تطوير برنامج أولوية لنظام إدارة صيانة الطرق

رسالة ماجستير

اسم الباحث : سجى جاسم محمد الاسدي

الكلية : كلية الهندسة

الاختصاص : هندسة البنى التحتية‏

سنة نشر البحث : 2017

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

    تواجه مدينة كربلاء المقدسة تحديا كبيرا بسبب التدهور الكبير في البنية التحتية لشبكة الطرق. تؤدي طريقة الإدارة غير السليمة (إن وجدت) إلى زيادة التدهور. هذه الدراسة، تهدف الى استحداث نظام أسبقيات مرشد في نظام إدارة صيانة رصفات الطرق (PMMS) على مستوى الشبكة.

    استخدم برنامج PAVER (6.5.7) لحساب قيم ال PCI) )  لمنطقة مختارة من شبكة الطرق في مدينة كربلاء . تم إجراء المسح البصري للتحقق من نوع ومستوى الخطورة ومدى الفشل في مقاطع ووحدات العينة المختارة من الطرق. ويبلغ طول المنطقة قيد الدراسة 8.65 كيلومترا متضمنة كل الأنواع الوظيفية تقريبا للطرق الحضرية. تحقق جمع البيانات لعدد (211( من مقاطع الطرق متضمنة: 20 مقطع شرياني رئيسي, 15 مقطع شرياني ثانوي, 21 مقطع تجميعي, و مقطع 14 مقطع محلي. وعلاوة على ذلك، قد تم جمع البيانات لكل مقطع من مقاطع الطرق وتقييمها باستخدام برنامج PAVER (6.5.7) . كذلك، فقد تم احتساب مؤشر حاله الأرصفةPCI) ) لمقاطع مختلفة وإيجادها لأعمار تصميمية مختلفة وتطوير نموذج إحصائي للتنبؤ بحاله الأرصفة. تم ربط نظم المعلومات الجغرافية ( GIS)  مع برنامج PAVER (6.5.7) لإخراج النتائج و إظهار اسبقيه الصيانة وإعادة التأهيل للشبكة بأكملها والتي تمت باستخدام قيم (PCI) الحرجة .

    فضلا عن مؤشر الأسبقيات البسيطة المعتمدة على قيمهPCI) ) الناتجة من مخرجات برنامج PAVER (6.5.7( ,  تقدم الدراسة مؤشرات أخرى لكل مقطع من مقاطع الطريق . الأول, مؤشر اسبقيه الصيانة MPI  والذي يعتمد على عوامل متعددة تم التحقيق فيها من خلال معرفة الخبراء حول العوامل التي تؤثر على تحديد الأولويات وأوزانها باعتماد على الاستبيان المصمم مسبقا. ويرتبط MPI  بعوامل متعدد منها؛ التكلفة المناسبة للصيانة المقترحة, سهولة الصيانة المقترحة, متوسط الحركة اليومية والتصنيف الوظيفي للطريق بالإضافة إلى مؤشر حاله الرصيف .(PCI) الثاني, مؤشر الأسبقيات التكميلي للفوائد والتكاليف (BCR) والذي يوفر عملية الترتيب المثلى نظرا للاستفادة وتكلفة الصيانة.

    تقدم الدراسة عرضا فعالا للإخراج والترتيب للمنطقة المختارة من نظام شبكه الطرق على أساس مؤشر MPI وطريقة ( (BCRالإضافية. لكن الاختبار الإحصائي يظهر أنه لا يوجد فرق كبير بين ترتيب جميع أساليب تحديد الأولويات . الطرق المستحدثة يمكن استخدامها كامتداد لطريقه المعتمدة على قيمه PCI .

   بالإضافة إلى ذلك، فإن الموديل الإحصائي المطور للـ PCI تبين أن 41 ٪ من التباين في  PCIيمكن تفسيرها من خلال نموذج الانحدار المتعدد فيما يتعلق (العمر، متوسط الحركة اليومية, ورقم الهيكل (SN وأظهرت الدراسة أن 38 ٪ من مقاطع الطرق في منطقة الدراسة المختارة لها حالة جيدة  PCI =(85-100)، 26.5% لها حالة مرضية  ,   = PCI (70-85)، 12%  لها حالة عادلة , PCI = (55-70)، 18%  لها حالة سيئة =PCI(40-55)، 6.5%  لها سيئة للغاية  , = PCI  (25-40)، 2%  لها حالة خطيرة ، PCI = (10-25)، و 0%  لها حالة فاشلة  = (0-10).

      ويمكن استنتاج أن الطريقتان المطورتان لتحديد الأولويات لمنطقه الدراسة يمكن استخدامها بنجاح بالإضافة إلى طريقه الترتيب البسيط من برنامج .PAVER أيضا, الموديلات المطورة ل PCIقدمت علاقة جيدة مع كل من المتغيرات المستقلة؛ العمر, متوسط الحركة اليومية ورقم الهيكل, ويمكن استخدامها لتقدير حالة رصف الطرق

Developing Priority Program for Pavement Maintenance Management System

    The holy city of Karbala is facing big challenges due to the substantial deterioration in its infrastructure of roads network. Improper management method (if existing) leads to increased depreciation. This study aims at developing an optimized priority system within pavement maintenance management system (PMMS) in the network level.

    PAVER 6.5.7 software was used to compute Pavement Condition Index (PCI) values for a selected zone of road network in Karbala City. Visual inspection survey was conducted to investigate the type, severity level, and extent of failure at sections and sample units of selected roads. The area under study has 56.8 km length, and contained functionally almost types of urban roads. The data collection is achieved for a total of 109 road sections in; 20 major arterials, 28 minor arterials, 14 collectors, and 47 local sections. Further, the collected data for each section were inventoried and evaluated using PAVER software. Also, analysis and prediction of the PCI curve for different sections were determined for different design lifes and prediction modeling. PAVER software was linked with GIS to layout the established results and show the priority of maintenance and rehabilitation for the whole network using the critical PCI values.

     In addition to the simple ranking method by PCI’s resulted from the output of PAVER, the study introduces two other measures for each section of roadways. The first is the maintenance priority index (MPI), which is based on multiple measures investigated through expert knowledge about measures that affect prioritization and their irrespective weights due to a pre-designed questionnaire. MPI is related to multiple measures such as the cost of a proper proposed maintenance, easiness of proposed maintenance, average daily traffic and functional classification of the roadway in addition to PCI. The Second was the Incremental Benefit-Cost Ranking (BCR) analysis which is provide an optimized process due to benefit and cost of maintenance.

     The study also introduced efficient display of layout and ranking for the selected zone of roadway system based on MPI index and incremental BCR method. The statistical test shows that there is no significant difference in ranking in all methods of prioritization. The developed method can be used as an extension for pavement condition.

     Further more, statistical model of PCI developed showed that 70% of variation in PCI can be explained by multiple regression model in relation with (Age, ADT, SN). The resulted PCI indicated that 35% of roadway sections in the selected study area have good condition (PCI = (85-100)), 26.5 % have satisfactory condition (PCI = (70-85)), 12% have fair condition (PCI = (55-70)), 18% have poor condition (PCI = (40-55)), 6.5% have very poor condition (PCI = (25-40)), 2% have serious condition (PCI = (10-25)), and 0% failed condition (PCI = (0-10)).

    It can be concluded that the two optimized methods of prioritization developed in the study can be used successfully in addition to the simple ranking of PAVER. Also, developed models for PCI introduce a good correlation with independent variables of; age, ADT and structure number, can be used to estimate the pavement condition of roadways.