97 年度桃園縣編號道路基本資料調查及檢測

1. 97年度桃園縣編號道路基本資料調查及檢測 期中報告 計畫主持人：林志棟 共同主持人：張家瑞 共同主持人：康仕仲 國立中央大學 中華民國九十七年十月九日

2. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 7 6 1 5 2 3 4 平坦度檢測結果與分析 桃園縣養護歷年狀況 後續工作說明 回饋工作說明 鋪面狀況檢測結果與分析 前言 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 簡報大綱

3. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 鋪面養護的目的在於維持道路系統之服務品質、鋪面結構之完整性及行車安全，同時在鋪面有損壞跡象時，能及時依破壞型式及道路基本資料研擬適宜的維修措施。 利用一套完整的系統化管理資料庫將可將路面工程之各項工作分類，使各階層人員可由此管理系統資料庫及相關策略，獲尋求路面問題的最佳解決方案。 本計畫以本縣所轄之鄉道為主要研究範圍，目前鄉道計127條共621公里，預計本年度計畫調查及檢測項目數量統計如下表。 1.1 研究目的與範圍

4. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 • 計畫主要針對縣轄編號道路進行基本資料調查及檢測 • 異動鄉道之道路基本資料普查 • 平坦度IRI檢測 • 路面現況PCI調查 • 現有軟硬體設備維護更新 • 檢測設備更新 • 電腦軟體維護更新 • 桃園縣編號道路路面養護績效指標之評估 • 桃園縣編號道路路面養護路段優先順序之排定 1.2 工作項目

5. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 1.3 研究團隊

6. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 1.4 工作流程圖

7. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 1.5 工作甘特圖 完成50% 完成100% 未完成 完成50% 完成30% 完成30% 已繳交 完成100% 完成100% 完成80% 未完成 未完成 未完成

8. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 民國九十三年起進行「鋪面養護管理系統之建立」，針對桃園縣境內編號道路進行調查與排序系統的建立，並調查120車道公里之IRI與PCI。 民國九十四年延續研究成果，將相關資料(IRI、PCI、交通量、基本資料)之補正與確認，共285公里，以達鋪面養護之支援決策管理目的。 民國九十五年，延續資料調查，完成鋪面養護管理系統資料，共205公里。 2.1 歷年檢測項目 95年度 93年度 94年度 8

9. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 2.2 桃園縣養護管理雛形系統建構 • 智慧型平坦度檢測車儀器之研發 • 建立檢測標準作業程序書，進行移交程序、教育訓練 • 鋪面養護管理系統雛型建構 • 完成操作手冊及教育訓練 • 養護優選順序決策模式之建立 • 養護門檻值之建立 • 目前桃園縣政府養護驗收標準IRI定為5，即參考其成果 以養護能量暫定 門檻值為IRI 6.5 雷射測距儀 筆記型電腦 DMI測距儀 信號擷取盒

10. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 2.2 桃園縣養護管理雛形系統建構 人工作業 平坦度檢測車 現況調查系統PDA 桃園縣鋪面養護管理系統 建立六大模組

11. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 2.3 鄉道路線檢討和編號調整之研究 • 目的 • 126條鄉道及市區道路為主。 • 檢討功能合宜性，重新規劃其系統與等級。 • 統一調整鄉道系統編碼，與健全路網架構。 • 成果 • 完成鄉道Vediologging資料 原有路線 變更路線

12. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 IRI值8以上 佔15.3% PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 PCI值85以上佔15.3% 2.4 桃園縣編號道路調查及檢測 • 進行IRI、PCI、交通量、道路基本資料調查 • 除計畫預定之280公里之檢測，並額外進行桃園縣全鄉道IRI調查。 280公里鄉道檢測 IRI統計 將Vediologging轉為連續照片匯入資料庫，以供查詢 PCI統計

13. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 • PCI劣化模式 • PCI預測值與實際值比對，發現其預測整體趨勢良好，隔年預測可達95%準確度 • IRI劣化模式 • 以灰色預測建立劣化模式 • 利用蔣子平君(2004)建構之模式，並以桃園縣鄉道IRI資料重新進行建構並分析 2.5 劣化模式分析 IRI劣化模式比對圖 PCI劣化模式比對圖

14. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 • 高程測距儀種類介紹： • 紅外線測距儀 • 使用紅外線量測距離，可以計算出1.5到3公釐的辨識度。在極粗糙與平滑的路面量測成效並不佳，但是卻足夠可以算出IRI了，卻不能夠算出有效的騎乘指數。 • 超音波測距儀 • 超音波感應器藉由聲波傳到鋪面表面再回傳來量測距離。這在80到90年代非常流行。但會有許多問題，例如聲波傳到裂縫中造成極差的重複性，遇水地面潮濕無法檢測，檢測頻率不足等問題。 • 雷射測距儀 • 利用不可見光投射在鋪面表面反射計算距離，雷射光束的尺寸跟其軌跡有關，標準尺寸一般為直徑1到5公釐。辨識度是高度感應器所能量測距離的最小單位。研究顯示，高度感應器需要做少0.5公釐的辨識率才能計算正確的IRI值和騎乘指數。 3.1高程測距儀設備評估與校正

15. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 • 評估考慮因素 • 取樣頻率(sample rate) • 目前桃園縣檢測設備為每2cm 取樣一點剖面高程，若時速高達120 km/hr時每秒鐘可擷取1667個取樣點，故選擇之雷射設備需符合此取樣頻率，而桃園縣使用中之雷射測距儀為Selcom設備，其設備發射頻率為16K Hz遠大於目前之取樣頻率約10倍，因此符合規範標準。 • 解析度(resolution) • 目前通用的雷射廠商Selcom，在最好狀況下可提供0.004mm的解析度，最差情況下解析度也能達到0.01mm，這數值代表了每一筆讀數的解析度。 • 目前針對桃園縣雷測測距儀設備進行校正：將設備擺設置離地約100 mm高之距離並利用塊規進行其校正，校正後確認雷射測距儀之準確度在ASTM E905之要求範圍內屬於Class 1之標準。 • 足點 高程感應器的量測點大小嚴重地影響了量測路面上微小特徵的方式，特別是路面的結構、細窄的裂痕和解理。 3.1 高程測距儀設備評估與校正

16. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 3.1 高程測距儀設備評估與校正 測試結果 符合AASHTO規範 雷射感應器校正軟體 慣性式平坦度儀等級與高程差解析度

17. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 • 高速檢測設備中使用的加速度規用來建立慣性參考平面，以執行相對高程的量測。檢測車車身的垂直加速度將以積分兩次以獲得高程距離值。這將被用來作為移動參考高程，而高程感應量測值減去此數值即為路面的高程。 • 美國ASTM及AASHTO兩大單位分別於其規範內建議或限制加速度規的取樣範圍。 • ASTM E-950的規範中已明確表示所使用之加速度規須適用於路面狀況檢測，且建議加速度值的量測範圍為1g。 • 在AAHTO PP-49的規範中明確定義出其條件為通過撞擊測試(bounce test)，而獲得之IRI值須小於6 in/mile；而在其他相關的檢測設備規格上亦有備註在靜態測試時IRI值須小於5in/mile。 3.2 加速度規設備評估選購與校正 三軸示意圖

18. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 本計畫除採取委外於工研院進行加速度測試，並依據AASHTO PP-49針對新購之加速度規進行動態與靜態測試其測試結。由結果知目前選擇之加速度規符合靜態與動態測試標準，亦符合本研究之檢測要求，故可進行後續之路段驗證測試。 符合AASHTO規範

19. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 • 預計於後續2個月內陸續完成，試驗地點位於新屋鄉永安漁港旁新開闢之道路，其道路編號為61號計畫道路，其路段長直；本檢測長度320公尺，扣除加速區約120公尺，實際比對道路長度為200公尺，而試驗次數為五次。 • 並將桃園縣之檢測設備所量測五次路面輪廓圖與ARRB檢測之路面輪廓圖進行比對，並探討其重複性及再現性。對於5次檢測結果，其結果均須低於平均值之誤差在兩個區段均小於德州規範2%以內，才可符合驗證要求。 • 對於精確性檢驗並須考量以下問題 • 驗證道路造成車體左右晃動，進而造成加速度值之不精確。 • 加速度規之靈敏度不足，造成建立之慣性座標軸錯誤。 • 檢測設備與驗證機具之路徑不同。 3.3 檢測路段驗證規畫

20. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 • IRI 國際指標緣起 • IRI代表以數值模擬時速80公里之四分車行駛過試驗路段剖面單一輪跡之累積高程差與試驗路段長度之比率。其單位為公尺/公里（m/km）、公釐/公尺（mm/m）或坡度×1000（slope×1000） • 一般鋪面IRI值範圍由最平坦0至最粗糙20。 • IRI特性 • 國際糙度指標不因時間之變化而改變其量測特性。 • 國際間使用之平坦度量測儀器，均可直接或間接方式計算 • 可客觀顯示鋪面狀況，不受人為因素干擾，瞭解鋪面狀況對於使用者成本、行駛品質及安全性所造成之影響。 4.1 鋪面檢測技術介紹 四分車模型

21. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 • IRI 與檢測速度關係 • 在NCHRP Project 10-47中，速度變化對IRI值的影響通常很小。這是因為影響IRI值的波長小於30m(100ft)。 4.1 鋪面檢測技術介紹 建議維持定速，有較佳品質之IRI

22. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 選擇三條歷年皆有檢測之路段進行IRI劣化分析，藉以了解IRI劣化趨勢以預測未來桃園縣鄉道IRI發展狀況，以簡單回歸觀察其發展趨勢。 4.2 桃園縣平坦度檢測結果與分析 順樁預測模式 逆樁預測模式

23. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 IRI 不良路段(7m/km以上) 4.2 桃園縣平坦度檢測結果與分析

24. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 IRI追蹤改進改進 4.2 桃園縣平坦度檢測結果與分析

25. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 目前桃園縣之路段IRI分部主要在5m/km~7m/km之間，有偏高趨勢，尤以6m/km占最高比例 建議未來桃園縣應針對6m/km與7m/km路段進修優先維修可大幅提升桃園縣整體道路行駛品質，未來預計將所有路段檢測完畢後，針對IRI不良部分進行分析。 4.2 桃園縣平坦度檢測結果與分析 IRI分布圖

26. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 依據ASTM D6433-99 規範內容，PCI 為依據鋪面現況量測及觀察鋪面破壞之結果評估鋪面整體狀況的數值指標，其範圍從0.1到100（0.1代表最差的路面，100代表完美良好的路面）。 PCI調查國際上均依據ASTM D6433-99標準，係針對柔性路面的破損標準共分成19個項目進行調查，然PCI之19項破壞中有許多項目發生的機率並不高，可將其進行簡化的動作，，以較保守的PCI值來進行路面狀況的評分。 經過評估後認為可將路面破損項目由19項縮減為5項。 5.1 鋪面狀況檢測指標原理介紹

27. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 5.2 國外鋪面裂縫檢測技術

28. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 目前已進行全桃園縣鋪面狀況指標之人工調查，並將調查資料以直方圖方式表示，以方便觀察桃園縣PCI指標分布趨勢。 目前桃園縣PCI 分布以65-90分占大部分比例，其比例約為55%，但在60分以下須立即進行維修部分占25%在9639個路段(100m取樣大小)中占2428路段， 建議桃園縣政府須立即針對這些路段進行補強或大範圍整修，以提升整體路面品質。 5.3 鋪面狀況檢測結果與分析 約55% 佔25% 桃園縣PCI分布一覽表

29. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 蘆竹鄉 桃園市 楊梅鎮 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 觀音鄉 大園鄉 龍潭鄉 建議優先應養護路段(以PCI為門檻) 5.3 鋪面狀況檢測結果與分析 第一工區 第二工區 中壢市 第三工區 第四工區

30. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 5.3 鋪面狀況檢測結果與分析 建議優先應養護路段(以PCI為門檻) 第一工區 蘆竹鄉 桃園市

31. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 5.3 鋪面狀況檢測結果與分析 第二工區 楊梅鎮 建議優先應養護路段(以PCI為門檻)

32. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 5.3 鋪面狀況檢測結果與分析 第三工區 大園鄉 建議優先應養護路段(以PCI為門檻)

33. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 5.3 鋪面狀況檢測結果與分析 第四工區 龍潭鄉

34. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 檢測人員交叉比對 5.3 鋪面狀況檢測結果與分析 平均差異小於5%

35. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 5.4 利用鋪面檢測車進行檢測(未來發展) 中央大學自動道路檢測車 原型機

36. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 以人手孔為例 偵測edge 找edge 的轉折點，作為corner 以corner 的點使用gabor filter 找出附近feature 形狀 5.4 利用鋪面檢測車進行檢測(未來發展) 原圖 原圖對應edge 印上Corner 原圖 原圖對應edge 印上Corner

37. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 • PMS更新功能 • 查詢 • 道路基本資料 • 指標門檻(PCI、IRI、PI) • 預測模式 • 經費預估 • 預測模式(灰預測、Entropy) • 績效問卷(建構各鄉鎮績效指標)、問卷資料顯示 • 巡查紀錄、管線挖掘紀錄 • 一般統計資料 • 系統資料管理 回饋工作-鋪面維護系統功能更新 完成 完成 修改中 完成 完成 規劃中 規劃中 修改中

38. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 後續工作 • 1.軟體更新 • 預留影像擷取模組 • 預留道路影像實錄模組 檢測介面 檢測介面

39. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 • 2.檢測設備組裝 • 外殼與組裝設計完成 • 進行工廠焊接組裝 後續工作(回饋項目)

40. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 • 3.儀器校正與路段驗證 • 設備已送工研院進行外校 • 檢測設備組裝完成後進行路段驗證 • 進行IRI，3~4之路段與ARRB比對 • 縱向距離量測比對 後續工作 試驗地點位於新屋鄉永安漁港旁新開闢之道路，其道路編號為61號計畫道路，其路段長直

41. 前言 養護歷年狀況 設備採購與校正 IRI結果分析 PCI結果分析 回饋工作說明 後續工作說明 • 4.新設路段基本資料調查 • 待交通處通知須調查之新設路段 後續工作 • 公路基本資料調查表格 利用Vediologging建立基本道路影像 2014/9/6 41

42. 簡報結束 謝謝指教