沥青路面管理中最佳裂缝阈值重构策略尽量减少成本和排量
摘要: 在路面管理决策中减少温室气体排放的需求日益增加。在美国,路面养护活动,例如重铺路面,每年造成数百万吨的温室气体排放。优化重铺行人路面的活动,可减低行人路保养的碳足印。我们建议一个大纲,以估计重铺行人路面活动所产生的温室气体排放量,与以开裂为导火索的行人路防裂阈值政策之间的关系。裂缝门槛值是沥青加铺层施工前允许的最大裂缝百分比。案例研究中使用的数据集来自华盛顿州交通部。结果表明,在10年的规划期内,最小成本和温室气体排放的最佳裂解阈值非常接近。
介绍
政府间政府间气候变化专门委员会变化专门委员会(IPCC)的一项研究表明,为了将二氧化碳诱导升温的可能性限制在2摄氏度以下,自1870年以来人为排放源的累积二氧化碳排放量必须低于1000亿吨的大气碳排放量(IPCC 2014)。到2015年,约有一半的总量被释放。最近气候科学的研究结果表明,在未来20年内,全球温度有66%的可能性低于2摄氏度(碳浓度简报2016)。今后,必须实施强化的碳减排措施,将全球变暖控制在理想的限度之内。
运输排放占全球总排放量的13%,占28%(EPA 2015)。路面维修和修复行动所产生的温室气体排放量(占运输业温室气体排放总量的一小部分),在重交通高速公路为5%-10%,中交通高速公路为20%-50%(Horvath,2008年)。在承认可持续燃料和车辆技术的更多研究和创新的重要性的同时,人行道也可以成为减少运输排放的重要角色(Santero和Horvath,2009年)。
目前,路面管理决策是以经济因素为基础的ーー这是正确的,因为随着道路状况的恶化,使用者成本往往会增加(NCHRP 2004;ASCE2015)。本研究提出一个估算路面重铺活动与路面开裂阈值政策之温室气体排放与成本关系的架构。
开裂门槛值是最大的开裂水平,达到一个百分比,路面允许达到沥青罩面施工。作者提出了以下问题:什么水平的路面开裂阈值将最大限度地减少路面管理中的温室气体排放?运输机构可能有兴趣确定最佳的路面重铺频率,以符合温室气体排放预算或限制机构在一定时间内的开支。这项研究旨在发展一种方法来实现这些目标。
文献综述
路面管理系统(PMS)可以定义为决策支持工具,为公路机构的决策者提供维护路面资产的最佳策略(Haas等人,1993)。一个理想的路面管理系统将获得最佳可能的价值(效益)给予可用的资金,同时提供和操作平稳,安全和经济的人行道(McWaters等人,1995年)。
路面管理包括确定最佳维护策略和实施这些策略(Haas等人,1993年)。这是一个涵盖提供和维护适当服务水平的人行道所涉及的所有活动的过程。到目前为止,许多优化系统的主要目标是最小化代理成本,同时保持最佳的路面状况。随着人们意识到路面管理活动对环境的影响,开发一种考虑环境因素的路面管理系统已成为一个可取的目标。这在文献中有详细说明,比如Santero(2009)的工作,它提供了一个整体的路面生命週期评估,包括一个量化环境影响的方法,Zhang等人(2009),他们探索了工程水泥基复合材料嵌入路面覆盖物的使用。
哈维等人(2014)探索什么需要被纳入PMS,以满足其目标,作者描述为动员和管理。机动性关系到路面的功能性能,以确保安全性和可用性,而空姐移动尾巴保持道路的结构条件健全。作者强调,在网络层面的决策中,应考虑环境影响。本文探讨环保宣传品的一个实际应用,把温室气体减排目标纳入行人路的维修/保养决定,重点是行人路在使用期间出现裂缝。
路面老化模型
人行道是一种复杂的结构,其破坏是由多种因素引起的,如交通负荷、年龄、材料和环境因素。文献中包含了几个模型,这些模型将路面状况与上述变量联系起来(例如,Madanatet al.2002)。路面状况的基本衡量指标是可分为结构性指标和功能性指标两大类的路面状况指标。结构性能与路面的承载能力有关,功能性能与路面的使用性能或安全性能有关。
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