(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211199571.3 (22)申请日 2022.09.29 (71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路932号 (72)发明人 林琳　王璞　吴紫健　谢振文　 陈时通　丁毅　 (74)专利代理 机构 长沙市融智专利事务所(普 通合伙) 43114 专利代理师 熊开兰 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 10/00(2012.01) G06K 9/62(2022.01) G06Q 50/26(2012.01) (54)发明名称 基于DEA的高速公路路面养护措施评价方 法、 装置及设备 (57)摘要 本发明公开了一种基于DEA的高速公路路面 养护措施评价方法、 装置及设备， 包括： 获取待研 究高速公路的历史路面质量情况和对应的历史 路面维修情况， 提取历史病害数据、 各病害路段 的养护措施、 养护费用及养护前后的路面性能指 标； 采用K近邻算法进行噪声过滤； 计算各病害路 段的单位养护费用和路面性能指标改变量； 以每 种病害养护维修措施为标签， 以其单位养护费用 和路面性能指标改变量分别作为投入和产出， 建 立待研究高速公路的路面养护措施的DEA评价模 型， 评价每种病害养护维修措施的效益， 给出养 护决策建议。 本发明能够综合经济性和 效益性， 客观地对各种养护维修措施进行评价， 帮助公路 管养部门在资金有限的情况下， 决策主要修复哪 些病害。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 115271565 A 2022.11.01 CN 115271565 A 1.一种基于DEA的高速公路 路面养护措施评价方法， 其特 征在于， 包括： 步骤1， 获取待研究高速公路的历史路面质量情况和对应的历史路面维修情况， 从中提 取高速公路各路段的历史病害数据、 各病害路段的养护措施、 养护费用以及养护前后的路 面性能指标； 每个历史病害与对应的养护措施及养护前后的路面性能指标一起构成一个数 据样本； 步骤2， 根据所有病 害数据构成的病害数据集， 和对应养护维修措施构成的养护维修措 施数据集， 采用K近邻算法对所有数据样本进行噪声过 滤处理； 步骤3， 对过滤后的所有数据样本进行统计， 基于每种病害的所有数据样本， 计算每种 病害对应养护维修措施的单位养护费用和路面 性能指标改变量； 步骤4， 以每种病害对应的养护维修措施作为标签， 以其单位养护费用和路面性能指标 改变量分别作为投入和产出， 建立待研究高速公路的路面养护措施的DEA评价模型； 步骤5， 基于DEA评价模型， 评价待研究高速公路的每种病害养护维修措施的效益指标， 并由此给出养护决策建议。 2.根据权利要求1所述的高速公路路面养护措施评价方法， 其特征在于， 所述路面性 能 指标包括路面损坏状况指数PCI、 路面行驶质量指数RQ I和路面车辙深度指数RDI。 3.根据权利要求1所述的高速公路路面养护措施评价方法， 其特征在于， 历史路面维修 情况包括历史大修、 中修和小修记录； 所述历史大修、 中修和小修记录， 包括待研究高速公 路的各病害的养护维修措施、 养护维修费用以及病害 所囊括的各路段的起点桩号和止点桩 号。 4.根据权利要求1所述的高速公路路面养护措施评价方法， 其特征在于， 采用K近邻算 法对所有数据样本进行进行噪声过 滤的方法为： 将病害数据集平均分为两个子集， 每种 病害在两个子集中的数量相同； 采用K近邻算法并基于欧式距离， 对第一个病害子集进行聚类， 得到初始病害分类模 型； 使用初始病害分类模型， 对第二个病害子集中的病害数据进行分类； 若某个病害数据 的分类输出标签与其实际病害标签不符， 则将该病害数据从第二个病害子集中抛弃； 同时 将该病害数据对应的数据样本抛 弃； 采用K近邻算法并基于欧式距离， 对当前的第 二个病害子集进行聚类， 得到改进的病 害 分类模型； 使用改进的病害分类模型， 对第一个病害子集中的病害数据进行分类； 若某个病害数 据的分类输出标签与其实际病害标签不符， 则将该病害数据从第一个病害子集中抛弃； 同 时将该病害数据对应的数据样本抛 弃； 采用与病 害数据集相同的过滤方法， 对养护维修措施数据集和数据样本进行 噪声过滤 处理。 5.根据权利要求1所述的高速公路路面养护措施评价方法， 其特征在于， 步骤5评价得 到每种病害养护维修措施的效益指标包括： 技术效益、 规模效益、 综合效益、 松弛变量、 冗余 变量和规模报酬系 数； 所述技术效益反映由技术因素带来的效率情况， 所述规模效益反映 由投入规模带来的效率情况， 所述综合效益反映由技术因素和投入规模带来的综合效率情 况， 所述冗余变量反映减少多少投入时可达到目标效率， 所述松弛变量反映增加多少产出权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115271565 A 2时可达到目标效率； 所述规模报酬系 数反映每增加 一单位的产出， 需要加大多少单位的投 入。 6.根据权利要求5所述的高速公路路面养护措施评价方法， 其特征在于， 在各效益指标 的基础上对DEA评价模 型进行有效性评价， 有效性评价结果有3种， 分别是DEA强有效、 D EA弱 有效和非DEA有效； 由效益得到DEA有效性评价结果的方法为： 若综合效益为1， 冗余变量和 松弛变量为0， 则DEA强有效； 若综合效益为1， 冗余变量或松弛变量大于0， 则DEA弱有效； 若 综合效益小于1， 则非DEA有效。 7.根据权利要求5所述的高速公路路面养护措施评价方法， 其特征在于， 在各效益指标 的基础上， 进一步对各种病害养护维修措施进行规模报酬 分析、 投入冗余分析和产出不足 分析。 8.一种基于DEA的高速公路 路面养护措施评价装置， 其特 征在于， 包括： 样本获取模块， 用于： 获取待研究高速公路的历史路面质量情况和对应的历史路面维 修情况， 从 中提取高速公路各路段的历史病害数据、 各病害路段的养护措施、 养护费用以及 养护前后的路面性能指标； 每个历史病害与对应的养护措施及养护前后的路面性能指标一 起构成一个数据样本； 噪声过滤处理模块， 用于： 根据所有病害数据构成的病 害数据集， 和对应养护维修措施 构成的养护维修措施数据集， 采用K近邻算法对所有数据样本进行噪声过 滤处理； 数据处理模块， 用于： 对过滤后的所有数据样本进行统计， 基于每种病 害的所有数据样 本， 计算每种 病害对应养护维修措施的单位养护费用和路面 性能指标改变量； DEA评价模型构建模块， 用于： 以每种病害对应的养护维修措施作为标签， 以其单位养 护费用和路面性能指标改变量分别作为投入和产出， 建立待研究高速公路的路面养护措施 的DEA评价模型； 指标评价与建议模块， 用于： 基于DEA评价模型， 评价待研究高速公路的每种病害养护 维修措施的效益指标， 并由此 给出养护决策建议。 9.一种电子设备， 包括存储器及处理器， 所述存储器中存储有计算机程序， 其特征在 于， 所述计算机程序被所述处理器执行时， 使得所述处理器实现如权利要求1～7中任一项 所述的方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115271565 A 3