Modelování výkonu vozovky - Pavement performance modeling

Mohly by být vyvinuty modely výkonnosti vozovky, které by předpovídaly jednu nouzi, například a crack nebo agregát index stavu vozovky.
Schematické zhoršení stavu silnice v průběhu času
Zvýšení IRI silnice v Texasu. Modré tečky na křivce představují činnosti údržby.

Modelování výkonu vozovky nebo modelování zhoršení chodníku je studium chodník zhoršení během celého jeho životního cyklu.[1][2] Zdraví vozovky se hodnotí pomocí různých ukazatelů výkonu. Některé z nejznámějších ukazatelů výkonu jsou Index stavu vozovky (PCI), Mezinárodní index drsnosti (IRI) a Současný index použitelnosti (PSI),[3][4] ale někdy jediné utrpení jako např říje nebo rozsah crack se používá.[2][5] Mezi nejčastěji používané metody modelování výkonnosti vozovky patří mechanistické modely, mechanicko-empirické modely,[6] křivky přežití a Markovovy modely. Nedávno, strojové učení k tomuto účelu byly použity také algoritmy.[3][7] Většina studií o modelování výkonu vozovky je založena na IRI.[8]

Dějiny

Studium výkonnosti chodníku sahá do první poloviny 20. století. První snahy o modelování výkonnosti vozovky byly založeny na mechanistických modelech. Pozdější vědci také vyvinuli empirické modely, které nevycházely ze struktury chodníku. Od začátku 90. let 20. století se staly populární mechanisticko-empirické modely (ME). Tyto modely kombinovaly jak mechanické, tak empirické rysy pomocí lineární regrese. V Severní Americe AASHTO vyvinul vodítko založené na mechanisticko-empirických metodách.[6]

Vývoj takových modelů vyžadoval data. Proto v Severní Americe organizace jako AASHTO a FHWA shromáždil velké množství údajů o podmínkách chodníku. Příklady těchto databází, které se používají pro návrh vozovky a měření výkonu, jsou LTPP a Silniční test AASHO.[9]

Příčiny zhoršení

Zhoršení stavu silnic je složitý jev a je ovlivňováno mnoha faktory. Tyto faktory lze rozdělit do několika kategorií: design a konstrukce, typ materiálu, podmínky prostředí a manažerské a provozní faktory.[1]

Klimatické a environmentální podmínky

Mezi nejvýznamnější faktory prostředí patří cykly zmrazení a rozmrazení, maximální a minimální teplota a srážky.[2] Uvádí se, že průměrné silnice ve vlhkém podnebí s mrazivými cykly se zhoršují až dvakrát více než silnice v suchých a nezamrzajících oblastech.[8] Silnice vystavené většímu počtu cyklů zmrazení a rozmrazení a vyšším úrovním srážek se tedy rychleji zhoršují. Na druhé straně silnice v suchém a mrazivém podnebí vydrží déle.[1][3] Velmi vysoká teplota může být škodlivá také pro asfaltovou dlažbu a způsobit potíže, jako je krvácející. Vzhledem k tomu, klimatická změna může představovat hrozbu pro blahobyt silnic. Jeho dopad se však liší podle regionů. I když to může v určité oblasti silně poškodit silnice, mohlo by to zmírnit zhoršení stavu silnic v jiné oblasti.[2]

Dopravní a provozní podmínky

Opětovné vynoření granulované závodní dráhy po automatickém závodu.

Počet provozu a typ provozu patří mezi důležité provozní atributy.[7] Větší objemy provozu a těžší vozidla, jako jsou nákladní automobily, obvykle souvisejí s rychlejší degradací vozovky. Také manažerské přístupy mohou mít významný vliv na vzorce zhoršování. Příklady faktorů přímo souvisejících s řízením jsou typ a frekvence údržby[3] nebo čištění a rozmrazování v zimě.[2][10] Použití příliš velkého množství rozmrazovací soli může zhoršit problém s korozí, zejména u betonové dlažby.[10]

Typ chodníku

Typ vozovky je jedním z nejdůležitějších faktorů ovlivňujících zhoršení stavu vozovky.[3] Betonové vozovky jsou obecně odolnější v teplejším podnebí a asfaltové vozovky jsou odolnější proti chladnému počasí. Dalším problémem jsou spáry v betonové dlažbě. U určitého typu silnice (beton, asfalt nebo štěrk) záleží na tloušťce vrstev a typu materiálů použitých v podkladu, podkladu a vozovce. Někdy jsou tyto atributy vyjádřeny prostřednictvím agregované míry zvané zrnitost základní ekvivalence (GBE).[2][3]

Reference

  1. ^ A b C Ford, K., Arman, M., Labi, S., Sinha, K.C., Thompson, P.D., Shirole, A.M. a Li, Z. 2012. Zpráva NCHRP 713: Odhadované délky života dálničních aktiv. Ve výboru pro výzkum dopravy, National Academy of Sciences, Washington, DC. Rada pro výzkum dopravy, Washington DC.
  2. ^ A b C d E F „Piryonesi, S. M. (2019). The Application of Data Analytics to Asset Management: Deterioration and Climate Change Adaption in Ontario Roads (Disertační práce)“.
  3. ^ A b C d E F Piryonesi, S. M .; El-Diraby, T. E. (2020) [Publikováno online: 21. prosince 2019]. „Data Analytics in Asset Management: Cost-Effective Prediction of the Pavement Condition Index“. Journal of Infrastructure Systems. 26 (1). doi:10.1061 / (ASCE) IS.1943-555X.0000512.
  4. ^ Way, N.C., Beach, P., and Materials, P. 2015. ASTM D 6433–07: Standard Practice for Roads and Parking Lots Pavement Condition Index Surveys.
  5. ^ Ens, A. (2012). Vývoj flexibilního rámce pro modelování zhoršování stavu ve správě infrastruktury.
  6. ^ A b AASHTO. 2008. Průvodce mechanicko-empirickým chodníkem: Manuál praxe.
  7. ^ A b „Piryonesi, SM, & El-Diraby, T. (2018). Using Data Analytics for Cost-Effective Prediction of Road conditions: Case of the Pavement Condition Index: [Summary report] (No. FHWA-HRT-18-065) . USA. Federální správa silnic. Úřad pro výzkum, vývoj a technologie ". Archivovány od originál dne 02.02.2019.
  8. ^ A b Piryonesi S. Madeh; El-Diraby Tamer E. (01.06.2020). „Role analýzy dat ve správě majetku infrastruktury: překonávání problémů s velikostí a kvalitou dat“. Journal of Transportation Engineering, Část B: Dlažby. 146 (2): 04020022. doi:10.1061 / JPEODX.0000175.
  9. ^ „FHWA: Pohled na historii Federální správy silnic“.
  10. ^ A b Hassan, Y., Abd El Halim, A.O., Razaqpur, A.G., Bekheet, W. a Farha, M.H. 2002. Účinky odražečů dráhy na materiály a směsi vozovek: Srovnání s posypovou solí. Journal of Transportation Engineering, 128 (4): 385–391. doi: 10,1061 / (ASCE) 0733-947X (2002) 128: 4 (385).