基于多指标框架的路面状况评估：主成分分析与互相关分析的应用

《Buildings》：Evaluating the Shared Structure of Pavement Deterioration Across Multiple Pavement Indicators

　　路面管理系统通常使用单一指标来评估网络状况，最常用的是国际平整度指数（IRI），尽管路面劣化通过多种结构和表面损坏机制表现出来。本研究开发了一个多指标框架，结合了经处理调整的时间分析、互相关分析和主成分分析（PCA），并应用于马里兰州巴尔的摩县2008年至2024年间9739个路段的165,372个路段-年度观测数据，涵盖IRI、车辙深度、结构裂缝密度和功能裂缝密度。在排除邻近已记录处理措施的观测值后，IRI中位数从110.58下降到103.77 in/mi，而车辙和两项裂缝指标均有所上升，且在直接观测的处理间隔中，57.7%的间隔内功能裂缝恶化。IRI的大部分变异存在于路段之间，而裂缝的大部分变异则发生在路段内部随时间的变化中。在条件水平上，每对指标的互相关在零滞后处达到峰值，且在去趋势和预白化后仍然如此；在差分后，除车辙与功能裂缝这一对外，其余所有指标对均呈现此规律。唯一一致的领先-滞后不对称性——车辙略微领先于其他指标——远弱于同期关联。第一主成分（PC1）解释了总方差的49.5%，四个指标均对其有显著贡献（20.7%至29.4%）；这一结构在处理调整、分时段分析以及路段间和路段内变异分别分析时均保持稳定。在中等等级道路上，裂缝对主成分轴的贡献更大，而在高等级道路上，IRI的贡献更大，这一方向差异在所有敏感性分析中保持一致。PC1与现有的基于最小值剩余服务寿命度量（RSL_4）在被标记为高优先级的观测值中，仅有不到一半（45.2%）达成一致，且PC1更倾向于多指标损坏特征。因此，单指标和基于最小值的方法捕捉了路面状况的不同方面，支持面向网络级路面管理的、对等级敏感的多指标评估。