一种基于熵权法TOPSIS的复合改性沥青配比评价方法与流程

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一种基于熵权法topsis的复合改性沥青配比评价方法
技术领域
1.本发明属于沥青配比评价技术领域，具体涉及一种基于熵权法topsis的橡胶粉高黏剂复合改性沥青配比评价方法。

背景技术：

2.随着我国高等级公路不断发展，传统沥青路面难以适应雨天防滑的新要求。因此，排水路面应运而生。排水路面沥青混合料为开级配，填充料较少，混合料力学性能主要依靠胶浆的黏结作用。橡胶粉、高黏剂复合改性沥青可用于排水沥青路面胶结料，然而作为近年来市场中新出的材料，高速公路相关单位对其橡胶粉、高黏剂、温拌剂、稳定剂的配比的选择主要依靠经验，难以做出最优决策。过分注重性能指标，将会导致复合改性沥青造价过高；而选择造价便宜的配方，很大可能会引起工程质量隐患。因此，如何对不同配方的橡胶粉高黏剂复合改性沥青进行综合评价，国内外均未有统一标准。有必要针对性提出橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方评价方法，以指导高速公路排水路面胶结料优选工作。

技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于熵权法topsis的复合改性沥青配比评价方法，旨在对掺入橡胶粉和高黏剂的复合改性沥青配方进行综合评价，便于选择最优方案。
4.为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
5.本发明提供了一种基于熵权法topsis的复合改性沥青配比评价方法，包括如下步骤：
6.步骤1：获取需要进行评价的橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方，所获取的配方中配比掺量各不相同，每一个配比掺量对应一组指标参数；
7.步骤2：根据性能要求与经济性要求，建立橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方的指标评价体系，指标评价体系从指标参数中选取；
8.步骤3：根据橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方的指标评价体系，建立初始决策矩阵模型并计算每个指标参数的配方标志值的比重，根据指标参数的配方标志值的比重建立比重矩阵模型；
9.步骤4：根据比重矩阵模型计算每个指标参数的信息熵，利用信息熵计算出每个指标参数的信息效用值，将信息效用值进行归一化处理后得到每个指标参数的熵权，所有指标参数的熵权组成熵权向量；
10.步骤5：对比重矩阵模型进行归一化处理后，乘以熵权向量，计算基于熵权的加权决策矩阵模型，根据加权决策矩阵模型计算每个指标参数的最优解和最劣解；
11.步骤6：计算各组橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方的最优解距离以及最劣解距离，计算各组橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方与最优解的相对接近度；
12.步骤7：根据相对接近度进行排序，获得橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方的排名。
13.作为本发明的进一步改进，步骤1中的指标参数包括：针入度、延度、软化点、60℃
动力粘度、布氏粘度、粘韧性和造价。
14.作为本发明的进一步改进，步骤3中的初始决策矩阵模型按照下式建立：
[0015][0016]
式中，m为所获取的橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方的组数，n为指标评价体系所选取的指标参数的个数，x
mn
为第m组配方中第n个指标参数的数值；
[0017]
步骤3中配方标志值的比重按照下式建立：
[0018][0019]
式中，x
ij
为第i组配方中第j个指标参数的数值，p
ij
为第j个指标参数中第i个配方标志值的比重；
[0020]
步骤3中比重矩阵模型按照下式建立：
[0021][0022]
式中，m为所获取的橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方的组数，n为指标评价体系所选取的指标参数的个数，p
mn
为第n个指标参数中第m个配方标志值的比重。
[0023]
作为本发明的进一步改进，步骤4中每个指标参数的信息熵按照下式计算：
[0024][0025]
式中，ej为第j项指标参数的信息熵，p
ij
为第j个指标参数中第i个配方标志值的比重；
[0026]
步骤4中每个指标参数的信息效用值按照下式计算：
[0027]dj
＝1-ej；(j＝1,2,
…
n)
ꢀꢀꢀ
(5)
[0028]
式中，ej为第j个指标参数的信息熵，dj为第j个指标参数的信息效用值；
[0029]
步骤4中每个指标参数的熵权按照下式计算：
[0030][0031]
式中，dj为第j个指标参数的信息效用值，wj为第j个指标参数的熵权；熵权向量w＝{w1,w2,
…
,wn},n为指标评价体系所选取的指标参数的个数。
[0032]
作为本发明的进一步改进，步骤5中的基于熵权的加权决策矩阵模型按照下式计算：
[0033][0034]
式中，w1,w2,
…
,wn为指标参数的熵权，p
mn
为第n个指标参数中第m个配方标志值的比重；
[0035]
步骤5中的最优解按照下式计算：
[0036]z*+
＝max(z
ij
|i＝1，2，...m)
ꢀꢀꢀ
(8)
[0037]
式中，z
ij
取自基于熵权的加权决策矩阵模型，i＝1,2，
…
，m；j＝1,2，
…
，n；
[0038]
步骤5中的最劣解按照下式计算：
[0039]z*-＝min(z
ij
|i＝1，2，
…
m)
ꢀꢀꢀ
(9)
[0040]
式中，z
ij
取自基于熵权的加权决策矩阵模型，i＝1,2，
…
，m；j＝1,2，
…
，n。
[0041]
作为本发明的进一步改进，步骤6中各组橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方与最优解距离按照下式计算：
[0042][0043]
式中，z
ij
取自基于熵权的加权决策矩阵模型，z
+j
为最优解；
[0044]
各组橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方与最劣解距离按照下式计算：
[0045][0046]
式中，z
ij
取自基于熵权的加权决策矩阵模型，z-j
为最劣解；
[0047]
各组橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方与最优解的相对接近度按照下式计算：
[0048][0049]
式中，ci为相对接近度。
[0050]
本发明的优点：
[0051]
本发明针对传统橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方评价方法主观随意性，建立了基于熵权-topsis法的橡胶粉高黏剂复合改性沥青配比评价方法，该方法从实测数据出发，利用熵权-topsis决策模型优选最佳配方。
附图说明
[0052]
图1为本发明所述的基于熵权法topsis的橡胶粉高黏剂复合改性沥青配比评价方法的流程框图。
具体实施方式
[0053]
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0054]
本发明的实施例中提供了一种基于熵权法topsis的复合改性沥青配比评价方法，具体步骤可参见图1。本实施例中选取了9组用于进行评价的橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方，其配比掺量如表1所示：
[0055]
表1橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方
[0056][0057]
表中配比掺量指该材料与基质沥青的质量百分比，指标评价体系选取指标参数中的针入度、延度、软化点、60℃动力粘度、布氏粘度、粘韧性和造价，以上9组配方在配比掺量确定后其指标参数即客观确定，具体如表2所示：
[0058]
表2橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方的指标参数
[0059][0060][0061]
本实施例中获取的橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方有9种，指标评价体系选取了8个用于评价的指标参数；因此，橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方的初始决策矩阵模型x＝[x
ij
]m×n的参数m为9，n为8，初始决策矩阵模型中行标代表性能指标，列标代表配方；按照式(1)建立初始决策矩阵模型如表3所示：
[0062]
表3橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方的初始决策矩阵模型
[0063][0064]
按照式(2)计算9组配方标志值的比重并按照式(3)建立比重矩阵模型如表4所示：
[0065]
表4橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方的比重矩阵模型
[0066][0067]
按照式(4)至式(6)分别计算8个指标参数的信息熵、信息效用值和熵权，如表5所示：
[0068]
表5信息熵、信息效用值和熵权计算结果
[0069][0070]
按照式(7)建立基于熵权的加权决策矩阵模型，如表6所示：
[0071]
表6基于熵权的加权决策矩阵模型
[0072]
[0073]
按照式(8)至式(12)计算9组配方的最优解距离、最劣解距离以及相对接近度，如表6所示：
[0074]
表6最优解距离、最劣解距离以及相对接近度计算结果
[0075][0076]
根据相对接近度进行排序，配方
⑥
》配方
⑨
》配方
⑤
》配方
③
》配方
②
》配方
①
》配方
④
》配方
⑧
》配方
⑦
，配方
⑥
采用15％橡胶粉+10％高黏剂的复合改性沥青配方是所选取的9组配方中的综合评价最佳方案，实现了橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方的综合评价与排序。
[0077]
本说明书中针对“一些实施例”、“一个实施例”、或“实施例”等的参考指代的是结合实施例所描述的特定特征、结构、或性质包括在至少一个实施例中。因此，短语“在一些实施例中”、“在一个实施例中”、或“在实施例中”等在整个说明书中各地方的出现并非必须指代相同的实施例。此外，特定特征、结构、或性质可以在一个或多个实施例中以任何合适方式组合。另外，本技术附图中的各个元素仅仅为了示意说明，并非按比例绘制。
[0078]
由此描述了本发明的至少一个实施例的几个方面，可以理解，对本领域技术人员来说容易地进行各种改变、修改和改进。这种改变、修改和改进意于在本发明的精神和范围内。

技术特征：

1.一种基于熵权法topsis的橡胶粉高黏剂复合改性沥青配比评价方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：获取需要进行评价的橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方，所获取的配方中配比掺量各不相同，每一个配比掺量对应一组指标参数；步骤2：根据性能要求与经济性要求，建立橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方的指标评价体系，指标评价体系从指标参数中选取；步骤3：根据橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方的指标评价体系，建立初始决策矩阵模型并计算每个指标参数的配方标志值的比重，根据指标参数的配方标志值的比重建立比重矩阵模型；步骤4：根据比重矩阵模型计算每个指标参数的信息熵，利用信息熵计算出每个指标参数的信息效用值，将信息效用值进行归一化处理后得到每个指标参数的熵权，所有指标参数的熵权组成熵权向量；步骤5：对比重矩阵模型进行归一化处理后，乘以熵权向量，计算基于熵权的加权决策矩阵模型，根据加权决策矩阵模型计算每个指标参数的最优解和最劣解；步骤6：计算各组橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方的最优解距离以及最劣解距离，计算各组橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方与最优解的相对接近度；步骤7：根据相对接近度进行排序，获得橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方的排名。2.如权利要求1所述的基于熵权法topsis的复合改性沥青配比评价方法，其特征在于，步骤1中的指标参数包括：针入度、延度、软化点、60℃动力粘度、布氏粘度、粘韧性和造价。3.如权利要求1所述的基于熵权法topsis的橡胶粉高黏剂复合改性沥青配比评价方法，其特征在于，步骤3中的初始决策矩阵模型按照下式建立：式中，m为所获取的橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方的组数，n为指标评价体系所选取的指标参数的个数，x
mn
为第m组配方中第n个指标参数的数值；步骤3中配方标志值的比重按照下式建立：式中，x
ij
为第i组配方中第j个指标参数的数值，p
ij
为第j个指标参数中第i个配方标志值的比重；步骤3中比重矩阵模型按照下式建立：式中，m为所获取的橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方的组数，n为指标评价体系所选取的指标参数的个数，p
mn
为第n个指标参数中第m个配方标志值的比重。4.如权利要求3所述的基于熵权法topsis的橡胶粉高黏剂复合改性沥青配比评价方法，其特征在于，步骤4中每个指标参数的信息熵按照下式计算：
式中，e
j
为第j项指标参数的信息熵，p
ij
为第j个指标参数中第i个配方标志值的比重；步骤4中每个指标参数的信息效用值按照下式计算：d
j
＝1-e
j
；(j＝1,2,
…
n)式中，e
j
为第j个指标参数的信息熵，d
j
为第j个指标参数的信息效用值；步骤4中每个指标参数的熵权按照下式计算：式中，d
j
为第j个指标参数的信息效用值，w
j
为第j个指标参数的熵权；熵权向量w＝{w1,w2,
…
,w
n
},n为指标评价体系所选取的指标参数的个数。5.如权利要求4所述的基于熵权法topsis的橡胶粉高黏剂复合改性沥青配比评价方法，其特征在于，步骤5中的基于熵权的加权决策矩阵模型按照下式计算：式中，w1,w2,
…
,w
n
为指标参数的熵权，p
mn
为第n个指标参数中第m个配方标志值的比重；步骤5中的最优解按照下式计算：z
*+
＝max(z
ij
|i＝1，2，...m)式中，z
ij
取自基于熵权的加权决策矩阵模型，i＝1,2，
…
，m；j＝1,2，
…
，n；步骤5中的最劣解按照下式计算：z
*-＝min(z
ij
|i＝1，2，...m)式中，z
ij
取自基于熵权的加权决策矩阵模型，i＝1,2，
…
，m；j＝1,2，
…
，n。6.如权利要求5所述的基于熵权法topsis的复合改性沥青配比评价方法，其特征在于，步骤6中各组橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方与最优解距离按照下式计算：式中，z
ij
取自基于熵权的加权决策矩阵模型，z
+j
为最优解；各组橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方与最劣解距离按照下式计算：式中，z
ij
取自基于熵权的加权决策矩阵模型，z-j
为最劣解；各组橡胶粉高黏剂复合改性沥青配方与最优解的相对接近度按照下式计算：式中，c
i
为相对接近度。

技术总结

本发明提供一种基于熵权法TOPSIS的橡胶粉高黏剂复合改性沥青配比评价方法，包括如下步骤：获取需要进行评价的复合改性沥青配方，建立复合改性沥青配方的指标评价体系，建立初始决策矩阵模型并计算每个指标参数的配方标志值的比重，根据指标参数的配方标志值的比重建立比重矩阵模型；根据比重矩阵模型计算每个指标参数的熵权，计算基于熵权的加权决策矩阵模型，根据加权决策矩阵模型计算每个指标参数的最优解和最劣解，计算各组复合改性沥青配方与最优解的相对接近度；根据相对接近度进行排序，获得复合改性沥青配方的排名；本发明建立了基于熵权-TOPSIS法的橡胶粉高黏剂复合改性沥青配比评价方法，能够对选取的配方进行综合评价以及排序，便于选择最优方案。便于选择最优方案。便于选择最优方案。