随着西北寒旱地区高速公路的快速发展,高速公路路网体系已基本形成。但由于高速公路里程和交通流量的持续增长,大多数高速公路已经进入养护维修高峰期。同时受西北寒旱地区独特的地理位置和高寒气候、高原冻土、大风干旱和恶劣多变的气候条件影响,使高速公路沥青路面病害不断增加且成因更趋复杂。利用大数据挖掘技术及智能算法,结合高速公路沥青路面养护历史,深入分析和研究沥青路面使用性能衰变机理,研究建立沥青路面技术状况评价及预测模型,并结合养护资金及养护规划目标,构建路面养护智能决策体系,不仅对进一步提高西北寒旱地区高速公路沥青路面养护决策的科学性和时效性具有重要的理论指导作用,而且为我国高速公路沥青路面养护管理提供重要的理论技术支持。基于已有文献研究,本文以高速公路沥青路面养护决策为主线,综合应用粗糙集、网络分析法、区间数、模糊分析、多维联系数等理论及定量与定性相结合的方法,针对西北寒旱地区的高速公路沥青路面技术状况评价、性能预测及路面养护决策与优化过程中涉及的路面技术状况评价、路面性能衰变预测、养护路段确定及措施选择、养护费用分配及养护决策优化方法等关键问题进行系统研究:(1)通过对高速公路沥青路面技术状况的内涵及其评价过程发展历程的系统分析,建立了基于路面技术状况的多元复杂系统,重点对高速公路沥青路面的结构性能、功能性能、车辙性能、安全性能、结构承载力等之间相互影响关系进行了系统的分析和研究。同时结合高速公路的周围气候、交通流量、路龄及施工与运营管理等要素对高速公路路面技术状况的影响做了深入的分析,系统总结了沥青路面损坏的类型及表现特征;并通过对沥青路面使用性能通用评价指标体系的深入分析,研究建立了高速公路沥青路面技术状况综合评价指标体系。(2)通过对西北寒旱地区高速公路沥青路面病害产生机理及主要类型的系统深入分析,结合传统评价方法中固定指标权重难以反映实际路况性能的不足,利用粗糙集知识粒度及网络分析法等理论,从主观、客观两方面出发,构建了基于粗糙集知识粒度理论和ANP的高速公路沥青路面技术状况综合评价指标权重标定方法。同时,结合区间数理论、模糊评价方法及粗糙集不完备信息系统,构建了高速公路沥青路面技术状况评价模型,并以甘肃省管辖高速公路为主要研究对象,通过实例分析,进一步验证了模型及方法的可行性和实用性。(3)通过对沥青路面技术状况预测影响因素及传统预测方法的系统总结和分析,结合支持向量机和改进的萤火虫算法,构建了基于IFA-SVM的高速公路沥青路面技术状况预测模型,并引入领域搜索及可变步长策略,克服寻优过程中萤火虫随着迭代次数的增加而发生随机移动,指导支持向量机模型参数寻优选择,进而选择对应性能指标实现对高速公路沥青路面技术状况的有效预测。并通过实例预测,对模型的有效性进行了验证分析。(4)通过对高速公路沥青路面养护目标的分析,进一步梳理了路面养护的主要措施及其对应的技术方案。结合《公路沥青路面养护设计规范》(JTG 5421-2018)等标准,根据西北寒旱地区高速公路路面技术状况及其病害特征,建立了路面养护决策标准,构建了集高速公路路面技术状况、路龄、交通流轴载、养护历史、养护资金及养护规划目标于一体的养护决策模型,提出了养护路段划分方法和养护方案决策与优化技术。(5)根据所建模型及其对应的方法与技术,利用大数据处理技术及智能信息处理算法,使用Python的Web开放框架Django及其集成插件,结合GIS技术平台和MySQL数据库技术管理平台,搭建了基于B/S架构的西北寒旱地区高速公路养护方案智能决策系统。并结合实例测试分析,进一步验证了本文所提出的各类理论方法的有效性和可行性。