Valstybinės reikšmės kelių asfalto dangos būklės blogėjimo spartos vertinimo modelis

Abstract

Disertacijoje nagrinėjama valstybinės reikšmės kelių tinklo asfalto dangų degradacijos dinamika ir jos prognozavimas. Disertacijos tikslas – sukurti valstybinės reikšmės kelių asfalto dangos blogėjimo spartos įvertinimo modelį, grindžiamą empirinių duomenų analize nustatytais dangos būklės blogėjimo scenarijais bei suminiu asfalto dangos būklės rodikliu ir jo kitimo prognoze. Disertacijoje išspręsti šie uždaviniai: išanalizuota ir įvertinta valstybinės reikšmės kelių tinklo struktūra bei sandara, išanalizuoti kelio dangos būklės degradacijos modeliai ir įvertintos jų paklaidos, sukurtas teorinis modelis kelių tinklo degradacijos spartai įvertinti, atliktas eksperimentinis tyrimas Lietuvos valstybinės reikšmės kelių tinklo būklei įvertinti ir degradacijos kitimui poremontiniu laikotarpiu nustatyti naudojant 3D dangų skenerį, išanalizuoti ir įvertinti ryšiai tarp kelio dangos degradacijos ir kelio dangos konstrukcijos, sudarytas ir įvertintas regresinis degradacijos modelis. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, bendrosios išvados, rekomendacijos ir vienas priedas. Įvade aptarta tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašytas tyrimų objektas, suformuluotas darbo tikslas ir uždaviniai, mokslinis naujumas, praktinė darbo rezultatų reikšmė, ginamieji teiginiai. Pirmajame disertacijos skyriuje pateikiama literatūros analizė apie kelių turto valdymo bei dangų valdymo sistemų sampratą, įvairias dangų valdymo sistemas, dangų būklės vertinimo ir degradacijos modelius, dangų būklę apibūdinančius rodiklius ir vertinimo metodus. Skyriaus pabaigoje suformuluojami pagrindiniai disertacijos uždaviniai. Antrajame skyriuje analizuojami dangos būklę apibūdinantys ir jai įtakos turintys rodikliai, aprašyti istoriniai kelio asfalto dangos nelygumo duomenys, gauti iš karto po atliktų remonto darbų. Taip pat pateiktas tyrimo planas, aprašyta tyrimo metodika ir gauti eksperimentinio tyrimo metu gauti rezultatai. Trečiajame skyriuje pateikiama kelio dangos nelygumo duomenų, gautų iš karto po atliktų remonto darbų, analizė ir nustatyti teoriniai dydžiai, skirti naudoti dangų valdymo sistemoje pritaikius remonto scenarijus. Pateikiama regresinė panelinių duomenų analizė, nustatant ryšius tarp dangos būklės indekso ir kitų kokybinių bei kiekybinių kintamųjų, jų reikšmingumas ir sudarytas dangos būklės in-dekso degradacijos modelis. Disertacijos tema paskelbti trys moksliniai straipsniai: du – mokslo žurnaluose, įtrauktuose į Clarivate Analytics Web of Science duomenų bazę (Paplauskas & Vaitkus, 2022; Paplauskas et al., 2023), vienas – recenzuojamame tarptautinės konferencijos pranešimų rinkinyje (Paplauskas & Vaitkus, 2020). Disertacijoje atliktų tyrimų rezultatai buvo pristatyti dviejose mokslinėse konferencijose Lietuvoje ir užsienyje.

The dissertation investigates the evolution of deterioration in significant national road network surfaces and its prediction. Its objective is to develop a model for evaluating the asphalt pavement deterioration rate on national roads, derived from scenarios of surface condition deterioration analyzed from empirical data, along with forecasting changes in the cumulative pavement condition indicator. The dissertation undertook multiple tasks, including analyzing and evaluating the national road network structure, studying road surface deterioration models and their errors, developing a theoretical model to assess road network deterioration rates, conducting experimental assessments with a 3D pavement scanner of the Lithuanian national road network post-renovation deterioration, analyzing relationships between road surface deterioration and construction class, and compiling and evaluating a regression deterioration model. The dissertation consists of an introduction, three chapters, general conclusions, recommendations, and one annex. The introduction discusses the research problem and the relevance of the work, describes the object of research, and formulates the purpose and tasks of the work, scientific novelty, practical significance of the work results, and defended statements. The first chapter of the dissertation presents a literature analysis on the concept of multiple asset management and pavement management systems, various pavement management systems, pavement condition assessment, and deterioration models, pavement condition indicators, and assessment methods. At the end of the chapter, the main tasks of the dissertation are formulated. The second chapter scrutinizes pavement condition indicators and their influencing factors. It delves into historical data concerning road pavement unevenness post-repair. Additionally, it outlines the research plan, methodology, and experimental findings. The third chapter analyzes road surface roughness data acquired post-repair, deriving theoretical values for integration into the PMS post-repair scenarios. It includes a regression analysis of panel data, elucidating relationships between PCI and various qualitative and quantitative variables, assessing their significance, and constructing a deterioration model for the pavement condition index. Three scientific articles were published on the topic of the dissertation: two in scientific journals included in the Clarivate Analytics Web of Science database (Paplauskas & Vaitkus, 2022; Paplauskas et al., 2023) and one in the peer-reviewed material of an international conference (Paplauskas & Vaitkus, 2020). The results of the research conducted in the dissertation were presented at two scientific conferences in Lithuania and abroad.