Моделирование характеристик дорожного покрытия
Моделирование характеристик дорожного покрытия или моделирование разрушения дорожного покрытия — это исследование дорожного покрытия износа на протяжении всего его жизненного цикла. [1] [2] Состояние дорожного покрытия оценивается с помощью различных показателей эффективности. Некоторые из наиболее известных показателей эффективности — это индекс состояния дорожного покрытия (PCI), международный индекс шероховатости (IRI) и индекс текущей эксплуатационной пригодности (PSI). [3] [4] одно повреждение, такое как колея или степень трещины . но иногда используется [2] [5] Среди наиболее часто используемых методов моделирования характеристик дорожных покрытий можно назвать механистические модели, механистически-эмпирические модели, [6] кривые выживания и модели Маркова . В последнее время машинного обучения . для этой цели стали использовать алгоритмы [3] [7] Большинство исследований по моделированию характеристик дорожного покрытия основаны на IRI . [8]
История
[ редактировать ]Изучение характеристик дорожного покрытия восходит к первой половине 20 века. Первые попытки моделирования характеристик дорожного покрытия были основаны на механистических моделях. Более поздние исследователи также разработали эмпирические модели, не основанные на структуре дорожного покрытия. С начала 1990-х годов стали популярны механистически-эмпирические (МЭ) модели. Эти модели объединили как механистические, так и эмпирические характеристики посредством линейной регрессии. В Северной Америке AASHTO разработало руководство, основанное на механистически-эмпирических методах. [6]
Для разработки таких моделей необходимы данные. Поэтому в Северной Америке такие организации, как AASHTO и FHWA, собрали большие объемы данных о состоянии дорожного покрытия. Примерами этих баз данных, которые используются для проектирования дорожных покрытий и измерения их характеристик, являются LTPP и AASHO Road Test . [9]
Причины ухудшения состояния
[ редактировать ]Ухудшение состояния дорог является сложным явлением и зависит от многих факторов. Эти факторы можно разделить на несколько категорий: проектирование и строительство, тип материала, условия окружающей среды, а также управленческие и эксплуатационные факторы. [1]
Климат и условия окружающей среды
[ редактировать ]Среди наиболее значимых факторов окружающей среды — циклы замерзания и оттаивания , максимальная и минимальная температура и осадки . [2] Сообщается, что в среднем дороги во влажном климате с циклами замерзания изнашиваются до двух раз больше, чем дороги в сухих и незамерзающих регионах. [8] Таким образом, дороги, подвергающиеся большему количеству циклов замерзания-оттаивания и более высокому уровню осадков, изнашиваются быстрее. 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 неприятности, как кровотечение . Учитывая это, изменение климата может представлять угрозу благополучию дорог. Однако его влияние варьируется в зависимости от региона. Хотя это может нанести большой вред дорогам в одном районе, оно может смягчить ухудшение состояния дорог в другом районе. [2]
Условия движения и эксплуатации
[ редактировать ]
Количество и тип трафика являются одними из важных эксплуатационных атрибутов. [7] Обычно большие объемы движения и более тяжелые транспортные средства, такие как грузовики, коррелируют с более быстрым разрушением дорожного покрытия. Также управленческие подходы могут оказать важное влияние на характер ухудшения ситуации. Примерами факторов, непосредственно связанных с управлением, являются тип и частота технического обслуживания. [3] или подходы к очистке и борьбе с обледенением зимой. [2] [10] Использование слишком большого количества противообледенительной соли может усугубить проблему коррозии, особенно на бетонном покрытии. [10]
Тип покрытия
[ редактировать ]Тип дорожного покрытия является одним из наиболее важных факторов, влияющих на износ дорожного покрытия. [3] Как правило, бетонные покрытия более долговечны в теплом климате, а асфальтовые покрытия более устойчивы к холодной погоде. Еще одним источником проблем являются стыки бетонного покрытия. На дорогах определенного типа (бетон, асфальт или гравий) значение имеют толщина слоев и тип материалов, используемых в основании, подоснове и слое дорожного покрытия. Иногда эти атрибуты выражаются через агрегированную меру, называемую детальной базовой эквивалентностью (GBE). [2] [3]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Форд К., Арман М., Лаби С., Синха К.К., Томпсон П.Д., Широле А.М. и Ли З. 2012. Отчет NCHRP 713: Оценка ожидаемого срока службы дорожных активов. В Совете по транспортным исследованиям Национальной академии наук, Вашингтон, округ Колумбия. Совет транспортных исследований, Вашингтон, округ Колумбия .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Пирионеси, Сайед Маде (ноябрь 2019 г.). Пирионеси, СМ (2019). Применение анализа данных для управления активами: ухудшение состояния и адаптация к изменению климата на дорогах Онтарио (Докторская диссертация) (Диссертация).
- ^ Jump up to: а б с д и ж Пирионеси, С.М.; Эль-Дираби, TE (2020) [Опубликовано онлайн: 21 декабря 2019 г.]. «Анализ данных в управлении активами: экономически эффективный прогноз индекса состояния дорожного покрытия». Журнал инфраструктурных систем . 26 (1). doi : 10.1061/(ASCE)IS.1943-555X.0000512 . S2CID 213782055 .
- ^ Уэй, Северная Каролина, Бич, П. и Материалы, П. 2015. ASTM D 6433–07: Стандартная практика для исследований индекса состояния дорожного покрытия на дорогах и парковках .
- ^ Энс, А. (2012). Разработка гибкой основы для моделирования износа в управлении инфраструктурными активами .
- ^ Jump up to: а б ААШТО. 2008. Механистически-эмпирическое руководство по проектированию дорожных покрытий: Практическое пособие .
- ^ Jump up to: а б «Пирионеси С.М. и Эль-Дираби Т. (2018). Использование анализа данных для экономически эффективного прогнозирования дорожных условий: пример индекса состояния дорожного покрытия: [сводный отчет] (№ FHWA-HRT-18-065) Федеральное управление автомобильных дорог США. . Архивировано из оригинала 2 февраля 2019 г.
- ^ Jump up to: а б Пирионеси С. Маде; Эль-Дираби Тамер Э. (01.06.2020). «Роль анализа данных в управлении инфраструктурными активами: преодоление проблем с размером и качеством данных» . Журнал транспортной техники, Часть B: Тротуары . 146 (2): 04020022. doi : 10.1061/JPEODX.0000175 . S2CID 216485629 .
- ^ «FHWA: Взгляд на историю Федерального управления автомобильных дорог» .
- ^ Jump up to: а б Хасан Ю., Абд Эль Халим А.О., Разакпур А.Г., Бехит В. и Фарха М.Х. 2002. Влияние антиобледенителей взлетно-посадочной полосы на материалы и смеси дорожного покрытия: сравнение с дорожной солью. Журнал транспортной инженерии, 128 (4): 385–391. doi:10.1061/(ASCE)0733-947X(2002)128:4(385) . дои : 10.1061/(ASCE)0733-947X(2002)128:4(385) .