路面剩余使用寿命预测

――柴坦尼亚·库马尔·巴拉

第1章

简介

本章介绍了路面剩余使用寿命预测的必经性和表明研究目标的必要性。

1.1简介

运输对于任何一个国家的经济，产业，社会和文化发展作出了重大的贡献。在任何地区或国家的经济发展它都扮演着一个重要的角色，随着交通设施的发展，人民的生活水平和社会价值观都提高了。任何交通系统的主要目标是为了安全，快速，便捷的把一个地方人员和货物移动到另一个地方，从而使得经济更加的活跃而不断的向前发展（DB2008 Gedafa）。从美国的交通运输历史发展过程中我们可以看出，其交通运输一直已来受立法（DB2008 Gedafa）影响和塑造。随着技术不断进步，使得我们可以用更有效的方式运送人员和货物，大型机构系统框架形成表明交通行业有了主要的改善，它们决定了现在和未来的需求，并力求给他们运输成本提供一个有效且深远的解决方案（DB2008 Gedafa）。因为，人类四周由三种基本介质组成，即土地，水和空气，交通运输方式也与这三种介质的运动模式有很大联系。其中最主要的模式是通过公路运输，公路运输也是唯一的在可访问性和流动性方面可提供最大服务的运输模式。在今天的许多国家，道路运输仍为一种最主要的运输方式（米切尔和MAREE 1994）。由于道路在

实现政府整体社会，经济，安全和发展目标方面起着至关重要的作用，在世界各地大量的资金已花费在四通八达的公路网络建设中。美国的主要高速公路网络包括近400万英里路面（FHWA 1993年）。这些路面网络是国家的交通基础设施建设的一个重要的组成部分，代表了数 十年来数以百亿美元累计投资（2008年Gedafa D. B.）。为了维护这个庞大投资的路面网络，通过有计划的最佳使用资金，大量的维修和保养活动是很必要的。一些地方随着大型网络的公路形成，公路工程师的目光开始从建设转向了维护（TS VEPA等1996）。有种说法是在路面整个寿命周期的某个适当的时候投入一美元作为路面的预防性维护费用将比因为未实施维护而在未来破坏之后进行修复的费用节省3到4美元（1996年若弗鲁瓦）。为促进现有的路面网络管理，路面管理系统在过去的三十年有了很大的发展。由于有限的国家交通基础设施的保护和重建资金，已经有越来越多全国路面网络需要进行战略管理从而更好的维护这个庞大的资本投资。

最初，这种提高路面使用寿命战略需要这种概念的帮助。 维护和修复措施主要集中在密封面的裂缝和坑洼路面上，这样他们将不太可能进一步传播损害从而危害路面结构稳定性（约瑟夫E.庞尼亚等1996）。未来公路性能取决于所施加的维护措施，维护时机的适宜性，并它接收维护的质量效果。裂缝和接缝的有效密封

可以减少水进入路面结构而造成路面加速损坏（约瑟夫E.庞尼亚等1996）。

对于管理维护和修复措施要解决的问题，在1991年通过了“联

运表面运输效率法案”（ISTEA）。 ISTEA的任务包括各种基础设施和监控系统的开发与实施;其中包括路面，桥梁，公路安全，交通拥堵，公共交通设施和设备，多式联运设施和管理系统。我们的目标是优化配置国家提供的用来维护交通基础设施建设的资金。因此，为了有资格获得联邦资金，各州和当地的辖区必须去实施工作基础设施管理系统工作，其中包括所有七个任务类别（Amekudzi1996年Attoh Okine）。 适当的管理系统需要收集，分析和解释与建设和维护活动有关的实际数据。对每个铺面以及整个网络的未来状况的预测是管理系统一个基本要素（T.S. VEPA等1996）。

路面管理系统需要预测路面的使用寿命。路面寿命包涵两层意思，即使用寿命和剩余使用寿命。使用寿命可定义为从建设到第一次大修复工程或从第一次大修工程到下一次大修中间所服务的年数。修复工程可以被定义为重建或在原有的路面上重铺。路面使用寿命可定看作是两个连续的结构之间执行一个特定的路面的时间间隔。路面的使用寿命和剩余使用寿命，可以作为路面管理系统的工具。路面的剩余

使用寿命的目的是帮助路面的路面管理系统评估当前和预测未来的情况，确定预算需求以维持路面在公认水平以上的状况，确定优先考虑项目，从而优化支出维修基金。剩余使用寿命的评估是必要的，它以使服务中的路面的结构能力得到最佳的利用。它只是代表在路面 有用寿命直到故障条件为止时间。熟知剩余使用寿命，有利于在重建修复道路战略方面作出更好的决策，从而能有效地利用现有资源。剩

余使用寿命的预测是很重要的，因为预测未来路面状况是路面管理系统中最重要的功能之一，即当路面将达到其终端需要康复的条件

对于路面管理系统（PMS）任何路面状况的测量和预测是一个关键因素 。路面状况等级（PCR）是一种复合统计量，它是路面在一定功能和结构的条件下作为一个用来测量其可维护性的（乔治等人，1989）。

路面使用性能或乘坐质量指数也已广泛地应用于监控路面性能和路面翻修恶化程度，设计等其他方面用途。众所周知道路乘坐质量或可维护性指数可以主要评价坐在行驶的车辆所经历的垂直振动得到哪解释 （刘钊等1998）。

1.2问题陈述：

剩余使用寿命的年数是指路面功能 结构在可接受的条件下，只进行例行维护还可使用的年数。这些还应该结合严重性和程度不同的困苦和恶化率。对于每个遇险测量剩余使用寿命也需要开发性能模型和建立限值 。根据该限值，当前困扰一级劣化模型，可以计算每个遇难的时间达到限值 （1991年巴拉迪）。至少可以这样说计算剩余寿命一直是一项复杂的任务。 现有的方法依赖于各种各样的从纯粹的经验到真正机理概念。 一直缺乏足够的性能预测模型成为剩余寿命预测的主要障碍 （T.S. VEPA等1996）。由于缺乏足够的性能预测模型，计算剩余使用寿命成为一个复杂的任务。一条路的故障可以被归类为结构或功能衰竭。在功能衰竭为基础的方法，剩余寿命的计算