WikiDer > Моделирование характеристик дорожного покрытия

Pavement performance modeling
Модели характеристик покрытия могут быть разработаны для прогнозирования единичного бедствия, такого как трескаться или совокупный индекс состояния дорожного покрытия.
Схематическое ухудшение состояния дороги с течением времени
Увеличение IRI дороги в Техасе. Синие точки на кривой обозначают действия по техническому обслуживанию.

Моделирование характеристик дорожного покрытия или же моделирование износа дорожного покрытия это изучение тротуар ухудшение на протяжении всего жизненного цикла.[1][2] Состояние дорожного покрытия оценивается по различным показателям эффективности. Некоторые из наиболее известных показателей эффективности: Индекс состояния дорожного покрытия (PCI), Международный индекс шероховатости (IRI) и Текущий индекс пригодности к эксплуатации (PSI),[3][4] но иногда одиночное бедствие, такое как колейность или степень трескаться используется.[2][5] Среди наиболее часто используемых методов моделирования характеристик покрытия - механистические модели, механистико-эмпирические модели,[6] кривые выживаемости и Марковские модели. Недавно, машинное обучение Для этого также использовались алгоритмы.[3][7] Большинство исследований по моделированию характеристик покрытия основаны на IRI.[8]

История

Исследование характеристик дорожного покрытия восходит к первой половине 20 века. Первые попытки моделирования характеристик дорожной одежды были основаны на механистических моделях. Позже исследователи также разработали эмпирические модели, которые не основывались на структуре дорожного покрытия. С начала 1990-х годов стали популярными механистически-эмпирические (М-Е) модели. Эти модели объединили механистические и эмпирические характеристики с помощью линейной регрессии. В Северной Америке ААШТО разработал руководство, основанное на механистико-эмпирических методах.[6]

Для разработки таких моделей потребовались данные. Поэтому в Северной Америке такие организации, как ААШТО и FHWA собраны большие объемы данных о состоянии дорожного покрытия. Примерами этих баз данных, которые используются для проектирования и измерения характеристик дорожного покрытия, являются: LTPP и Дорожный тест AASHO.[9]

Причины ухудшения состояния

Ухудшение состояния дорог - сложное явление, на которое влияет множество факторов. Эти факторы можно разделить на несколько категорий: дизайн и конструкция, тип материала, условия окружающей среды, а также управленческие и эксплуатационные факторы.[1]

Климат и условия окружающей среды

Среди наиболее значимых факторов окружающей среды: циклы замораживания-оттаивания, максимальная и минимальная температура и осадки.[2] Сообщается, что в среднем дороги во влажном климате с циклами замерзания изнашиваются в два раза больше, чем дороги в засушливых и незамерзающих регионах.[8] Таким образом, дороги, подверженные большему количеству циклов замораживания-оттаивания и более высоких уровней осадков, быстрее разрушаются. С другой стороны, дороги в сухом и незамерзающем климате служат дольше.[1][3] Очень высокая температура также может нанести вред асфальтовому покрытию и вызвать такие повреждения, как кровотечение. Учитывая это, изменение климата может представлять угрозу благополучию дорог. Однако его влияние варьируется в зависимости от региона. Хотя это может быть очень вредным для дорог в определенном районе, оно может облегчить ухудшение состояния дорог в другом районе.[2]

Транспортные и эксплуатационные условия

Восстановление гранулированного гоночного трека после автогонки.

Подсчет трафика и тип трафика являются одними из важных рабочих атрибутов.[7] Обычно большие объемы движения и более тяжелые транспортные средства, такие как грузовики, коррелируют с более быстрым ухудшением качества покрытия. Также управленческие подходы могут иметь важное влияние на модели ухудшения. Примеры факторов, непосредственно связанных с управлением, - это тип и частота технического обслуживания.[3] или уборка и удаление льда зимой.[2][10] Использование слишком большого количества противообледенительной соли может усугубить проблему коррозии, особенно бетонного покрытия.[10]

Тип покрытия

Тип покрытия - один из самых важных факторов, влияющих на его износ.[3] Как правило, бетонные покрытия более долговечны в теплом климате, а асфальтовые покрытия более устойчивы к холоду. Швы в бетонном покрытии - еще одна проблема. Для определенного типа дороги (бетон, асфальт или гравий) имеет значение толщина слоев и тип материалов, используемых в качестве основания, основания и слоя дорожного покрытия. Иногда эти атрибуты выражаются с помощью агрегированной меры, называемой гранулярная базовая эквивалентность (GBE).[2][3]

Рекомендации

  1. ^ а б c Форд, К., Арман, М., Лаби, С., Синха, К.С., Томпсон, П.Д., Широле, А.М., и Ли, З. 2012. Отчет NCHRP 713: Оценка ожидаемого срока службы дорожных активов. В Совете по исследованиям транспорта Национальной академии наук, Вашингтон, округ Колумбия. Совет транспортных исследований, Вашингтон, округ Колумбия.
  2. ^ а б c d е ж "Пирьонеси, С. М. (2019). Применение аналитики данных к управлению активами: ухудшение состояния и адаптация к изменению климата на дорогах Онтарио (докторская диссертация)".
  3. ^ а б c d е ж Piryonesi, S.M .; Эль-Дираби, Т. Э. (2020) [Опубликовано онлайн: 21 декабря 2019 г.]. «Аналитика данных в управлении активами: рентабельное прогнозирование индекса состояния дорожного покрытия». Журнал инфраструктурных систем. 26 (1). Дои:10.1061 / (ASCE) IS.1943-555X.0000512.
  4. ^ Way, N.C., Beach, P., and Materials, P. 2015. ASTM D 6433–07: Стандартная практика для обследований индекса состояния дорожного покрытия и стоянок..
  5. ^ Энс, А. (2012). Разработка гибкой основы для моделирования износа в управлении инфраструктурными активами..
  6. ^ а б ААШТО. 2008. Механико-эмпирическое руководство по проектированию дорожной одежды: Практическое пособие..
  7. ^ а б "Piryonesi, SM, & El-Diraby, T. (2018). Использование аналитики данных для рентабельного прогнозирования дорожных условий: пример индекса состояния дорожного покрытия: [сводный отчет] (№ FHWA-HRT-18-065) . Соединенные Штаты. Федеральное управление автомобильных дорог. Управление исследований, разработок и технологий ". Архивировано из оригинал на 02.02.2019.
  8. ^ а б Пирьонеси С. Мадех; Эль-Дираби Тамер Э. (01.06.2020). «Роль аналитики данных в управлении инфраструктурными активами: преодоление проблем с размером и качеством данных». Журнал транспортного машиностроения, часть B: Тротуары. 146 (2): 04020022. Дои:10.1061 / JPEODX.0000175.
  9. ^ «FHWA: взгляд на историю Федерального управления шоссейных дорог».
  10. ^ а б Хассан, Ю., Абд Эль Халим, А.О., Разакпур, А.Г., Бекхит, В., и Фарха, М.Х. 2002. Влияние антиобледенителя взлетно-посадочной полосы на материалы и смеси дорожного покрытия: сравнение с дорожной солью. Журнал транспортного машиностроения, 128 (4): 385–391. DOI: 10.1061 / (ASCE) 0733-947X (2002) 128: 4 (385).