Optymalizacja współczynników modelu BELLS3 w celu zwiększenia precyzji obliczeń temperatury warstw asfaltowych w pomiarach FWD i TSD

Jacek Sudyka; Tomasz Mechowski; Przemysław Harasim; Mirosław Graczyk; Andrzej Matysek

doi:10.7409/rabdim.024.021

Opublikowane: 2024-12-17

Tom 23 Nr 4 (2024)

Optymalizacja współczynników modelu BELLS3 w celu zwiększenia precyzji obliczeń temperatury warstw asfaltowych w pomiarach FWD i TSD

Jacek Sudyka

, Tomasz Mechowski

, Przemysław Harasim

, Mirosław Graczyk

, Andrzej Matysek

Dział: Artykuły

https://doi.org/10.7409/rabdim.024.021

Abstrakt

W artykule omówiono proces optymalizacji modelu BELLS3, służącego do prognozowania temperatury warstw asfaltowych, szczególnie w pomiarach ugięć na polskich drogach. Model BELLS3, oparty na danych z programu Long-Term Pavement Performance, jest popularnym narzędziem umożliwiającym szybkie i bezkontaktowe oszacowanie temperatury warstw asfaltowych na różnych głębokościach. Jednakże jego dokładność może być ograniczona w kontekście lokalnych warunków klimatycznych, które różnią się od tych uwzględnionych w oryginalnym modelu. W pracy przeprowadzono analizę weryfikacyjną, testując model na danych z pomiarów FWD, a następnie dokonano jego optymalizacji za pomocą metody najmniejszych kwadratów (MNK). To podejście dało niewielką poprawę dokładności (zaledwie o 1%) przy jednoczesnej redukcji błędu do 2,12°C. Dlatego zdecydowano o rozszerzeniu analizy o zastosowanie metody uczenia maszynowego (MARS), która pozwala na uzyskanie postaci jawnej modelu. Rozwiązanie to poprawiło dokładność o 6%, redukując błąd do 1,84°C. Na tej podstawie zasugerowano dalsze badania nad modelami hybrydowymi i opartymi na sztucznej inteligencji, które mogłyby zwiększyć skuteczność prognozowania temperatury warstw asfaltowych w lokalnych warunkach klimatycznych.

Słowa kluczowe:

BELLS3, FWD, nawierzchnia, temperatura, TSD, ugięcia, walidacja

Podobne artykuły

Seoyoung Cho, Éva Lakatos, Analiza MES i zmęczeniowa nawierzchni podatnych na podstawie modelowania rozkładu temperatury , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 21 Nr 2 (2022)
Parth Panchmatia, Michał A. Glinicki, Jan Olek, Wpływ składu mieszanki na właściwości termiczne betonu oraz parametry funkcjonalne nawierzchni sztywnych , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 13 Nr 3 (2014)
Mirosław Graczyk, Józef Rafa, Leszek Rafalski, Adam Zofka, Nowe rozwiązanie analityczne zadania przepływu i refrakcji ciepła w nawierzchni warstwowej , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 13 Nr 1 (2014)
Piotr Radziszewski, Jerzy Piłat, Michał Sarnowski, Karol J. Kowalski, Jan B. Król, Wpływ wysokiej temperatury na właściwości materiałów stosowanych w konstrukcjach asfaltowych nawierzchni mostowych , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 14 Nr 3 (2015)
Roman Nagórski, Krzysztof Błażejowski, Magdalena Nagórska, Analiza porównawcza ugięć i odkształceń dwóch nawierzchni drogowych o dużym obciążeniu ruchem , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 14 Nr 1 (2015)
Marcin Błaszczak, Karol J. Kowalski, Jan Król, Metoda oceny współczynnika tarcia, głębokości makrotekstury i poziomu dźwięku za pomocą analizy obrazu pola kontaktu opony z nawierzchnią , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 14 Nr 2 (2015)
Andrzej Pożarycki, Przemysław Górnaś, Romuald Sztukiewicz, Zastosowanie fal mechanicznych i elektromagnetycznych w zintegrowanym systemie oznaczania nośności nawierzchni , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 16 Nr 2 (2017)
Jacek Sudyka, Przemysław Harasim, Monika Kowalska-Sudyka, Tomasz Mechowski, Kontrola jakości pomiarów realizowanych ugięciomierzem TSD na sieci drogowej , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 20 Nr 4 (2021)
Mirosław Graczyk, Józef Rafa, Adam Zofka, Modelowanie nawierzchni z wykorzystaniem metod homogenizacji mechanicznej i termicznej układów warstwowych , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 17 Nr 2 (2018)
Malwina Spławińska, Piotr Zieliński, Piotr Burnos, Wpływ zmienności natężeń ruchu pojazdów ciężkich oraz temperatury na trwałość zmęczeniową konstrukcji nawierzchni drogowej , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 14 Nr 2 (2015)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >>

Możesz również Rozpocznij zaawansowane wyszukiwanie podobieństw dla tego artykułu.

Inne teksty tego samego autora

Mirosław Graczyk, Marcin Gajewski, Radosław Szczerba, Analiza statyczna dyblowanej betonowej nawierzchni lotniskowej z uwzględnieniem zjawiska curlingu płyt , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 15 Nr 2 (2016)
Artur Zbiciak, Mirosław Graczyk, Kazimierz Józefiak, Karol Brzeziński, Rafał Michalczyk, Ocena wpływu parametrów geometrycznych płyty betonowej na rozkład naprężeń w konstrukcji nawierzchni drogowej , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 18 Nr 3 (2019)
Mirosław Graczyk, Artur Zbiciak, Kazimierz Józefiak, Projektowanie konstrukcji nawierzchni lotniskowych z wykorzystaniem metod analitycznych i MES , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 14 Nr 2 (2015)
Mirosław Graczyk, Józef Rafa, Leszek Rafalski, Adam Zofka, Nowe rozwiązanie analityczne zadania przepływu i refrakcji ciepła w nawierzchni warstwowej , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 13 Nr 1 (2014)
Mariusz Urbański, Jacek Sudyka, Katarzyna Grondys, Ocena ekspercka zarządzania infrastrukturą drogową , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 20 Nr 4 (2021)
Mirosław Graczyk, Józef Rafa, Adam Zofka, Modelowanie nawierzchni z wykorzystaniem metod homogenizacji mechanicznej i termicznej układów warstwowych , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 17 Nr 2 (2018)
Jacek Sudyka, Przemysław Harasim, Monika Kowalska-Sudyka, Tomasz Mechowski, Kontrola jakości pomiarów realizowanych ugięciomierzem TSD na sieci drogowej , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 20 Nr 4 (2021)
Przemysław Harasim, Marcin Gajewski, Badania wpływu nierówności nawierzchni na zmiany nacisków osi pojazdów ciężkich z wykorzystaniem ugięciomierza TSD , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 20 Nr 4 (2021)
Mirosław Graczyk, Danuta Bebłacz, Beton wałowany z wykorzystaniem kruszywa z recyklingu do wykonywania nawierzchni dróg lokalnych , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 22 Nr 4 (2023)
Dariusz Sybilski, Tomasz Mechowski, Przemysław Harasim, Ocena połączenia międzywarstwowego nawierzchni ugięciomierzem FWD , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 6 Nr 2 (2007)

1 2 > >>

Pobierz pliki

PDF

Zasady cytowania

Sudyka, J., Mechowski, T., Harasim, P., Graczyk, M., & Matysek, A. (2024). Optymalizacja współczynników modelu BELLS3 w celu zwiększenia precyzji obliczeń temperatury warstw asfaltowych w pomiarach FWD i TSD. Roads and Bridges – Drogi I Mosty, 23(4), 437–456. https://doi.org/10.7409/rabdim.024.021

Cited by / Share

Licencja

Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe.

Bibliografia

Sudyka J., Harasim P., Kowalska-Sudyka M., Mechowski T.: Quality control of traffic speed deflectometer measurements on road network. Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 20, 4, 2021, 441-450, DOI: 10.7409/rabdim.021.026 DOI: https://doi.org/10.7409/rabdim.021.026
Google Scholar

Deep P., Andersen M.B., Rasmussen S., Marradi A., Thom N.H., Presti D.L.: Simulating deflection of a jointed rigid pavement under rolling wheel deflectometer (RAPTOR) loading. In: Raab C. (eds) Proceedings of the 9th International Conference on Maintenance and Rehabilitation of Pavements – Mairepav9. Lecture Notes in Civil Engineering, Springer, Cham, 76, 2020, 859-870, DOI: 10.1007/978-3-030-48679-2_80 DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-48679-2_80
Google Scholar

Zofka A., Sudyka J., Maliszewski M., Harasim P., Sybilski D.: Alternative approach for interpreting traffic speed deflectometer results. Journal of the Transportation Research Board, 2457, 1, 2014, 12-18, DOI: 10.3141/2457-02 DOI: https://doi.org/10.3141/2457-02
Google Scholar

Graczyk M., Zofka A., Rafa J., Sudyka J.: Analytical solution of pavement deflections and its application to the TSD measurements. Transport Research International Documentation, Proceedings of 26th ARRB Conference – Research driving efficiency, Sydney, New South Wales, 2014
Google Scholar

Lukanen E.O., Stubstad R., Briggs R.: Temperature predictions and adjustment factors for asphalt pavement. Turner-Fairbank Highway Research Center, Publication no. FHWA-RD-98-085, McLean, VA, USA, 2000
Google Scholar

Gedafa D.S., Hossain M., Romanoschi S.A.: Perpetual pavement temperature prediction model. Road Materials and Pavement Design, 15, 1, 2014, 55-65, DOI: 10.1080/14680629.2013.852610 DOI: https://doi.org/10.1080/14680629.2013.852610
Google Scholar

Alavi M.Z., Pouranian M.R., Hajj E.Y.: Prediction of asphalt pavement temperature profile with finite control volume method. Journal of the Transportation Research Board, 2456, 1, 2014, 96-106, DOI: 10.3141/2456-10 DOI: https://doi.org/10.3141/2456-10
Google Scholar

Ntramah S., Tutu K., Tuffour Y., Adams C.A., Adanu E.: Evaluation of selected empirical models for asphalt pavement temperature prediction in tropical climate: The case of Ghana. Sustainability, 15, 22, 2023, Article ID: 15846, DOI: 10.3390/su152215846 DOI: https://doi.org/10.3390/su152215846
Google Scholar

Sedighian-Fard M., Solatifar N.: Development of a non-linear regression-based model for prediction of depth temperature of asphalt layers using LTPP data – case study: Ohio, USA. Transportation Engineering Quarterly, 13, 3, Serial No. 52, 2022, 1587-1600, DOI: 10.22119/jte.2021.217101.2426
Google Scholar

Diefenderfer B.K., Al-Qadi I.L., Diefenderfer S.D.: Model to predict pavement temperature profile: development and validation. Journal of Transportation Engineering, 132, 2, 2006, 162-167, DOI: 10.1061/(ASCE)0733-947X(2006)132:2(162) DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-947X(2006)132:2(162)
Google Scholar

Minhoto M.J.C., Pais J.C., Pereira P.A.A., Picado-Santos L.G.: Predicting asphalt pavement temperature with a three-dimensional finite element method. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 1919, 1, 2005, 96-110, DOI: 10.1177/0361198105191900111 DOI: https://doi.org/10.1177/0361198105191900111
Google Scholar

Hermansson Å.: Mathematical model for calculation of pavement temperatures: comparison of calculated and measured temperatures. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 1764, 1, 2001, 180-188, DOI: 10.3141/1764-19 DOI: https://doi.org/10.3141/1764-19
Google Scholar

Lekea A., Steyn W.J.vdM.: Performance of pavement temperature prediction Models. Applied Scientes, 13, 7, 2023, Article ID: 4164, DOI: 10.3390/app13074164 DOI: https://doi.org/10.3390/app13074164
Google Scholar

Khroustalev B.M., Liu Tingguo, Akeliev V.D., Li Zhongyu, Aliakseyeu H.Yu., Zankаvich V.V.: Heat resistance and heat-and-mass transfer in road pavements. ENERGETIKA, Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations, 62, 6, 2019, 536-546, DOI: 10.21122/1029-7448-2019-62-6-536-546 (in Russian) DOI: https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-6-536-546
Google Scholar

Mohseni O., Stefan H.G.: A monthly streamflow model. Water Resources Research, 34, 5, 1998, 1287-1298, DOI: 10.1029/97WR02944 DOI: https://doi.org/10.1029/97WR02944
Google Scholar

Gu X., Liang X., Dong Q.: Numerical simulation of long-term pavement temperature field. Proceedings of GeoShanghai 2018 International Conference: Transportation Geotechnics and Pavement Engineering. Springer, Singapore, 2018 DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-13-0011-0_43
Google Scholar

Yavuzturk C., Ksaibati K., Chiasso A.D.: Assessment of temperature fluctuations in asphalt pavement due to thermal environmental conditions using a two-dimensional, transient finite-difference approach. Journal of Materials in Civil Engineering, 17, 4, 2005, 465-475, DOI: 10.1061/(ASCE)0899-1561(2005)17:4(465) DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(2005)17:4(465)
Google Scholar

Zhang N., Wu G., Chen B., Cao C.: Numerical model for calculating the unstable state temperature in asphalt pavement structure. Coatings, 9, 4, 2019, Article ID: 271, DOI: 10.3390/coatings9040271q DOI: https://doi.org/10.3390/coatings9040271
Google Scholar

Adwan I., Milad A., Abdullah N.H., Widyatmoko I., Mubaraki M., Mat Yazid M.R., Yusoff N.I.M.: Predicting asphalt pavement temperature by using neural network and multiple linear regression approach in the Eastern Mediterranean region. Journal of Engineering Science and Technology, 17, 1, 2022, 15-32
Google Scholar

Wang X., Zhao J., Li Q., Fang N., Wang P., Ding L., Li S.: A hybrid model for prediction in asphalt pavement performance based on support vector machine and grey relation analysis. Journal of Advanced Transportation, 1, 2020, Article ID: 7534970, DOI: 10.1155/2020/7534970 DOI: https://doi.org/10.1155/2020/7534970
Google Scholar

Zarządzenie nr 21 Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad z dnia 17 czerwca 2019 roku w sprawie diagnostyki stanu nawierzchni i wybranych elementów korpusu drogi (in Polish)
Google Scholar

Solatifar N., Abbasghorbani M., Kavussi A., Sivilevičius H.: Prediction of depth temperature of asphalt layers in hot climate area. Journal of Civil Engineering and Management, 24, 7, 2018, 516-525, DOI: 10.3846/jcem.2018.6162 DOI: https://doi.org/10.3846/jcem.2018.6162
Google Scholar

Dynatest International A/S. ELMOD user’s manual (ELMOD5) Dynatest Engineering A/S, A/S Reg. No. 63.866 Denmark, 2014
Google Scholar

Stanisz A., Tadeusiewicz R.: Przystępny kurs statystyki z zastosowaniem STATISTICA PL na przykładach z medycyny. StatSoft, 2, Kraków 2007 (in Polish)
Google Scholar

Jańczewski D., Różycki C., Synoradzki L.: Projektowanie procesów technologicznych: matematyczne metody planowania eksperymentów. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2010 (in Polish)
Google Scholar

Nwanganga F., Chapple M.: Practical machine learning in R, 1st ed. John Wiley and Sons, Indianapolis, 2020 DOI: https://doi.org/10.1002/9781119591542
Google Scholar

Box G.E.P., Cox D.R.: An analysis of transformations. Journal of the Royal Statistical Society, Series B (Methodological), 26, 2, 1964, 211-252 DOI: https://doi.org/10.1111/j.2517-6161.1964.tb00553.x
Google Scholar

Lander J.P., Włodarz M.: R dla każdego: zaawansowane analizy i grafika statystyczna. In: Dane i Analizy. APN Promise, Warszawa, 2018 (in Polish)
Google Scholar

Chollet F., Allaire J.J.: Deep Learning: praca z językiem R i biblioteką Keras. Helion, Gliwice, 2019 (in Polish)
Google Scholar

Rigabadi A., Rezaei Zadeh Herozi M., Rezagholilou A.: An attempt for development of pavements temperature prediction models based on remote sensing data and artificial neural network. International Journal of Pavement Engineering, 23, 9, 2021, 2912–2921, DOI: 10.1080/10298436.2021.1873334 DOI: https://doi.org/10.1080/10298436.2021.1873334
Google Scholar

McShane S.L., Glinow M.A.V., Sharma R.R.: Organizational behavior: emerging knowledge and practice for the real world. Tata McGraw Hill, New Delhi, 2011
Google Scholar

Hastie T., Tibshirani R., Friedman J.H.: The elements of statistical learning: data mining, inference, and prediction, 2nd ed. in Springer series in statistics. Springer, New York, NY, 2009 DOI: https://doi.org/10.1007/978-0-387-84858-7
Google Scholar

Optymalizacja współczynników modelu BELLS3 w celu zwiększenia precyzji obliczeń temperatury warstw asfaltowych w pomiarach FWD i TSD

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Podobne artykuły

Inne teksty tego samego autora

Pobrania

Jacek Sudyka

Tomasz Mechowski

Przemysław Harasim

Mirosław Graczyk

Andrzej Matysek