| 姓名 |
陳永林(Yong-Lin Chen)
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畢業系所 |
土木工程學系 |
| 論文名稱 |
HDM-4運用於國內高速公路養護管理之研究
(The Research of Applying HDM-4 in Taiwan's highway maintenance management)
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| 摘要(中) |
台灣地區公路系統歷經政府數十年之投資，在中山高速公路、第二高速公路及已編為省道之東西向十二條快速道路與西部濱海快速道路等陸續通車營運後，路網日趨完整，而公路工程亦從新建工程為主的型態，逐漸轉變為養護管理的層面。近年來，由於政府公共建設預算日益縮減，在面對財政困境下，道路主管機關勢必強化對於轄區內設施管理、提升工程效能等方面著手，方能在財政緊縮下維持公路運輸的品質並持續穩定的發展。
世界銀行(World Bank)於1968年開始對道路進行一連串專案研究以發展相關評估模組，於近年推出之HDM-4(Highway Development and Management)中，更提供了廣泛的模組應用與明確的方法於道路生命週期之計畫、規劃、準備以及操作等階段，提供了公路主管單位於進行相關決策時之參考。HDM-4此外提供了使用者針對於各地區之不同氣候、環境等因素進行相關參數調校之功能，以使本工具能夠適用於更廣泛的地區。在面對國內相關之路面維護管理體系尚未建構完整的情況下，如何藉由國際認可之工具進行國內公路系統養護管理的評估工作，應為可行且值研究的的方向之一。
本研究即利用世界銀行發展之HDM-4工具，收集彙整與分析國道三號關西工務段（42K～110K）路網資料、交通特性與成本相關資料，調整HDM-4道路劣化模式相關係數，建立台灣地區高速公路HDM-4本土化模組。另外，根據台灣地區目前養護現況與專家訪談結果，選定台灣地區適用之養護工法，並根據養護效益及特性進行道路工作影響模式之調整，以提供於後續分析之用。其後，利用校正後之本土化模式，配合高速公路預算編列情形實際進行例行性養護及週期性養護之門檻之推估，並考量養護成本、使用者成本及公路經濟觀念（淨現值、益本比、增量益本比等），進行最適化門檻探討。最後根據最適之養護策略，推求我國高速公路維護經費與維護績效間的關係，並利用此一結果，建議未來維護管理預算編列準則，以達到投出資源的最大經濟效益。 |
| 摘要(英) |
Taiwan Highway System experiences successively investment of few decades in government. After the first national highway-Chung Shan, the Second national highway, twelve west to east freeway and western seaside freeway go to operation, the road network is gradually complete. The road engineering change the style from new construction to maintenance management. In recent years, because the government public construction budget reduce year by year, so road agencies should be emphasizing facilities management and enhancing construction performance that keeping highway transit’s service quality with the constraints of budget limitations.
World Bank carries on a series of project researches to the road in 1968 and develop the related evaluation module. In HDM-4, it provide the extensive module application and explicit method in the stages such as planning, programming, preparation and operation etc. It provide a reference that road agencies carry on related decision.. HDM-4 provide user to adjusting with different region parameter such as weather, environment…etc. So this tool can be applicable to more widespread region. When the related pavement maintenance systems are not satisfactory, how to use the international identify tool help Taiwan’s highway maintenance management. It is very interesting and workable research.
We use HDM-4 to collect and analyze Guan-Xi region’s Highway No.3 network data, traffic characteristic and cost related information. Through this knowledge, we can adjusting the HDM-4’s parameter to suit Taiwan’s condition. Besides, we review technical literature and expert’s experience to determine on maintenance alternates. We use adjusted mode with real highway budget to determine the threshold of routine and period maintenance. Considering maintenance cost, user cost and highway economy to decide suitable threshold. Finally, base on the best maintenance strategies to explain the relation between maintenance budget and performance. Base on this result, we can determine the budget allotting criteria to reach the biggest economy benefit of the resource. |
| 關鍵字(中) |
★ 門檻值
★ 路面管理系統
★ HDM-4
★ 高速公路 |
關鍵字(英) |
★ threshold
★ highway
★ HDM-4
★ Pavement management system |
| 論文目次 |
目錄…………………………………………………………………………………Ⅰ
圖目錄………………………………………………………………………...……Ⅳ
表目錄……………………………………………………………………...………Ⅶ
第一章 緒論………………………………………………………………………1
1.1 研究背景與動機…………………………………………………………..1
1.2 研究範圍…………………………………………………………………..2
1.3 研究目的與內容…………………………………………………………..3
1.4 研究流程…………………………………………………………………..4
第二章 文獻回顧………………………………………………………………..5
2.1 世界銀行發展之HDM-4概述……………………………………………5
2.1.1 HDM-4發展背景………………………………………………….5
2.1.2 HDM-4系統模組及分析架構……………………………………6
2.1.3 HDM-4經濟分析架構…………………………………………..12
2.1.4 HDM-4資料敏感性及校正程序……………………………..…16
2.2 國內路面管理相關研究…………………………………………………19
2.2.1 台灣地區路面管理系統…………………………………………19
2.2.2 國內相關研究……………………………………………………22
第三章 路網資料蒐集及建立……………………………………………….27
3.1 路網資料…………………………………………………………………28
3.1.1 道路定義資料……………………………………………………28
3.1.2 道路幾何資料……………………………………………………32
3.1.3 路面整修記錄……………………………………………………34
3.1.4 路面狀況資料……………………………………………………37
3.2 交通特性資料……………………………………………………………39
3.2.1 交通量資料………………………………………………………40
3.2.2 路面容量與速度-流量關係……………………………………...47
3.2.3 每小時流量-頻率分佈…………………………………………...49
3.3 車隊資料…………………………………………………………………51
3.3.1 車輛特性資料……………………………………………………52
3.3.2 車輛利用情況及成本資料………………………………………55
3.4 氣候區資料………………………………………………………………58
第四章 HDM-4道路劣化模式校正及其探討…………………………..61
4.1 結構強度模組……………………………………………………………63
4.1.1 結構強度分析模式………………………………………………63
4.1.2 結構強度劣化模式………………………………………………66
4.1.3 HDM-4結構強度輸入方式……………………………………...67
4.2 裂縫劣化模組……………………………………………………………75
4.2.1 裂縫劣化模式簡介………………………………………………65
4.2.2 裂縫劣化模式校正………………………………………………82
4.2.3 校正後模式調整及探討…………………………………………85
4.3 剝脫劣化模組……………………………………………………………91
4.3.1 剝脫劣化模式簡介………………………………………………91
4.3.2 剝脫劣化模式校正………………………………………………92
4.3.3 校正後模式調整及探討…………………………………………93
4.4 坑洞劣化模組……………………………………………………………97
4.4.1 坑洞劣化模式簡介………………………………………………97
4.4.2 坑洞劣化模式校正……………………………………………..100
4.4.3 校正後模式調整及探討………………………………………..100
4.5 車轍劣化模組…………………………………………………………..104
4.5.1 車轍劣化模式簡介……………………………………………..104
4.5.2 車轍劣化模式校正……………………………………………..108
4.5.3 校正後模式調整及探討……………………………………..…115
4.6 糙度劣化模組…………………………………………………………..120
4.6.1 糙度劣化模式簡介……………………………………………..120
4.6.2 糙度劣化模式校正……………………………………………..123
4.6.3 校正後模式調整及探討………………………………………..130
第五章 HDM-4道路工作影響模式之本土化…………………………136
5.1 代表性養護維修工法彙整與選擇……………………………………..138
5.1.1 公路養護手冊（2003年版）………………………………….139
5.1.2 高速公路養護手冊（2002年版）………………………………143
5.1.3 HDM-4預設工法……………………………………………….146
5.1.4 代表性工法選擇…………………………………………….….146
5.2 養護工作特性及效益…………………………………………………..148
5.2.1 坑洞修補（Pothole Patch）………………………………………148
5.2.2 裂縫填封（Cracking Seal）……………………………………149
5.2.3 局部修補（Patch）……………………………………………..150
5.2.4 加鋪封層（Reseal）……………………………………………151
5.2.5 刨除加鋪（Mill and Replace）…………………………………153
5.2.6 重建（Reconstruction）…………………………………………156
5.2.7 預防性處理（Preventive treatment）……………………………156
第六章 HDM-4運用於養護最適化之探討………………………….....159
6.1 高速公路養護經費編列概況…………………………………………..160
6.1.1 興建及維護管理預算比例……………………………………..160
6.1.2 路面養護預算比例……………………………………………..162
6.1.3 關西工務段預算分配…………………………………………..163
6.2 例行性養護工作門檻探討及訂定…………………………………..…164
6.2.1 坑洞修補（Pothole Patch）………………………………….…166
6.2.2 裂縫填封（Cracking Seal）………………………………….…170
6.2.3 局部修補（Patch）……………………………………………..173
6.3 週期性養護工作門檻探討及訂定……………………………………..178
6.3.1 平坦度門檻值探討……………………………………………..178
6.3.2 車轍門檻值探討………………………………………………..184
6.3.3 裂縫門檻值探討………………………………………………..187
6.3.4 養護門檻策略彙整……………………………………………..190
6.4 預算編列與鋪面長期成效探討……………………………………..…191
6.4.1 不考慮剝脫之預算編列………………………………………..191
6.4.2 考慮剝脫之預算編列…………………………………………..194
6.5 HDM-4結合國內高速公路養護作業之探討…………………………197
6.5.1 現行高速公路養護作業改善（近程）…………………………197
6.5.2 本土性高速公路養護管理系統之建立（遠程）………………199
參考文獻…………………………………………………………………………204
附錄一 HDM-4分析路網輸入資料…………………………………….…..……209
附錄二 研究路網交通量資料……………………………………………………223 |
| 參考文獻 |
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74. 交通部高速公路局，「八十八年高速公路年報」，中華民國八十九月。
75. 交通部高速公路局，「八十九年高速公路年報」，中華民國九十月。
76. 交通部高速公路局，「九十一年高速公路年報」，中華民國九二月。 |
| 指導教授 |
林志棟(Zhi-Dong Lin)
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審核日期 |
2003-6-26 |
| 推文 |
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