智慧型鋪面檢測車應用於鋪面平坦度之研究

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林元生(Yuan-Sheng Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

智慧型鋪面檢測車應用於鋪面平坦度之研究
(Apply Intelligent Vehicle for Pavement Roughness Survey)

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摘要(中)

鋪面平坦度之管理中以新工鋪面或養護後鋪面之驗收平坦度為最重要，不僅關係行車的舒適程度、行車安全更決定了鋪面的使用壽命。由於鋪面平坦度主要受施工技術及品質管制影響，鋪面完工時之平坦度極其關鍵，雖然國內目前之平坦度驗收之相關規定多納於道路施工規範之中，然而其檢驗方法及規定皆為早期所訂立，採用之儀器多為三公尺直規與高低平坦儀，使用判斷之指標以單點高低差與平坦度標準差為主，難以描述對行車舒適性之影響，且現行規範多以抽樣方式進行檢測，故難完整描述全線鋪面之平坦度；在檢測儀器方面，三公尺直規與高低平坦儀使用時不僅費時費力，使用結果之判斷指標即單點高低差與平坦度標準差，亦無法與世界潮流接軌。因此如何尋求更有效率之檢測方式、通用性良好之評估指標，進而修訂現有驗收規範內容以符合現況，實為目前鋪面管理重要之課題。
因此本研究嘗試自行研發智慧型鋪面檢測車，以改善目前平坦度檢測儀器存在已久之問題。另外彙整國內鋪面平坦度驗收相關規定，並參考世界各國鋪面平坦度驗收規範之優點，並利用檢測儀器收集之平坦度數據，以統計分析之方式，研擬以國際糙度指標（IRI）為評估指標且適用於國內之鋪面平坦度驗收標準。

摘要(英)

It’s most important to check and accept the roughness of new build or maintained pavements in pavement management system. It’s not only to concern about comfortable and safety to drive a vehicle but also decide using years of pavement. Because of the roughness of Pavement was influenced which for the most part by technique of construction and control of quality. Roughness was a key point when pavements build to finish. Although the roles which about the standard of roughness to check and accept was collected in the standard of pavement construct in our country, but the ways of survey was concluded in early periods. The apparatus to adopt most are 3m straight and Hi-Lo Detector. Mainly of index are judge by using the standard deviation of roughness. It’s difficult to describe the influence of comfortable to drive a vehicle. And it does usually survey by sampling way in present standards. So it’s hard to describe the roughness in whole line of pavement completely. In Part of apparatus to examine, the 3m straight and Hi-Lo Detector are not only waste a lot of time but also strenuous effort. It’s also can’t connect with the world current by using standard deviation of roughness. For this reason, it’s important to find the way which is efficiently to examine and good communicated index to evaluate and then to re-edit the standard to check and accept to fit in with present.
So this study tries to develop the intelligent vehicle for pavement survey by oneself. It can improve the problem which existed in the apparatus of survey roughness. In addition, consult the adventures of the standard to check and accept of the pavement roughness in the world, and collect roughness data by survey apparatus to draw up the International Roughness Index (IRI) as standard of roughness by using statistics analysis ways.

關鍵字(中)

★ 國際糙度指標
★ 智慧型鋪面檢測車
★ 平坦度驗收標準
★ 平坦度標準差

關鍵字(英)

★ Intelligent Vehicle for Pavement Survey
★ International Roughness Index
★ Standard Deviation of Roughness
★ Standard of Roughness to check and accept

論文目次

目錄
目錄 I
圖目錄 IV
表目錄 VI
第一章緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的與範圍 2
1.3 研究內容與方法 3
1.4 研究流程 5
第二章文獻回顧 7
2.1 國內外平坦（糙）度相關研究 7
2.2 鋪面平坦（糙）度檢測儀器原理介紹 15
2.2.1 斷面式平坦儀 16
2.2.2 反應式平坦儀 20
2.2.3 慣性式平坦儀 21
2.2.4 各式平坦儀之評比 22
2.3 鋪面平坦度評估指標 24
2.3.1 國際慣用平坦度評估指標介紹 24
2.3.2 各評估指標比較結果 31
第三章國內外鋪面平坦度驗收規範 33
3.1 國外鋪面平坦度規範 33
3.1.1 單點高低差及平坦度標準差 33
3.1.2 國際糙度指標 34
3.2 國內鋪面平坦度規範 37
3.2.1 交通部「公路工程施工規範」 37
3.2.2 交通部公路總局「瀝青混凝土路面施工說明書」 37
3.2.3 交通部台灣區國道高速公路局「國道高速公路施工技術規範」 38
3.2.4 內政部營建署「市區道路鋪面養護作業手冊」 38
3.2.5 行政院公共工程委員會「瀝青混凝土路面相關施工規範」 39
3.2.6 內政部營建署「市區道路平坦度驗收規範草案」 40
3.2.7 國內驗收規範綜合比較結果 41
3.3 獎懲規定之意義 42
第四章平坦度檢測 43
4.1 檢測計畫擬定 43
4.1.1 檢測範圍 43
4.1.2 進度規劃及說明 44
4.2 自行開發之平坦儀 45
4.3 智慧型鋪面檢測車組成元件 50
4.4 智慧型鋪面檢測車之驗證 55
4.4.1 行進距離驗證 56
4.4.2 平坦度驗證 58
第五章資料分析與探討 65
5.1 柔性鋪面平坦度養護維修門檻值探討 65
5.2 國際糙度指標與平坦度標準差關係式之建立與驗證 72
5.3 柔性鋪面養護維修平坦度驗收標準研擬 78
5.4 小結 85
第六章鋪面平坦度驗收系統 87
6.1 系統軟體選擇 87
6.2 系統建構 88
6.2.1 工程資料輸入子系統 90
6.2.2 工程驗收子系統 90
6.2.3 系統管理子系統 91
6.2.4 報表輸出子系統 92
6.3 系統作業環境 92
第七章結論與建議 93
7.1 結論 93
7.2 建議 94
參考文獻 97
附錄A 智慧型鋪面檢測車標準操作程序書附-1
附錄B 鋪面平坦度驗收系統標準操作程序書附-25
附錄C 標準常態分配表附-31
圖目錄
圖1-1 研究流程圖 5
圖2-1 三公尺直規量測示意圖 17
圖2-2 高低平坦儀 18
圖2-3 加州平坦儀 19
圖2-4 ARRB行走式平坦儀 20
圖2-5 黃金車模型 25
圖2-6 IRI波譜分布 26
圖3-1 IRI與路面狀況與車速之關係 36
圖4-1 檢測路線示意圖 43
圖4-2 智慧型鋪面檢測車 48
圖4-3 檢測系統架構圖 51
圖4-4 雷射測距儀示意圖 51
圖4-5 應變式加速度計 53
圖4-6 中大路水準測量縱斷面剖面圖 56
圖4-7 距離量測結果之管制界限圖 58
圖4-8 平坦度量測結果（平坦度標準差）之管制界限圖 60
圖4-9 平坦度量測結果（國際糙度指標）之管制界限圖 60
圖5-1 鋪面生命週期示意圖 66
圖5-2 國道鋪面平坦度累積個數百分比示意圖 68
圖5-3 桃園縣鄉道鋪面平坦度累積個數百分比示意圖 69
圖5-4 省道鋪面平坦度累積個數百分比示意圖 71
圖5-5 縣道鋪面平坦度累積個數百分比示意圖 72
圖5-6 線性迴歸關係圖 74
圖5-7 對數迴歸關係圖 74
圖5-8 多項式迴歸關係圖 75
圖5-9 乘冪迴歸關係圖 75
圖5-10 指數迴歸關係圖 76
圖6-1 鋪面平坦度驗收系統架構流程圖 89
圖6-2 鋪面平坦度驗收系統歡迎畫面 89
圖6-3 工程資料輸入畫面 90
圖6-4 工程驗收子系統畫面 91
圖6-5 系統管理子系統畫面 91
圖6-6 驗收報表輸出畫面 92
表目錄
表2-1 國內現有平坦度量測設備 16
表2-2 慣性式平坦度儀種類 23
表2-3 各式平坦儀比較結果表 24
表2-4 平坦度標準差d2係數表 28
表2-5 騎乘指數與路面服務力水準之關係 31
表2-6 計算IRI與RN所使用之四分車參數對照表 31
表3-1 日本各級道路平坦度標準差要求 34
表3-2 道路等級與國際糙度指標與車速範圍之關係 36
表3-3 鋪面形式與國際糙度指標之關係 37
表3-4 市區道路原始平坦度IRI值大於650cm/km時之驗收評估標準 40
表3-5 市區道路新工或原始平坦度IRI值不大於650cm/km時之驗收評估標準 40
表3-6 國內相關單位平坦度驗收規範 41
表4-1 檢測路線表 44
表4-2 檢測規劃時程進度表 45
表4-3 自行開發檢測設備成本表 46
表4-4 慣性式平坦度儀等級與取樣間距 47
表4-5 慣性式平坦度儀等級與高程差解析度 48
表4-6 檢測車距離量測結果 57
表4-7 距離量測結果之單因子變異數分析 57
表4-8 檢測車平坦度量測結果 58
表4-9 平坦度量測結果（IRI）之單因子變異數分析 59
表4-10 平坦度量測結果（標準差）之單因子變異數分析 59
表4-11 不同檢測速度平坦度量測結果 61
表4-12 不同檢測速度下國際糙度指標之單因子變異數分析結果 61
表4-13 不同檢測速度下平坦度標準差之單因子變異數分析結果 62
表4-14 不同煞車次數之平坦度量測結果 62
表4-15 不同煞車次數下國際糙度指標之單因子變異數分析結果 63
表4-16 不同煞車次數下平坦度標準差之單因子變異數分析結果 63
表5-1 檢測鄉道需養護長度百分比整理表 70
表5-2 參與轉換關係式迴歸之鋪面平坦度數據表 72
表5-3 檢測IRI值與轉換IRI值比較表 76
表5-4 檢測IRI值與轉換IRI值單因子變異數分析結果表 77
表5-5 國道養護維修後鋪面平坦度統計值表 78
表5-6 國道養護維修平坦度驗收標準值表 79
表5-7 桃園縣鄉道養護維修後鋪面平坦度統計值表 80
表5-8 桃園縣鄉道養護維修平坦度驗收標準值表 80
表5-9 省道養護維修後鋪面平坦度統計值表 81
表5-10 省道養護維修平坦度驗收標準值表 82
表5-11 縣道養護維修後鋪面平坦度統計值表 82
表5-12 縣道養護維修平坦度驗收標準值表 83
表5-13 付款因子查詢表 84
表5-14 柔性鋪面平坦度資料分析結果 85
表5-15 柔性鋪面平坦度養護門檻值靈敏度分析結果 86
表6-1 各項系統程式之評估 87

參考文獻

參考文獻
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指導教授

林志棟(Jyh-Dong Lin)

審核日期

2004-7-5

推文