以臺北市道路檢測資料建構市區道路養護指標系統初探

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：26

、訪客IP：18.226.251.72

姓名

鄭以揚(Yi-Yang Cheng) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

以臺北市道路檢測資料建構市區道路養護指標系統初探
(The preliminary study of establishing urban road maintenance & rehabilitation index using the inspection data of Taipei urban road)

相關論文

★ 以ASTM WPRI與垂直加速度建構檢測設備與評估人行環境舒適性之初步研究

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

隨臺灣公路路網發展越趨完善，鋪面之養護與修復即成為市區道路主管機關之首要議題，地方政府須考量應如何延長現有公路使用年限及維持良好路面性能並降低養護預算。本研究使用高解析度二維雷射CCD與線性攝影機收集臺灣市區道路鋪面狀況包含IRI、車轍和裂縫，並邀請30名市民及28路面工程師參加道路現況服務能力評分計畫，協助建立臺北路面品質指標(TPQI)，最終提出臺北市區道路路面管理策略。本研究使用之鋪面檢測車可通過美國AASHTO、日本土木研究所及臺灣CNS之規範。依據本研究結果，可得指標計算公式為TPQI=5-0.612*ln⁡(IRI)-0.127*√Crack-0.253*ln⁡(Rut)，其解釋能力為97%，其使用趨勢與日本維護管理指標(MCI)一致。指標係數之差異則因兩國用路人之要求與期望有所不同所致。考量到臺北市80%使用者之滿意度與市府預算，TPQI最低養護門檻要求為3.2，單項指標劣化情形分別為裂縫率17%、車轍深度12mm，及IRI9.7m/km。市區道路之養護與修復一直為臺灣路面工程師最重要的課題與挑戰，透過本研究之成果，TPQI可作為臺北市政府在逐年遞減之養護預算下，用以提升道路養護之評估指標，且值得進一步研究。

摘要(英)

Pavement maintenance and rehabilitation are the most important issue of urban road administration in Taiwan. After the development of Taiwan road network are closely complete, to extend the urban road service time, keep good performance and cost down are concerned by local government. The objective of this study was established an index for Taipei city government to keep pavement service level meet the requirement of resident. The high definition 2D Laser CCD and camera was adopted to collected pavement condition included international roughness index, rutting and crack in Taiwan city. 30 residents and 28 engineers were invited to join the Present Serviceability Rating (PSR) program to assistant establishing the Taipei Pavement Quality Index(TPQI). At last, the proposed pavement management strategic of the Taipei urban road would be suggested in this study. The validation of the inspection vehicle with the high definition 2D laser CCD and camera was satisfied the AASHTO standard, public works research institute and Taiwan CNS standard. According to the results, the formula was as following: TPQI=5-0.612*ln⁡(IRI)-0.127*√Crack-0.253*ln⁡(Rut), the explanation coefficient of TPQI was 97%. the trend of Maintenance Control Index (MCI) of Japan and the TPQI were same, only a little coefficients different and the different should be due to two countries user requirement and expectation. In consideration of Taipei 80% users satisfaction and capital budget, minimum requirement of TPQI should be 3.2, Crack ratio should be under 17 %, Rut. depth should be under 12 mm, the IRI should be under 9.7 m/km. The maintenance and rehabilitation of urban road is always the most important course and challenge for engineers in Taiwan. Based on above, TPQI should be a very nice index for Taipei city government to maintenance urban road pavement using the annual decreasing capital budget and it is worthy of further study.

關鍵字(中)

★ 市區道路
★ TPQI
★ MCI

關鍵字(英)

★ Urban Road
★ TPQI
★ MCI

論文目次

中　文　摘　要 I
ABSTRACT II
致　　　謝 III
目　　　錄 V
圖　目　錄 IX
表　目　錄 XIV
一、緒論 1
1-1　　研究背景 1
1-2　　研究目的 3
1-3　　研究範圍 5
1-4　　研究架構與方法 6
1-5　　研究內容與流程 7
二、文獻回顧 10
2-1　　鋪面狀況評估指標 13
2-1-1　鋪面狀況指標 13
2-1-2　日本鋪面維護管理指標 16
2-1-3　美國國家鋪面性能指標 19
2-1-4　韓國鋪面管理指標 22
2-1-5　其他指標介紹 24
2-2　　影像科技應用於鋪面檢測 26
2-2-1　鋪面影像之應用 26
2-2-2　鋪面調查系統 33
2-3　　鋪面養護概念及策略 36
2-4　　小結 40
三、鋪面調查設備及驗證 41
3-1　　鋪面調查系統之架構 41
3-2　　鋪面調查設備系統驗證 43
3-2-1　鋪面調查儀器距離驗證 43
3-2-2　鋪面調查儀器裂縫辨識能力驗證 44
3-2-3　鋪面調查儀器車轍量測驗證 46
四、鋪面調查設備於臺灣市區道路之應用 48
4-1　　臺北市市區道路調查規劃 48
4-1-1　調查範圍與原則 48
4-1-2　調查作業流程 50
4-2　　臺北市市區道路鋪面現況調查結果 58
4-3　　綜合探討-MCI及鋪面檢測指標之應用 65
五、市區道路鋪面現況服務能力指標模式之探討 75
5-1　　鋪面現況服務能力指標回顧之發展 75
5-2　　市區道路鋪面現況服務能力評分規劃與成果 77
5-2-1　PSR執行規劃 78
5-2-2　PSR執行成果 83
5-2-3　PSR評分結果與道路現況 91
5-3　　市區道路鋪面現況服務能力評估模式 93
5-3-1　鋪面現況服務能力指標模型之方法 93
5-3-2　建立市區道路鋪面現況服務能力指標-TPQI 97
5-3-3　市區道路鋪面現況服務能力指標之成效評估-TPQI 102
六、市區道路鋪面養護指標之管理閥值 105
6-1　　鋪面養護閥值之發展 105
6-1-1　美國MAP-21道路管理之發展 105
6-1-2　日本MCI道路管理之發展 110
6-1-3　其他道路管理標準之發展 115
6-1-4　綜合性指標及單項指標養護閥值之應用 119
6-2　　研訂本土化市區道路指標閥值 121
6-2-1　綜合指標-TPQI 121
6-2-2　單項指標-裂縫率、車轍及IRI 124
6-3　　本土化TPQI、美國MAP-21及日本MCI鋪面養護閥值之差異 126
七、綜合性指標於養護策略與效益之方案精進探討 128
7-1　　鋪面養護策略之方法與假設 128
7-1-1　鋪面養護策略之研究與實務應用 129
7-1-2　鋪面養護工區之判定原則 132
7-1-3　鋪面養護成本之現況 134
7-2　　鋪面養護經濟效益與碳排放之方案評估 135
7-2-1　方案一-本土化TPQI≦2.8 135
7-2-2　方案二-單項指標95%信心水準之閥值 136
7-2-3　方案三-TPQI≦2.8及單項指標之閥值 138
7-2-4　方案四-日本MCI< 4及單項指標之閥值 139
7-2-5　方案五-傳統IRI>3.5 m/km 141
7-3　　市區道路鋪面養護策略建構 143
7-3-1　TPQI及MCI鋪面養護策略之成效 143
7-3-2　應用本土化綜合性指標於鋪面養護策略之發展建議 146
八、鋪面管理政策與策略 148
8-1　　鋪面檢測技術 148
8-1-1　現況技術分析 148
8-1-2　技術精進之展望 155
8-2　　鋪面養護管理技術 160
8-2-1　鋪面管理應用概況 160
8-2-2　鋪面資料品質管理規劃 164
8-3　　鋪面狀況指標應用制度 166
8-3-1　道路管理機制之探討 166
8-3-2　道路管養策略之研擬 174
8-4　　鋪面管理政策建議與總結 177
九、結論與建議 179
9-1　　結論 179
9-2　　建議 181
參考文獻 182

參考文獻

[1] 交通部運研所，運輸政策白皮書2020年版，初版，天下雜誌股份有限公司，臺北市，2020年。
[2] 臺北市政府，工務統計資料查詢系統，2022年3月28日，取自https://pwbstat.taipei.gov.tw/pxweb2007p/Dialog/Saveshow.asp。
[3] zh.wikipedia，臺北市行政區劃，2022年3月28日，取自https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Taipei_Districts.PNG。
[4] M. G. Lay, Ways of the world., 1992.
[5] Organisation for Economic Co-operation and Development(OECD), “Glossary of Statistical Terms.”, 2007.
[6] 中華民國交通部，「公路法」，2017年。
[7] 內政部營建署，「市區道路條例」，2004年。
[8] 內政部營建署,，「市區道路及附屬工程設計規範」，2022年。
[9] David Croney and Paul Croney, The design and performance of road pavements., McGraw-Hill, New York, 1991.
[10] Ralph Morton, Construction UK: Introduction to the Industry., Oxford: Blackwell Science, 2010.
[11] Simpson, Amy L, Rada, Gonzalo R, Visintine, Beth A, Groeger and Jonathan L, “Interstate Pavement Condition Sampling.”, Publication No. FHWA-HIF-17-022, 2016.
[12] Linda M. Pierce, Ginger McGovern and Kathryn A. Zimmerman, “Practical Guide for Quality Management of Pavement Condition Data Collection.”, FHWA, USA, 2013.
[13] Federal Highway Administration, “Highway Performance Monitoring System Field Manual.”, Office of Management & Budget (OMB) Control No. 2125-0028, 2016.
[14] ASTM D6433-20, “Standard Practice for Roads and Parking Lots Pavement Condition Index Surveys.”, American Society of Testing and Materials, ASTM International, USA, 2020.
[15] 公益社団法人日本道路協会，「舗装調査・試験法便覧平成31年版」，2019年。
[16] “23 CFR Part 490”, USA, 2017.
[17] FHWA Office of Infrastructure, “Data Quality Management Programs (DQMPs).”, 2018.
[18] AASHTO R87-18, “Standard Practice for Determining Pavement Deformation Parameters and Cross Slope from Collected Transverse Profiles.”, 2018.
[19] Young-chan Suh, Hong-jun Kwon, Ki-soo Park, Byung-sik Ohm and Boo-il Kim, “Correlation Analysis between Pavement Condition Indices in Korean Roads.” KSCE Journal of Civil Engineering, Springer, Vol 22, No. 24, pp.1162-1169, 2017.
[20] Seoul Metropolitan City, “Final report on academic work of building seoul pavement management system.”, Seoul Metropolitan City, 2001.
[21] Highway Research Board, “The AASHO Road Test: Report 5-Pavement Research.”, National Academy of Sciences National Research Council, Publication No. 954, Washington, D.C., 1962.
[22] ASTM Standard E1926-08, “Standard Practice for Computing International Roughness Index of Roads from Longitudinal Profile Measurements.”, American Society of Testing and Materials, ASTM International, USA, 2015.
[23] ASTM Standard E1489-08, “Standard Practice for Computing Ride Number of Roads from Longitudinal Profile Measurements Made by an Inertial Profile Measuring Device.”, American Society of Testing and Materials, ASTM International, USA, 2019.
[24] 鄭進源，「自動化鋪面破壞影像辨識系統導入鋪面破壞維護管理系統之研究」，國立中央大學，碩士論文，2013年。
[25] 陳林君，「影像辨識技術應用於鋪面破壞調查之研究」，國立中央大學，碩士論文，2014年。
[26] 薛智聖，「影像辨識技術建立鋪面破壞三維模型之研究－以坑洞破壞為例」，國立中央大學，碩士論文，2015年。
[27] Chenglong Jiang and Yichang James Tsai, “Enhanced Crack Segmentation Algorithm Using 3D Pavement Data.”, Journal of Computing in Civil Engineering, ASCE, Vol 30, Issue 3, 2015.
[28] Lin Li and Kelvin C. P. Wang, M.ASCE, ”Bounding Box–Based Technique for Pavement Crack Classification and Measurement Using 1mm3D Laser Data.”, Journal of Computing in Civil Engineering, ASCE, Vol 30, Issue 5, 2016.
[29] Wei Li, Ju Huyan, Susan L. Tighe, Qing-qing Ren and Zhao-yun Sun, “Three-Dimensional Pavement Crack Detection Algorithm Based on Two-Dimensional Empirical Mode Decomposition.”, Journal of Transportation Engineering, Part B: Pavements, ASCE, Vol 143 Issue 2, 2017.
[30] Wei Li, Ju Huyan, Susan L. Tighe, Na-na Shao and Zhao-yun Sun, “An innovative Primary Surface Profile-based three dimensional pavement distress data filtering approach for optical instruments and tilted pavement model-related noise reduction.”, International Journal of Pavement Engineering, Road Materials and Pavement Design, Vol 20, Issue 1, pp.132-150 2019.
[31] Hong Lang, Jian John Lu, Yuexin Lou and Shendi Chen, “Pavement Cracking Detection and Classification Based on 3D Image Using Multiscale Clustering Model.”, Journal of Computing in Civil Engineering, ASCE, Vol.34 Issue5, 2020.
[32] Baoxian Lia, Kelvin C. P. Wanga,b, Allen Zhanga,b, Enhui Yanga and Guolong Wanga, “Automatic classification of pavement crack using deep convolutional neural network.”, International Journal of Pavement Engineering, Vol 21, Issue 4, pp457-463, 2020.
[33] Nima Safaei, Omar Smadi1, Arezoo Masoud and Babak Safaei, “An Automatic Image Processing Algorithm Based on Crack Pixel Density for Pavement Crack Detection and Classification.”, International Journal of Pavement Research and Technology, Springer, Vol 15, pp159-172, 2022.
[34] Jin-Hoon Jeong; Jin-Sun Lim Young-Chan Suh; and Jeong-Hee Nam, “Development of Performance Criteria for Korean Pavement Warranty Specification.”, Journal of Performance of Constructed Facilities, ASCE, Vol 28 Issue 2, 2014.
[35] Pathway services Inc., 2021.9.1, source: http://www.pathwayservices.com/pathrunner.
[36] Dynatest US, Inc, 2021.9.1, source: https://www.dynatest.com/multi-functional-vehicle-mfv.
[37] Mianqing Zhong, Lichun Sui, Zhihua Wang and Dongming Hu, “Pavement Crack Detection from Mobile Laser Scanning Point Clouds Using a Time Grid.”, Sensors, MDPI, Vol 20, No.15, 2020.
[38] 朱宏偉、項琴和唐樹名，「路面預防性養護的研究現狀及發展趨勢」，中外公路，第二十八卷，第六期，第88-91頁，2008年。
[39] AECOM Transportation, “Town of Cary FY2017 pavement condition survey.”, AECOM Technical Services of North Carolina Inc., NCBELS Licensure No. F-0342, 2016.
[40] Federal Highway Administration, “Pavement Preservation Compendium.”, Washington, Publication No. FHWA-IF-03-21, 2003.
[41] 公益社団法人日本道路協会，「舗装の維持修繕ガイドブック」，2013年。
[42] 公益社団法人日本道路協会，「舗装設計施工指針平成18年度版」，2006年。
[43] 王詩瑜，「MCI應用於臺灣國道一號鋪面調查之可行性評估」，中央大學，碩士論文，2019年。
[44] AASHTO R 86-18, ”Standard Practice for Collecting Images of Pavement Surfaces for Distress Detection.”, 2018.
[45] AASHTO R88-18, “Standard Practice for Collecting the Transverse Pavement Profile.”, 2018.
[46] Fwa., T. F. and Gan, K. T., “Bus-Ride Panel Rating of Pavement Serviceability.”, Journal of Transportation Engineering, ASCE, Vol 115, No.2, 1989.
[47] Nakamura, V. F. and Harold, L. M., “Serviceability Rating of Highway Pavement.”, Purdue University, 1962.
[48] ASTM E1927-98, “Standard Guide for Conducting Subjective Pavement Ride Quality Ratings.”, American Society of Testing and Materials, ASTM International, USA, 1998.
[49] 李文偉，「應用多元迴歸建立營建工程工率評估模式之研究-以橋梁工程為例」，國立中央大學，碩士論文，2002年。
[50] 楊淵源，「大台中地區民眾持有替代能源汽車模式之初探」，逢甲大學，碩士論文，2009年。
[51] Cohen, J., Statistical power analysis for the behavioral sciences, 2nd ed., pp.116, 1988.
[52] Federal Highway Administration, “Distress Identification Manual for the Long-Term Pavement Performance Program.”, FHWA-RD-03-031, 2003.
[53] Federal Highway Administration, “Pavement Distress Identification Manual for the NPS Road Inventory Program.”, Cycle 4, 2009.
[54] Sayers, M.W., “On the Calculation of International Roughness Index from Longitudinal Road Profile.”, Transportation Research Record, Transportation Research Board, Issue 1501, 1995.
[55] Federal Highway Administration, “National Performance Management Measures; Assessing Pavement Condition for the National Highway Performance Program and Bridge Condition for the National Highway Performance Program.”, Final Rule, 2017.
[56] Sayers, M.W., “Transportation Research Board 1501.”, Transportation Research Board, Washington, DC, 1995.
[57] 建設省道路局国道一課、建設省土木研究所，「舗装の維持修繕の計画に関する調査究」，建設省第34回技術研究會，日本，1980年。
[58] 國土交通省道路局，「舗装点検要領」，2017年。
[59] 首都高速道路株式会社「都道首都高速1号線等に関する維持、修繕その他の管理の報告書」，2017年。
[60] あきる野市都市整備部管理課，「あきる野市道路舗装維持補修の優先順位設定評価基準」，2016年。
[61] 登米市，「登米市舗装維持修繕計画」，2019年。
[62] 角川浩二、榎戸宏樹，「利用者費用を考慮した道路舗装の維持修繕の改善—維持管理指数（MCI)に基づく維持修繕基準の見直し」，土木學會第 55 回年次學術講演會，2000年。
[63] Sayers, M. W., Gillespie, T. D., Paterson and W. D. O., “Guidelines for Conducting and Calibrating Road Roughness Measurements,” World Bank Technical Paper, Number 46, 1986.
[64] 內政部營建署，「市區道路養護管理暨人行環境無障礙考評評鑑報告」，2019年。
[65] Al-Omari, B. and Darter, M. I., “Relationship Between International Roughness Index and Present Serviceability Rating.”, Transportation Research Record, Transportation Research Board, Issue 1435, pp130-136, 1994.
[66] 洪境聰，「柔性鋪面現況服務能力指標與預測模式建立之研究」，中央大學，碩士論文，2000年。
[67] Federal Highway Administration, “Interstate Highway Pavement Sampling: Final Phase 2 Report.”, Publication No. FHWA-HIF-20-085, 2020.
[68] I-Lin Wang, Yi-Chang James Tsai and Feng Li, “A network flow model for clustering segments and minimizing total maintenance and rehabilitation cost.”, Computer & Industrial Engineering, ELSEVIER, Vol 60, Issue 4, pp593-601, 2011.
[69] Daijiro Mizutani, Yuto Nakazato and Jinwoo Lee, “Network-level synchronized pavement repair and work zone policies: Optimal solution and rule-based approximation.”, Transportation Research Part C Emerging Technologies, ELSEVIER, Vol 120, Issue 5, 2020.
[70] 徐聖博，「發泡瀝青技術添加瀝青刨除料應用於道理底層可行性之研究」，國立中央大學，碩士論文，2015年。
[71] 行政院公共工程委員會，公共工程價格資料庫。2020年6月15日，取自https://pcces.pcc.gov.tw/csi/Default.aspx?FunID=Fun_11。
[72] 許凱鈞，「透水性鋪面碳足跡系統建置之研擬」，國立中央大學，碩士論文，2015年。
[73] NCHRP, “Automated Pavement Condition Surveys.”, 2019.
[74] Wang, K., and O. Smadi, “Automated Imaging Technologies for Pavement Distress Surveys.”, Transportation Research Board, Transportation Research E-Circular E-C156, Washington, DC, 2011.
[75] AASHTO R 85-18, “Standard Practice for Quantifying Cracks in Asphalt Pavement Surfaces from Collected Pavement Images Utilizing Automated Methods.”, 2018.
[76] Federal Highway Administration, “Guidelines for Development and Approval of State Data Quality Management Programs.”, 2018.
[77] Shekharan, R., D. T. Frith, C. Chowdhury, C. Larson and D. Morian, “Effects of Comprehensive Quality Assurance/Quality Control Plan on Pavement Management.”, Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, Transportation Research Board of the National Academies, No. 1990, pp65–71, 2007.
[78] ILDOT, “National Performance Management Measures Data Quality Management Program.”, Illinois Department of Transportation, Springfield, IL., 2018.
[79] 渡邉一弘、久保和幸，「軽交通道路における舗装の管理実態及び損傷形態と構造的健全度」，土木技術資料，第55巻，第3号，pp.22～25，2013年。
[80] 藤原栄吾、渡邉一弘、久保和幸，「舗装マネジメントシステムの課題と実用性向上の方策」，土木技術資料，第58巻，第2号，pp.34～37，2016年。
[81] 日本東京都建設局，道路・橋梁等の維持修繕，2022年3月28日，取自https://www.kensetsu.metro.tokyo.lg.jp/jigyo/road/kanri/gaiyo/07.html。
[82] 國土交通部道路局，「総点検実施要領(案)-舗装編」，2013年。
[83] 內政部營建署，「市區道路養護管理暨人行環境無障礙考評評鑑報告」，2019年

指導教授

陳世晃洪境聰(Shih-Huang Cheng Ching-Tsung Hung)

審核日期

2022-7-21

推文