بخشی از مقاله
طراحی سیستم مدیریت روسازی راه ( مطالعه موردی : شبکه راههای روستایی استان خراسان )
چکیدہ
در این مقاله ابتدا لزوم استفاده از سیستمهای مدیریت مهندسی در امر راهداری تشریح شده و سپعس مراحل مختلف طراحی و تدوین یک سیستم مدیزیت روسازی راه مغرفی می گردد. برای طراحی این سیستم شبکه راههای روستایی استان خراسان به عنوان مطالعه موردی انتخاب شده و سیستم مورد نظر در قالب یک نرم افزار
کامپیوتری تهیه شده است. ارزیابی روسازی در این سیستم با روش شاخص کیفیت راه انجام شده و پس از ورودداده ها به برنامه نرم افزار قادر است برنامه وسازی را برای یک قطعه از راه بصورت جداگانه و نیز : برای کل شبکه راه بصورت هماهنگ ارائه نماید.
۱ - مقدمه شبکه راهها یکی از زیرساختهای اصلی توسعه بوده و جزو سرمایه های ملی کشورها محسوب می گردد. حفظ و نگهداری این سرمایه کلان نیازمند برنامه ریزیهای درازمدت و فعالیت مستمر تعمیر و نگهداری شبکه راهها می باشد. بدین جهت سیستمهای مدیریت روسازی راه ( PMS) به عنوان ابزار توانمندی تلقی می شوند که قادر هستند خرابیهای روسازی راه را در شبکه اندازه گیری نموده (ارزیابی)، تمام اطلاعات مربوط به مشخصات فنی راه و خرابیهای ایجاد شده در آن را ذخیره کرده (بانک اطلاعاتی)، شدت و گستردگی خرابیها را در آینده برآورد کرده (مدلسازی)، قسمتهای مختلف شبکه را با هم مقایسه نماید (آنالیز وضعیت)، بر اساس آن نحوه تخصیص بودجه به قسمتهای مختلف شبکه را پیشنهاد دهد (برنامه ریزی در سطح شبکه) و سرانجام روش مناسب تعمیر و مرمت راه را در هر قسمت بطور جداگانه ارائه نماید (برنامه ریزی در سطح پروژه).
در این زمینه و با هدف تدوین مراحل مختلف تهیه یک سیستم PMS و با انتخاب شبکه راههای روستایی استان خراسان به عنوان یک مطالعه موردی ، طرح پژوهشی "طراحی سیستم مدیریت روسازی راه " در دانشگاه صنعتی شاهرود تعریف شده و به اجرا در آمد. در مقاله حاضر روش ارزیابی روسازی، جزئیات مندرج در بانک اطلاعاتی، الگوریتمهای آنالیز وضعیت روسازی و الگوریتم انتخاب روش تعمیر و مرمت راه که در این سیستم مورد استفاده قرار گرفته اند، تشریح میگردد. از آنجا که ساخت مدل پیش بینی خرابی روسازی به جمع آوری داده ها در یک دوره چند ساله نیاز دارد، در اولین مرحله از این طرح که در مدت یک سال صورت گرفته است،
مدلسازی انجام نشله و به فاز بعدی طرح موکول شده است.
۲ - ارزیابی روسازی ارزیابی کیفیت روسازی راه مستلزم شناسایی صحیح خرابیهای راه و اندازه گیری شدت خرابی و وسعت گستردگی آن است. برای این منظور مؤسسات معتبری مانند آشتو و یا انستیتو آسفالت روشهای متعددی را ارائه نموده و آنها را استاندارد ساخته اند. مهمترین این روشها عبارتند از "روش شاخص خدمت دهی راه - PSI" و روش " شاخص بین المللی ناهمواری - IRI". برای اندازهگیری PSI و IRI تجهیزات خاصی مورد نیاز است که معمولاً از تکنولوژی بالا و پیچیده ای برخوردارند. در هر دو روش فوق " پستی و بلندیها و ناهمواری سطح راه "اهمیت ویژه ای دارد و باید به طریق مناسب اندازه گیری شود. در صورت استفاده از دستگاههای ساده و ارزان قیمت
مانند تیر بنکلمن ارزیابی ناهمواریهای سطح راه به مدت زمان بسیار زیادی نیاز خواهد داشت و باید زمان ارزیابی سایر انواع خرابیها را نیز به آن افزود. بنابراین کار به کندی پیش رفته و در عین حال هزینه های پرسنلی نیز به شدت افزایش مییابد که مناسب استفاده در یک شبکه وسیع نمی باشد. به همین دلیل تیر بنکلمن به سرعت از رده خارج شده و جای خود را به نیمرخ سنج شتابی ، نیمرخ سنج و زنی و نیمرخ سنج نوری داده است. هر سه نوع نیمرخ سنج فوق با سرعتی در حدود ۸۰ تا ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت در طول راه حرکت کرده و پروفیل طولی راه را به سرعت ترسیم می نمایند. در عین حال دستگاههای بسیار گران قیمتی بوده و از تکنولوژی بالایی برخوردار هستند و دقیقاً به همین دلیل در شبکه راههای روستایی قابل استفاده نیستند. در این بین روش موسوم به " شاخص کیفیت راه - PCI روش استانداردی است که برای شناسایی خرابیهای راه و ارزیابی کیفیت روسازی پیشنهاد شده است. مشخصات این روش به گونهای است که بازرسان میتوانند بصورت چشمی و بدون استفاده از تجهیزات خاصی، خرابیها را شناسایی نموده و شدت آنها را تعیین نمایند. این بازرسیها درباره ۵٪ الی ٪۱۵ از کل شبکه راه انجام میگیرد ، بنابراین برای شبکه راههای روستایی با گستردگی بسیار زیادی که دارند بسیار مناسب است. روش PCI توسط پروفسور محمد شاهین برای گروه مهندسین ارتش ایالات متحده طراحی گردیده و هدف از آن ارزیابی سریع کیفیت راهها در شرایط دشوار میباشد. اصول روش PCI بر این فرض استوار است که هر یک از خرابیهای روسازی راه مقداری از کیفیت روسازی را کاهش می دهند. این کاهش کیفیت به نوع خرابی، شدت خرابی و گستردگی خرابی وابسته است. اگر کیفیت روسازی در شرایط ایدهآل مساوی ۱۰۰ فرض شود، با کم کردن مجموع مقادیر کاهش کیفیت مربوط به کلیه خرابیها میتوان "شاخص کیفیت روسازی" را به صورت عددی بین صفر تا صد محاسبه نمود.
خرابیهایی که این سیستم به ارزیابی آنها میپردازد در دو گروه روسازیهای آسفالتی و روسازیهای شنی و خاکی تفکیک می شوند. خرابیهای روسازی های شنی و خاکی عبارتند از چاله، زهکشی ضعیف، مقطع عرضی نامناسب، شیار، موج، جدا شدن دانه ها و گردوغبار، همچنین خرابیهای روسازیهای آسفالتی عبارتند از چاله، تورم، شیار، ترک بلوکی، ترک موزائیکی، ترک طولی و عرضی، ترک لبه ای، ترک هلالی، روزدگی قیر، موج، وصله کاری، فرسودگی، کنار رفتگی، نشست شانه راه و گذرگاه راه آهن.
۳- بانک اطلاعاتی
در این سیستم ، شبکه راههای هر شهرستان بصورت یک پروژه مستقل تعریف می شود. هر نوع اطلاعاتی که ممکن است برای برنامه ریزی در سطح شبکه و یا در برنامه های درازمدت مورد نیاز باشند توسط کاربر و در منوی "اطلاعات سازمان" به سیستم وارد می شود. این اطلاعات عبارتند از: نام سازمان، کد پروژه، سال برداشت اطلاعات، بودجه سالیانه، طول راههای تحت پوشش، تعداد و تخصص پرسنل، نوع و تعداد ماشین آلات و تجهیزات و غیره. در مرحله بعد هر پروژه به سه بخش تقکیک می شود که عبارتند از شبکه راههای فرعی درجه یک، شبکه راههای فرعی درجه دو و شبکه راههای روستایی. اطلاعات ثبت شده درباره هر یک از شبکه ها شامل کد شبکه. تعداد شاخه ها، طول راههای موجود در شبکه، نوع رویه و... می باشد. هر یکی از شبکه ها خود به تعدادی شاخه تقسیم میشوند بطوریکه هر شاخه مستقل از سایر قسمتهای شبکه قابل تشخیص باشد و از لحاظ عملکرد، سازه راه، مدت زمان ساخت و حجم ترافیک یکدست و یکنواخت باشد، اطلاعاتی که برای هر یک از شاخه ها باید وارد سیستم شود بسیار متنوع ارتند از: طول شاخه، عرض شاخه، تعداد قطعات در شاخه، جنس رویه، وضعیت زهکشی سه تت زهکشی عمقی، تاریخ ساخت، تاریخ آخرین
تعمیر، جنس خاک بستر، تعداد بار هم ارز محور استاندارد حجم ترافیک بر حسب معادل سواری وضعیت مراکز راهداری و... از آنجا که ممکن است در طول یک شاخه شاخه ها را به قطعات کوچکتری تقسیم نمود. کلیه عواملی که بر عملکرد روسازی مؤثرند در طول قطعه باید یکسان باشند مانند جنس خاک بستر، جنس و ضخامت لایههای روسازی، وضعیت زهکشی سطحی، وضعیت زهکشی عمقی و زیرسطحی، غرض و نوع روکش شانه راه حجم تردد از راه و ترکیب ترافیک. برنامه تعمیرات راه برای قطعات ارائه می شود بنابراین کلیه مشخصات راه در طول قطعه الزاماً باید ثابت و یکنواخت باقی بماند. با توجه به اینکه در روش PCIبازرسی و ارزیابی روسازی در تعدادی از واحدها و بطور تصادفی انجام میگیرد اطلاعاتی از قبیل طول و مساحت واحد، نوع رویه، نوع واحد (تصادفی یا اضافی) شدت و وسعت کلیه خرابیها برای هر واحد ثبت می گردد. با توجه به آنچه ذکر گردید این سیستم از یک بانک اطلاعاتی مشتمل بر پنج قسمت بهره می برد که عبارتند از جدول اطلاعات سازمان، شبکهها، شاخه ها، قطعات و واحدها. برای اینکه تصویری از حجم اطلاعات بدست آید، داده های مربوط به یکی از شهرستانهای استان خراسان ارائه می گردد. در شهرستان قوچان سه شبکه اصلی تعریف شده است که مجموعاً دارای ۸۴ شاخه، ۱۷۹ قطعه و ۱۸۲۹۵واحد است که از بین آنها تعداد ۲۵۵۰ واحد مورد ارزیابی قرار گرفته و مشخصات کلیه خرابیهای آنها ثبت میگردد. بنابراین هر پروژه بطور متوسط یک مگابایت از هارد کامپیوتر را به خود اختصاص می دهد و تقریبا در تمام سیستمهای موجود قابل اجراست.
۶ - الگوریتمهای آنالیز کیفیت روسازی در این سیستم کلیه خرابیهای روسازی طبقه بندی شده و بر اساس عوامل مؤثر در ایجاد آنها به جند گروه تقسیم شده اند. خرابیهای روسازی آسفالتی ممکن است ناشی از ترافیک سنگین، ناشی از رطوبت و شرایط نامناسب جوی، ناشی از طرح اختلاط نامناسب آسفالت یا اجرای بد آسفالت، ناشی از زیرسازی ضعیف در ساختمان راه و یا ناشی از سایر عوامل متفرقه باشند. خرابیهایی که در هر یک از این پنج گروه جای می گیرند در جدول (۱) ملاحظه میگردد.
