Βελτιστοποίηση αναβάθμισης και συντήρησης οδικού δικτύου μέσω αξιολόγησης λειτουργικών και γεωμετρικών χαρακτηριστικών

Abstract

Ο βασικός στόχος της παρούσας διατριβής είναι διττός και συνίσταται συνοπτικά στην αξιολόγηση του υφιστάμενου οδικού δικτύου και στη διερεύνηση του βέλτιστου τρόπου αναβάθμισής του.Στο 1ο Κεφάλαιο γίνεται μία σύντομη μνεία στην έννοια της οδοποιίας και της συντήρησης των οδών, καθορίζεται ο στόχος της διατριβής και περιγράφονται τα περιεχόμενα κάθε Κεφαλαίου.Το 2ο Κεφάλαιο παρουσιάζει τους δείκτες αξιολόγησης που χρησιμοποιούνται σε διάφορες ευρωπαϊκές χώρες και στις ΗΠΑ στα συστήματα διαχείρισης οδοστρωμάτων (ΣΔΟ) ή όπως είναι γνωστά στα αγγλικά «Pavement Management Systems (PMS)». Γίνεται σύγκριση με τους δείκτες που χρησιμοποιούνται στην Ελλάδα και αναδεικνύονται τα μειονεκτήματα και πλεονεκτήματα της χρησιμοποίησης δεικτών για την αποτίμηση της κατάστασης του οδοστρώματος. Στο 3ο Κεφάλαιο αναλύεται η φιλοσοφία ορισμού των οριακών τιμών των δεικτών και η χρησιμότητά των τιμών αυτών για τη λήψη απόφασης συντήρησης του οδοστρώματος μέσω ειδικών «δένδρων απόφασης» (decision trees). Στο 4ο Κεφάλαιο εξετάζεται η φιλοσοφία και η έννοια καταγραφής των φθορών του οδοστρώματος. Η κατάσταση του οδοστρώματος αφορά άμεσα στους χρήστες της οδού, δεδομένου ότι συνδέεται με την οδική ασφάλεια, το λειτουργικό κόστος των μετακινήσεων, την ταχύτητα των οχημάτων, τους χρόνους μετακίνησης και την κυκλοφοριακή άνεση.Η αξιολόγηση της λειτουργικής κατάστασης του οδοστρώματος επιτυγχάνεται με τον προσδιορισμό επιφανειακών ποιοτικών χαρακτηριστικών του οδοστρώματος που επηρεάζουν την ποιότητα κύλισης των οχημάτων και αφορούν άμεσα τους χρήστες της οδού, όπως η ολισθηρότητα, η ομαλότητα και οι φθορές της επιφάνειας του οδοστρώματος. Η αξιολόγηση της δομικής κατάστασης επιτυγχάνεται με τον προσδιορισμό της αντοχής των επιμέρους στρώσεων και κατ’ επέκταση του συνόλου του οδοστρώματος. Τέλος, αναλύεται το νόημα της καταγραφής φθορών του οδοστρώματος και επισημαίνεται η ανεπάρκεια των σύνθετων δεικτών κατάστασης.Στο 5ο Κεφάλαιο – στο οποίο αρχίζει η πρωτογενής έρευνα της παρούσας διατριβής – παρουσιάζεται η προτεινόμενη μεθοδολογία για τον καθορισμό των οριακών τιμών των δεικτών κατάστασης οδοστρώματος (όρια καταλληλότητας) στο στάδιο λειτουργίας της οδού. Η αποδοχή των ορίων καταλληλότητας των δεικτών κατάστασης οδοστρώματος, στο στάδιο λειτουργίας της οδού, ακολουθεί την προτεινόμενη φιλοσοφία η οποία συνίσταται στα εξής βήματα: α) Ποιοτικός καθορισμός ορίων καταλληλότητας και β) Ποσοτικός καθορισμός ορίων καταλληλότητας.Στο 6ο Κεφάλαιο παρουσιάζεται η προτεινόμενη μεθοδολογία για τον καθορισμό των οριακών τιμών των δεικτών κατάστασης οδοστρώματος στο αρχικό στάδιο ζωής του οδοστρώματος (έναρξη κυκλοφορίας). Ακριβώς επειδή η χρησιμοποίηση ενός μοντέλου για τη συμπεριφορά όλων των οδοστρωμάτων είναι ανέφικτη, σημασία έχει ο καθορισμός της μεθοδολογίας για την εύρεση της καταστατικής συνάρτησης που διέπει την εξέλιξη κάθε τύπου φθοράς του οδοστρώματος. Σε δεύτερη φάση ακολουθεί η διερεύνηση των ορίων αποδοχής των δεικτών που απεικονίζουν την κατάσταση του οδοστρώματος. Στο 7ο Κεφάλαιο, προκειμένου να δημιουργηθεί μια αποδοτική και αντικειμενική μέθοδος αξιολόγησης του υφιστάμενου οδικού δικτύου, προτείνεται η αξιολόγηση όλων των χαρακτηριστικών της οδού με βάση τέσσερα σημαντικά κριτήρια, που είναι: η ασφάλεια, η εξυπηρέτηση, η οικονομία και ο περιβαλλοντικός αντίκτυπος, με διαφορετική βαρύτητα το καθένα. Κάθε ένα από αυτά τα τέσσερα σημαντικά κριτήρια αποτελείται από συγκεκριμένα χαρακτηριστικά που είναι συνιστώσες του τελικού κριτηρίου. Στο 8ο Κεφάλαιο, παρουσιάζεται ένα μοντέλο για τη βέλτιστη αναβάθμιση του υφιστάμενου οδικού δικτύου. Η κοινή πρακτική εξετάζει κυρίως το οδόστρωμα. Αντίθετα, το προτεινόμενο μοντέλο προχωρά σε μία αξιολόγηση των λειτουργικών και γεωμετρικών χαρακτηριστικών της οδού, με παράλληλη θεώρηση του περιβαλλοντικού και κοινωνικού αντίκτυπου των ενδεικνυόμενων επεμβάσεων. Ένα βασικό συστατικό της μεθόδου είναι η ταξινόμηση όλων των δίστιβων παλαιών οδών σε τέσσερις διακριτές κατηγορίες σύμφωνα με την πραγματική κατάστασή τους και τα τρέχοντα χαρακτηριστικά κυκλοφορίας. Στο 9ο Κεφάλαιο προτείνεται μία μέθοδος τμηματοποίησης των οδών για την ορθή αξιολόγησή τους. Η τμηματοποίηση μιας οδού είναι ιδιαίτερα σημαντική και καθορίζει σε μεγάλο βαθμό τη σωστή αξιολόγηση της κατάστασης του οδοστρώματος. Κι αυτό γιατί εφόσον δεν έχει τυποποιηθεί με απόλυτα συγκεκριμένο τρόπο, υπάρχει σοβαρό ενδεχόμενο τα αποτελέσματα της αξιολόγησης της οδού να μην είναι αντιπροσωπευτικά της πραγματικής κατάστασης και να οδηγούν σε λανθασμένα συμπεράσματα.Στο 10ο Κεφάλαιο εξετάζεται μία εφαρμογή του προτεινόμενου μοντέλου αναβάθμισης σε συγκεκριμένα οδικά τμήματα.Τέλος, στο 11ο Κεφάλαιο περιγράφονται τα εξαγόμενα συμπεράσματα. Τα χρήσιμα σχετικά συμπεράσματα κωδικοποιούνται συνοπτικά παρακάτω.1)Από τη μελέτη της ενδεχόμενης συσχέτισης του δείκτη ατυχημάτων και του κόστους του χαμένου χρόνου των χρηστών μίας οδού με την κατάσταση του οδοστρώματος, μέσα από τη διεθνή βιβλιογραφία, έγινε σαφές ότι υπάρχουν συγκεκριμένες τιμές των δεικτών που χρησιμοποιούνται για την ποσοτικοποίηση και την καλύτερη αντίληψη της κατάστασης του οδοστρώματος, πέρα από τις οποίες παρατηρείται απότομη επιδείνωση. 2)Θεωρείται ότι ο δείκτης IRI και ο συντελεστής SFC πρέπει να φθάνουν σε οριακές τιμές (όπως αυτές έχουν καθοριστεί προηγουμένως) την ίδια χρονική στιγμή με την οριακή τιμή της τροχοαυλάκωσης, έτσι ώστε οι επεμβάσεις συντήρησης και αποκατάστασης να αφορούν στο σύνολο των οδικών χαρακτηριστικών με άμεσο όφελος το μικρότερο κόστος των εργασιών και τη λιγότερη ταλαιπωρία των οδηγών. 3)Η εφαρμογή του μοντέλου συνολικής αξιολόγησης παρέχει στις αρμόδιες Υπηρεσίες ένα εργαλείο αξιολόγησης και ιεράρχησης του οδικού δικτύου ανάλογα με την πραγματική του κατάσταση, έτσι ώστε να υλοποιείται ανάλογα ο κατάλληλος σχεδιασμός και προγραμματισμός των έργων συντήρησης.4)Ένα μοντέλο αναβάθμισης που παρέχει τέσσερις εναλλακτικές επιλογές, ανάλογα με τα αποτελέσματα της αξιολόγησης των λειτουργικών και γεωμετρικών χαρακτηριστικών της οδού, της κατάστασης του οδοστρώματος και την περιβαλλοντική της προσαρμογή. Με τη χρησιμοποίηση συγκεκριμένης μεθοδολογίας, το προτεινόμενο μοντέλο υποδεικνύει τη βέλτιστη λύση η οποία αντιμετωπίζει επακριβώς τα αίτια του προβλήματος, χωρίς περιττές και άσκοπες δαπάνες.5)Η αξιολόγηση μίας οδού γίνεται συνήθως με την υποδιαίρεση της σε τμήματα για λόγους διευκόλυνσης των μετρήσεων και στατιστικής επεξεργασίας των στοιχείων. Τα τμήματα αυτά συνήθως είναι ισομήκη ή μερικές φορές περιορίζονται στις περιοχές μετάβασης και απομάκρυνσης από κόμβους. Η προτεινόμενη μεθοδολογία τμηματοποίησης διακρίνει συγκεκριμένα θέματα που πρέπει να τίθενται ως κριτήρια τμηματοποίησης προκειμένου τα αποτελέσματα της αξιολόγησης να αντικατοπτρίζουν την εικόνα της οδού στην πραγματική της διάσταση. Η ορθή τμηματοποίηση της οδού αποτελεί προαπαιτούμενο για την ορθή αξιολόγησή της. Σε αντίθετη περίπτωση παρατηρούνται αποτελέσματα αξιολογήσεων που εξομαλύνουν και αμβλύνουν την πραγματική κατάσταση οδηγώντας συνεπακόλουθα σε λανθασμένα συμπεράσματα και λανθασμένες επεμβάσεις αποκατάστασης.