【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及沥青路面设计，具体涉及一种全固废沥青路面结构与材料一体化设计系统及方法。
技术介绍
1、随着城市化进程的加速和交通基础设施的不断完善，公路建设成为推动经济发展的重要力量之一。然而，在公路建设和养护过程中，大量的建筑废弃物和旧路材料如何有效利用成为一个亟待解决的问题。
2、传统的路面设计方法往往忽视了对这些固废材料的综合利用，而且即使使用了对应的固废材料，但是对应的路面结构设计大多都是设计人员手动拟定的，人工对路面各层的材料类型以及厚度进行设置，并通过有限的计算或者经验对涉及方案进行优化。但是这种方式存在一些问题，例如在对路面结构设计进行优化的过程中，整个路面结构设计工作量大，人工设计效率低且优化的可靠性低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于提供一种全固废沥青路面结构与材料一体化设计系统及方法，能够在路面结构设计过程中，实现路面结构设计的准确且快速的优化。
2、为了达到上述目的，提供了一种全固废沥青路面结构与材料一体化设计系统，包括服务端和用户端；
3、所述服务端包括：
4、数据获取模块，用于获取所要施工的道路所对应的历史交通数据、以及路基基本信息，所述路基基本信息包括路基土质信息、路基顶面当量回弹模量数据以及路基温湿度数据；
5、方案生成模块，用于根据所要施工的道路所对应的沥青路面设计方案，确定所要铺设的路面所对应的各个路面结构层，并随机生成若干个路面结构设计方案，所述路面结构设计方案包括各个路面结
6、还用于根据获取所要施工的道路所对应的历史交通数据、以及路基基本信息，初步拟定若干个路面结构设计方案；
7、优化模块，用于根据对应的各个路面结构设计方案，基于预设的改进型优化算法，对各个路面结构设计方案进行优化，选取出最优的路面结构设计方案并将最优的路面结果设计方案反馈给用户端。
8、本方案的技术原理及效果：在本方案中，首先获取所要施工的道路所对应的历史交通数据、以及路基基本信息，所述路基基本信息包括路基土质信息、路基顶面当量回弹模量数据以及路基温湿度数据，对所要施工的道路进行基本信息的获取，为后续的设计方案的优化提供可靠的数据支撑。
9、然后进行初步的路面结构设计方案的生成，在具体生成时有两种方式来进行前期数据的生成，具体的，一种是根据所要施工的道路所对应的沥青路面设计方案，确定所要铺设的路面所对应的各个路面结构层，并随机生成若干个路面结构设计方案，所述路面结构设计方案包括各个路面结构层所对应的铺设材料类型、铺设厚度；另外一种则是根据获取所要施工的道路所对应的历史交通数据、以及路基基本信息，初步拟定若干个路面结构设计方案，通过这两种方式进行路面结构设计方案的初步生成，提高了算法的前期数据的获取的全面性，极大提供了算法的全局性。
10、最后根据对应的各个路面结构设计方案，基于预设的改进型优化算法，对各个路面结构设计方案进行优化，选取出最优的路面结构设计方案并将最优的路面结果设计方案反馈给用户端。实时反馈设计方案的结果，并根据用户的反馈进行调整，使得设计过程更加高效。
11、本方案通过方案生成模块和优化模块之间的配合能够在路面结构设计过程中，实现路面结构设计的准确且快速的优化。
12、进一步，所述优化模块包括：
13、灰狼初始化模块，用于根据生成的若干个路面结构设计方案作为对应的灰狼种群，所述灰狼种群的灰狼个体为对应某一个路面结构设计方案；
14、初步筛选模块，用于根据灰狼种群中的各个灰狼个体，基于预设的初步筛选策略，对灰狼种群的各个个体进行初步筛选和判断，判断各个灰狼个体是否满足对应的条件，若否，则将对应的灰狼个体剔除；
15、适应度计算模块，用于根据所要施工的道路所对应的历史交通数据、以及路基基本信息，确定对应的适应度函数的表达式，并通过适应度函数计算出所有灰狼个体所对应的适应度，并找到适应度前三的灰狼分别作为α、β、γ狼；
16、围猎模块，用于根据灰狼种群的围猎行为更新灰狼的位置；
17、再计算模块，在更新完灰狼的位置后，基于适应度函数，重新计算所有灰狼的适应度，并按照适应度从高到低进行排序；
18、判断模块，用于选取出适应度最大的灰狼，根据预设的头狼连任机制策略，判断对应的α狼是否连任，若是，则不对α狼进行更新，只更新β、γ狼的适应度和位置，反之，则更新α、β、γ狼的适应度和位置；
19、输出模块，用于判断当前迭代次数是否达到预设迭代收敛次数，若否，则继续执行初步筛选模块，反之，则将对应的α狼的位置作为最优的行驶路径方案输出。
20、有益效果：在本方案中，在每一次迭代时，都要根据预设的初步筛选策略，评估每个设计方案是否满足基本的技术要求，并排除不符合要求的设计方案，提高了后续计算的有效性，减少了不必要的计算资源消耗。
21、之后通过定义适应度函数来计算所有灰狼个体的适应度值。找出适应度最高的三个个体，通过量化评价，明确了最优解的方向，指导后续的搜索方向。通过模拟自然界的捕食行为，增强了算法的搜索能力和跳出局部最优的能力。在位置更新后，重新计算所有灰狼的适应度，并根据适应度值排序。确保每一次迭代后都能及时反映新位置的效果，保持种群的活力。
22、根据头狼连任机制，决定是否更新α狼的位置，同时更新β、γ狼的位置。防止过早收敛于局部最优，同时保持种群中领导个体的相对稳定性。
23、进一步，所述围猎模块包括：
24、第一更新模块，用于根据种群中α、β、γ狼的位置，基于第一更新公式，对灰狼种群中的其他灰狼的位置进行更新；
25、所述第一更新公式为：
26、dα＝|c1×xα-x|
27、dβ＝|c2×xβ-x|
28、dγ＝|c3×xγ-x|
29、式中，xα、xβ和xγ分别表示α狼、β狼、γ狼的位置，x表示当前灰狼个体的位置；c1、c2和c3是位置系数向量，c1、c2和c3内的每个元素值均为0到2之间的随机数；d1、d2和d3分别表示α狼、β狼、γ狼与种群中其他个体的距离；
30、第一计算模块，用于分别由α狼、β狼、γ狼的信息反馈，按照第二更新公式更新灰狼的初始位置x1、x2和x3；
31、所述第二更新公式为：
32、x1＝xα-a1×dα
33、x2＝xβ-a2×dβ
34、x3＝xγ-a3×dγ
35、式中，a1、a2、a3是距离系数向量；
36、第二更新模块，用于根据第三更新公式，更新灰狼在第t+1次迭代的位置；
37、所述第三更新公式为：
38、
39、式中，x1、x2和x3为更新后的灰狼的初始位置。
40、进一步，所述a1、a2、a3的表达式为：
41、ab＝2×a×r本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全固废沥青路面结构与材料一体化设计系统，其特征在于：包括服务端和用户端；
2.根据权利要求1所述的一种全固废沥青路面结构与材料一体化设计系统，其特征在于：所述优化模块包括：
3.根据权利要求2所述的一种全固废沥青路面结构与材料一体化设计系统，其特征在于：所述围猎模块包括：
4.根据权利要求3所述的一种全固废沥青路面结构与材料一体化设计系统，其特征在于：所述A1、A2、A3的表达式为：
5.根据权利要求4所述的一种全固废沥青路面结构与材料一体化设计系统，其特征在于：所述初筛选取策略为：
6.根据权利要求5所述的一种全固废沥青路面结构与材料一体化设计系统，其特征在于：所述服务端还包括：
7.一种全固废沥青路面结构与材料一体化设计方法，使用上述权利要求1到6任一项的一种全固废沥青路面结构与材料一体化设计系统，其特征在于：包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种全固废沥青路面结构与材料一体化设计系统，其特征在于：包括服务端和用户端；
2.根据权利要求1所述的一种全固废沥青路面结构与材料一体化设计系统，其特征在于：所述优化模块包括：
3.根据权利要求2所述的一种全固废沥青路面结构与材料一体化设计系统，其特征在于：所述围猎模块包括：
4.根据权利要求3所述的一种全固废沥青路面结构与材料一体化设计系统，其特征在于：所述a1、a...
【专利技术属性】
技术研发人员：柴少强，韩洪宇，闫东杰，范贤斌，季节，
申请(专利权)人：中交一公局第七工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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