西段北上89k-83k外車道收集紋理資料，並與鎖輪式抗滑拖車量測之抗滑值(Skid Number, SN)進行關聯性分析，根據線性迴歸分析結果發現藍光雷射鋪面檢測車於量測時速為90kph時擁有最佳關聯性，相關係數(γ)=0.9為高度正相關；利用遺傳規劃法進行非線性預測其驗證階段之R2=0.7為高度解釋能力，表示於高速量測之紋理值與鋪面抗滑值具高度解釋程度，誤差量評估部分，訓練階段之平均絕對誤差百分比(Mean Absolute Percentage Error, MAPE)為2.75%；驗證階段則降低至2.59%，表示後續若作為預測使用，則可產生較高的準確度。本研究亦探討102年國道一號鋪面抗滑值(SN)與A2類事故傷亡數之相關性分析，根據傷亡數累積事故百分比發現當SN值大於48時至少可避免68%的A2類車禍事故發生率，SN值大於52.5可避免95%的A2類車禍事故發生率，當SN大於56.5時則可避免99.7%的A2類事故，藉由此A2類事故預防率區間訂定一國道鋪面抗滑門檻值，並建構台灣國道事故預防之鋪面抗滑門檻值與鋪面紋理值關聯預測模型。

摘要(英)

Pavement skid resistance plays an important role in safety driving. Therefore, the routine inspection and monitoring for pavement skid resistance is very important. This study used the self-developed intelligent Blu-ray 2D Laser CCD pavement inspection vehicle to collect the pavement texture data of outer lane at National freeway No.3 Guanxi section (89k-83k), and analyzed the correlation with the Skid Number (SN) of Locked-Wheel Trailer. The results of linear regression showed that the relevance has its best result at 90kph, the correlation coefficient (γ)=0.9.The results of Genetic Programming (GP) mentioned that the validation R2 is 0.7 which has high explanatory power, it represents that the correlation between pavement skid number and pavement texture by using high speed measurement is highly related. The amount of error evaluation, the Mean Absolute Percentage Error (MAPE) of training period is 2.75%, and validation period decrease to 2.59%, it means that the accuracy is high when used to predict future values.This study also investigated the correlation between pavement skid number (SN) at National Freeway No.1 and the number of A2 class accident casualties in 2013. According to the cumulative percentage of accident casualties, data showed that at least 68% A2 accident incidence can be avoided when SN is greater than 48, and 95% A2 accident incidence can be dodged when SN is greater than 52.5, 99.7% A2 accident incidence can be precluded when SN is greater than 56.5. A threshold of freeway pavement skid number can be set up according to the A2 accident prevention rate, and establish the forecast model between pavement skid number of A2 accident prevention and pavement texture in Taiwan freeway.

關鍵字(中)

★ 鋪面紋理
★ 藍光雷射
★ 鋪面抗滑能力

關鍵字(英)

★ Pavement Texture
★ Blue-Ray Laser
★ Pavement Skid Resistance

論文目次

目錄 I
圖目錄 III
表目錄 VII
第一章緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2研究目的 1
1.3研究內容及方法 2
1.4研究流程 4
第二章文獻回顧 5
2.1鋪面紋理定義 5
2.1.1鋪面紋理基本特性 6
2.1.2鋪面紋理量測儀器 9
2.1.3紋理參數指標 16
2.2鋪面紋理與抗滑力關聯分析 22
2.2.1雷射於鋪面紋理量測 22
2.2.2鋪面紋理與抗滑力之關聯性 26
2.2.3抗滑力與行車安全之關聯性 31
2.3人工智慧統計預測模型應用 34
2.4鋪面紋理相關文獻小結 37
第三章研究方法 38
3.1智慧型藍光2D Laser CCD鋪面檢測車系統開發 38
3.1.1鋪面檢測車儀器驗證 43
3.1.2實驗參數介紹 47
3.1.3國道紋理量測規劃 50
3.2國道肇事率與抗滑值關聯分析 51
3.2.1台灣高速公路交通事故現況分析 52
3.2.2停車視距定義 55
3.2.3國內外鋪面抗滑值標準 57
3.3鋪面紋理與抗滑值關聯模型 59
3.3.1遺傳規劃法 59
3.3.2簡單迴歸分析(Simple Regression Analysis) 61
3.3.3相關性分析(Correlation Analysis) 63
第四章研究結果與分析 64
4.1智慧型藍光2D Laser CCD鋪面檢測車系統驗證結果 64
4.1.1位移感測器靜態高程校正結果分析 64
4.1.2智慧型藍光2D Laser CCD鋪面檢測車動態驗證分析 65
4.2建構鋪面紋理與抗滑值關係式 74
4.2.1線性迴歸分析結果 74
4.2.2遺傳規劃法分析結果 77
4.3國道抗滑值(SN)與車禍事故關聯分析結果 78
4.3.1 A1類事故與國道抗滑值(SN)關聯性分析 78
4.3.2 A2類事故與國道抗滑值(SN)關聯性分析 80
4.3.3 A2類事故(停車視距)與國道抗滑值(SN)關聯性分析 82
4.4建構國道鋪面抗滑門檻值與鋪面紋理之預測關聯模型 88
第五章結論與建議 91
5.1結論 91
5.2建議 93
參考文獻 94

參考文獻

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指導教授

陳世晃、林志棟(Shih-Huang Chen Jyh-Dong Lin)

審核日期

2016-7-25

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