國道高速公路鋪面維護管理平台功能精進之研究

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何旻哲(Min-Je Ho) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

國道高速公路鋪面維護管理平台功能精進之研究
(A Study on Improving the Functionality of the National Freeway Pavement Maintenance Management System)

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摘要(中)

國道高速公路為台灣交通的重要命脈，透過南北向與東西向的串聯將整個路網的方便性達到提升的效果與目的，從此可知高速公路的道路品質將是上至高公局局本部，下至一般用路人都時時關注的項目，因此延續碩士論文「國道高速公路平坦度檢測及舒適性指標分析之研究」繼續後續的研究，首先針對國道鋪面之舒適性、安全性、結構性、流暢性等面向進行檢測資料之調查與數據分析，接著搭配國道歷年工程履歷的資料進行鋪面工程之可行性評估與施工中的品質管理到最後的成效追蹤研討，最後透過模組化策略AHP層級分析與賽局理論模擬國道發包策略來強化國道高速公路鋪面維護管理系統導入工程生命週期分析。
本研究在鋪面維護管理系統建置後將導入APP之研發，鋪面常會因為所在的自然環境如交通量或氣溫、雨量之變化等，種種因素而產生如裂縫、人手孔、冒油、車轍與坑洞等破壞。需要定期做鋪面巡查以提升鋪面的品質，本研究將研擬一套APP裝置，且具GPS定位，此裝置可提供一般民眾與巡查人員使用，民眾可用此功能將即時鋪面現況上傳至系統，運用此最新資訊做巡查後上傳至國道鋪面維護管理系統，並提供建議養護方式與經費預估，可使巡查績效提升。
國道道路台帳資料為鋪面管理最基本之資料，道路普查亦是最耗費人力的工作，希望藉由APP功能開發，於道路普查時直接現場建置資料庫藉此減少內業處理程序，提升道路巡查之效率。

摘要(英)

National freeways are key networks in Taiwan. They improve the convenience of the overall road network in Taiwan as they connect the north with the south, and the west with the east. Therefore, the road quality of national highways is a key issue for a spectrum of parties, from general road users to the Taiwan Area National Freeway Bureau. The present study expands on the “National Highway Research Flatness Testing and Analysis International Roughness Index.” First, data concerning the comfortability, safety, structure, and coherence of freeway pavements were surveyed and analyzed. Then, previous engineering biographical data were reviewed to perform a feasibility assessment on pavement engineering, as well as discuss the quality management during construction and outcome monitoring. Finally, freeway contracting policies were modulated and analyzed using the analytical hierarchy process (AHP), and simulated using game theory (GT) to reinforce the application of a management system for freeway pavement maintenance into engineering lifecycle analysis.
Once the freeway pavement maintenance management system (FPMMS) was completed, the system was incorporated into the development of an application (APP). Due to changes in environmental factors, such as traffic volume, temperature, rainfall, pavements are often damaged by cracking, manholes, oil leaks, ruts, and potholes. In this context, periodic pavement inspections are necessary for improving pavement quality. The present study developed an APP that features global positioning functionality that enables the general public and road inspectors to upload the latest pavement conditions to the system. This updated information can be verified through inspections and updated to the FPMMS, which then proposes maintenance approaches and budget estimations, thereby improving inspection efficiency.
The machine account information of national freeways is the fundamental information used in pavement management. Subsequently, general road surveys are the most labor-intensive task in pavement management. Thus, the researchers of the presents study anticipate that the proposed APP will enable inspectors of general road surveys to establish databases in-situ, thereby reducing internal processing procedures, and enhancing the efficiency of road surveys.

關鍵字(中)

★ 國道高速公路
★ 鋪面檢測指標分析
★ AHP層級分析
★ 賽局理論

關鍵字(英)

★ national freeways
★ pavement testing indicator analysis
★ analytical hierarchy process
★ game theory

論文目次

目錄

第一章緒論 1
1.1 研究動機與背景 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究範圍與方法 3
1.4 研究流程圖 5
第二章文獻回顧 6
2.1 鋪面檢測指標 6
2.1.1 鋪面舒適性指標(IRI) 6
2.1.2 鋪面安全性指標(SN) 9
2.1.3 鋪面結構性指標(FWD) 11
2.1.4 鋪面現況指標(PCI) 14
2.2 BIG DATA與多變量分析 17
2.2.1 Big data與 Open data 18
2.2.2 主成分分析(PCA) 20
2.2.3 靈敏度分析 21
2.2.4 群集分析(K-means) 23
2.2.5 支持向量回歸分析 25
2.3 策略管理理論 27
2.3.1 區位經濟理論 28
2.3.2 賽局理論(GT) 29
2.3.3關鍵性指標(KPI)管理 31
2.4 鋪面管理系統視覺化 32
2.4.1國外鋪面維護管理系統發展 33
2.4.2高公局鋪面維護管理系統發展 38
2.4.3 系統視覺化管理 46
2.5 小結 53
第三章國道鋪面養護路段成效分析 54
3.1 國道關西段養護路段分析 55
3.1.1 國道鋪面之可行性評估 55
3.1.2 國道關西段83K至89K鋪面現況資料調查 57
3.2國道鋪面養護履歷模組化 59
3.2.1 國道83K~89K工程履歷 59
3.2.2 鋪面養路履歷系統分析模組 65
3.3國道鋪面施工成效分析 75
3.3.1 鋪面指標成效追蹤 75
3.3.2 鋪面透水性成效追蹤 88
3.4 小結 96
第四章國道鋪面檢測指標分析 97
4.1國道鋪面破壞指標主成分分析 98
4.1.1各國道別之破壞主成分分析 98
4.1.2各工務段之破壞主成分分析 106
4.2國道鋪面調查指標分群導入群集分析 107
4.2.1 國道平坦度指標群集分析 107
4.2.2 國道抗滑指標群集分析 115
4.2.3 國道鋪面現況指標群集分析 122
4.3國道鋪面指標靈敏度與關聯性分析 129
4.3.1國道平坦度指標靈敏度分析 130
4.3.2國道抗滑指標靈敏度分析 131
4.3.3國道鋪面現況指標靈敏度分析 132
4.3.4檢測指標關聯性探討 133
4.4鋪面指標法導入多變量分析 138
4.4.1國道鋪面指標多變量分析 138
4.4.2國道鋪面綜合性指標(PSyI)分析 140
4.4.3 國道鋪面年度歲修路段訂定 141
第五章國道鋪面養護績效提升導入關鍵性指標分析 144
5.1 國道養護制度需求合理化分析 144
5.1.1 國道考評督導項目需求層次理論分析 145
5.1.2 雙因子理論分析 150
5.1.3投入-產出理論 152
5.2關鍵性指標(KPI)量化分析 154
5.2.1關鍵性指標績效提升管理流程分析 155
5.2.2關鍵性指標量化分析與管理評估 156
5.3鋪面KPI管理機制導入系統模組化建構 160
第六章鋪面養護經費導入賽局理論模擬分析 163
6.1 台灣瀝青廠商區位經濟分析 163
6.1.1 巨集觀經濟區位分析 163
6.1.2 微觀經濟區位分析 171
6.2鋪面養護精實管理非合作賽局理論分析 179
6.2.1 非合作賽局策略研擬 179
6.2.2 非合作賽局策略分析 188
6.3 鋪面精實管理合作賽局優選分析 192
6.3.1 合作賽局理論分析 192
6.3.2 合作賽局效益分析與評估 194
6.4 鋪面精實管理系統化建置 197
6.4.1 國道鋪面精實管理系統模組建置 197
6.4.2 賽局模擬介面系統化分析 207
第七章國道養護路段優選決策分析 210
7.1國道鋪面動態分段模式建立 210
7.1.1 鋪面指標優選動態分段長度分析 212
7.1.2 鋪面工程履歷導入年度動態分段維修分析 214
7.2動態分段導入交通量分析 215
7.2.1 國道交通量資料收集 215
7.2.2 國道ETC旅行時間預測分析 225
7.3 以統計抽樣檢定法擬定年度動態區段 230
7.3.1 動態分段統計驗證分析 231
7.3.2動態路段驗證系統分析法 232
7.4動態分段系統模組化建置 233
7.4.1 國道鋪面年度動態分段模組分析 234
7.4.2 國道ETC資料應用導入即時路況分析 235
第八章國道鋪面維護管理系統模組視覺化建置 237
8.1 國道鋪面維護管理系統模組化分析 237
8.1.1 管理系統資料庫建置 237
8.1.2鋪面檢測資料建置 242
8.1.3國道鋪面養護管理系統建置 246
8.2 國道鋪面視覺化模組管理開發 254
8.2.1 鋪面3D立體視覺化路網建置 255
8.2.2 鋪面指標視覺化管理 257
8.3 國道鋪面視覺化管理導入APP開發應用 261
8.3.1用路人行車APP視覺化系統開發應用 264
8.3.2 主管機關行車APP視覺化系統開發應用 266
第九章結論與建議 268
9.1 結論 268
9.2 建議 269
9.3研究貢獻 270
參考文獻 271

參考文獻

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指導教授

林志棟(Chih-Tung Lin)

審核日期

2021-1-26

推文