密歇根州如何利用数学来对抗坑洼 - 彭博社

密歇根州的坑洼在一个特别严酷的冬天后随处可见。Lonny Garris / Shutterstock.com在伟大的美国北方，春天是一个特别欢欣鼓舞的更新时刻。脱掉外套！扔掉毛衣！多出去走走，而不是仅仅在滑冰时冲向你的车的那一瞬间！而且，卡车载重规定也随之而来，就像雪融化一样必然。

北方地区实施卡车载重规定的简单原因是，随着冬季的结束，卡车会破坏道路。这是坑洼101：水渗入并软化路面，然后在足够冷的时候冻结。在寒冷季节，水的不断融化和再冻结有时会使路面超过其破裂点，导致裂缝和坑洞。而这个问题在春天只会变得更糟：融化的冰在路面内部留下更多的空隙，这些空隙很容易被，比如说，巨大的卡车轮子和它们的重载摧毁。

彭博社城市实验室纽约市交通资本升级面临270亿美元缺口，DiNapoli表示对于租户来说，人工智能驱动的筛选可能成为住房的新障碍高盛测试家具销售商Wayfair的债务需求新泽西-纽约市通勤者在最新的交通混乱中被困在公交车和火车上这就是为什么会有季节性卡车载重规定——通常称为“霜冻法”——的原因。这些规定是根据天气情况而制定的，并在道路容易开裂时限制重型卡车通行。如果过早实施霜冻法，卡车行业将失去在没有道路损坏风险的情况下运输大货物所能赚取的收入。如果实施得太晚，结果就是道路损坏。掌握时机很难，错误的时机代价昂贵：在2014年，密歇根州交通部花费了1000万美元修补坑洞。

那么，一个州如何知道何时实施和解除霜冻法呢？大多数州有几种方法。他们查看天气报告。他们直接观察道路。然后派工人出去测量道路的霜冻深度。在密歇根州，这涉及一种叫做“霜冻管”的巧妙技术，这种管子埋入地下六英尺，并填充一种在冻结时会变色的溶液。通过观察这些，密歇根州交通部可以准确了解霜冻深入土壤的深度。

这种方法的问题在于它劳动密集——而且昂贵。工人必须在全州各地奔波，以检查高速公路的状况。数据辅助数学能做得更好吗？这就是密歇根州立大学专门研究路面工程的Gilbert Baladi和Pegah Rajaei所撰写的密歇根州交通部赞助的报告背后的原则。

巴拉迪和拉贾伊进行了为期多年的研究，设计了一些统计模型来处理道路上的季节变化。他们使用的数据来自道路天气信息系统（RWIS）——密歇根州有25个这样的站点，配备了地下温度传感器。通过这些传感器，研究人员可以持续获取区域每日最高和最低温度的信息。他们还可以利用对当地土壤热力学特性的了解，确定土壤的冻结和融化情况。巴拉迪告诉CityLab，这并不是实时数据，但这并不重要——模型只需要了解历史天气和土壤模式即可运行。

密歇根州用于霜冻研究的道路天气信息系统。巴拉迪和拉贾伊而且它有效。巴拉迪表示，他的团队在其他州测试了这个统计模型，并准确预测了道路何时解冻到足够重型车辆可以安全通行的程度。“我们开发的模型适用于上半岛、下半岛、明尼苏达州和威斯康星州，”他说。“它不需要非常昂贵的参数，也不需要昂贵的测试来获取这些参数。”

在明尼苏达州，该州利用类似的数据驱动研究改变了实施霜冻法律的方式，交通部估计它已将某些沥青道路的使用寿命提高了10%，总估计节省了1400万美元。它的邻居密歇根州希望能取得类似的数字。

但是州政府必须先获得资金。巴拉迪估计，可能需要几年时间才能在整个密歇根州实施一个基于模型的项目。与此同时，该地区的天气一直很古怪。“冬天在四月一日开始，”他说：“在这些所谓的‘春天’夜晚，气温一直远低于冰点，而真正的‘冬天’则相当温和。天气——以及道路——不听任何人的指挥。或者说，不听任何卡车的指挥。