Pavement Condition Index erklärt

Eine Bewertung, keine Messung

Der Pavement Condition Index ist die Zahl, die die meisten Flughäfen verwenden, um den Zustand einer Start- und Landebahn zu beschreiben, und die Zahl, die am häufigsten falsch gelesen wird. Ein Abschnitt mit PCI 82 ist nicht zu 82 Prozent so stark wie im Neuzustand. Er ist nicht zu 18 Prozent abgenutzt. Der Index sagt nichts direkt darüber aus, wie viel Last die Befestigung morgen früh tragen wird.

Was TarmacView dagegen liefert, einen PCI-Proxy pro Abschnitt und eine priorisierte Reparaturliste, wird auf der Seite Befestigungszustandsbewertung beschrieben.

Was es tatsächlich ist: eine Punktzahl von 0 bis 100, die daraus abgeleitet wird, was ein geschulter Beobachter an der Oberfläche sehen kann. Drei Eingaben, und nur drei. Schadensart, Schweregrad und Ausmaß über die zu bewertende Fläche. Alles andere, die Schichtdicken, die Bindemittelchemie, die Feuchtigkeit im Unterbau, liegt per Konstruktion außerhalb des Index.

ASTM D5340-20 sagt dies in seiner eigenen Bedeutungsklausel: “Der PCI kann die strukturelle Kapazität nicht messen, noch liefert er eine direkte Messung der Griffigkeit oder Ebenheit.” Es lohnt sich, dies zweimal zu lesen, denn ein guter Teil der Meinungsverschiedenheiten über Befestigungsbudgets, die wir sehen, stellt sich als einer heraus, bei dem jemand den PCI stillschweigend als Festigkeitswert behandelt hat.

Woher der Index kommt

PCI wurde vom US Army Corps of Engineers mit Mitteln der US Air Force entwickelt, und D5340 hält fest, dass er anschließend von der FAA und dem US Naval Facilities Engineering Command verifiziert und übernommen wurde. Es ist eine Methode für Militärflugplätze, die die zivile Luftfahrt geerbt hat, was sowohl ihre Direktheit als auch ihre Langlebigkeit erklärt.

Die Norm ist ungewöhnlich offen über ihre eigene Grundlage. D5340 beschreibt den PCI als “eine Messung des kollektiven Urteils von Befestigungsinstandhaltungsingenieuren”, die sich direkt auf den Instandhaltungs- und Reparaturbedarf und nur indirekt auf die strukturelle Integrität bezieht. Die Abzugskurven im Zentrum der Methode wurden nicht aus der Mechanik abgeleitet. Sie entstanden dadurch, dass erfahrene Ingenieure gefragt wurden, wie schlimm ein gegebener Schaden bei einer gegebenen Dichte aussieht, und Kurven an die Antworten angepasst wurden. Das ist ein legitimer Weg, einen Index zu erstellen. Es misst keine Befestigung, und die Norm tut nicht so, als ob.

Es existieren zwei Normen, und sie sind nicht austauschbar. ASTM D6433 deckt Straßen und Parkplätze ab. ASTM D5340 deckt Flughäfen ab, und es ist diejenige, die ein Flugplatz verwendet. Die Flughafenversion enthält Schadensarten, die nur auf einem Flugplatz vorkommen, Strahltriebwerkserosion in der Nähe der Schwellen, Kraftstoffschäden auf Vorfeldern, Gummiablagerungen in der Aufsetzzone, und ihr Geltungsbereich umfasst ausdrücklich poröse Reibungsschichten neben Asphalt und bewehrtem Beton. FAA AC 150/5380-7B, das Advisory Circular zum Airport Pavement Management Program, nennt D5340 als Methode. Die aktuelle aktive Ausgabe ist D5340-24.

Wie eine Erhebung zusammengestellt wird

Eine PCI-Erhebung ist kein Gang über die Start- und Landebahn mit einem Klemmbrett. Sie folgt einer definierten Hierarchie, und die Hierarchie macht die Zahl zwischen den Jahren vergleichbar.

Das Netzwerk wird in Zweige unterteilt, wobei eine Start- und Landebahn oder eine einzelne Rollbahn ein Zweig ist. Jeder Zweig wird in Abschnitte unterteilt, die eine gemeinsame Baugeschichte, Verkehr und Struktur aufweisen. Der Abschnitt ist die Berichtsebene. Wenn jemand sagt “Start- und Landebahn 09/27 hat PCI 71”, dann ist das ein Abschnittswert, keine Punktmessung.

Abschnitte werden dann in Stichprobeneinheiten unterteilt, feste, kartierte und nummerierte Befestigungsflächen. Betoneinheiten werden in zusammenhängenden Platten gezählt, Asphalteinheiten sind eine rechteckige Fläche. Bei dieser Fläche ist Vorsicht geboten: In Sekundärquellen für Flugfeldasphalt kursieren zwei Zahlen, 5.000 ± 2.000 sq ft und eine ältere 2.500 ± 1.000 sq ft, und wir konnten keine davon am D5340-Text verifizieren, der hinter einer Bezahlschranke liegt und dessen veröffentlichter Geltungsbereich die Zahl nicht enthält. Nehmen Sie es von der Norm, die Sie besitzen, nicht von einem Blog. Das Prinzip variiert nicht. Eine Stichprobeneinheit hat eine Identität, sodass die nächste Erhebung denselben Boden inspiziert und nicht eine neue Schätzung, wo man suchen soll.

Nicht jede Einheit wird begangen. Die Methode erlaubt eine statistische Stichprobenziehung innerhalb eines Abschnitts, die so bemessen ist, dass sie eine angegebene Konfidenz für den Abschnittswert liefert, anstatt einer Vollerhebung. Das tauscht Vollständigkeit gegen Kosten, was man bedenken sollte, wenn ein PCI mit zwei signifikanten Stellen angegeben wird.

Innerhalb einer Einheit notiert der Bewerter drei Dinge für jeden gefundenen Schaden: was es ist, wie schwerwiegend es auf einer niedrigen, mittleren oder hohen Skala ist und wie viel davon vorhanden ist. Die Schweregradkriterien sind schadensspezifisch und nicht alle von der gleichen Art von Größe. Der Schweregrad für Längsrisse ist ein Rissbreitenband. Der Schweregrad für Spurrinnenbildung ist eine Tiefe. Der Schweregrad für Fugenabplatzungen ist eine abgebrochene Kantenabmessung. Diese Vielfalt ist der Grund, warum eine Erhebung einen geschulten Bewerter und nicht eine Checkliste benötigt, und warum Bildgebung bei manchen Schäden besser abschneidet als bei anderen.

Der Abzugswert-Schritt, in einfacher Sprache

Jeder aufgezeichnete Schaden wird in eine Dichte umgerechnet, seine Menge geteilt durch die Fläche der Stichprobeneinheit. Dichte und Schweregrad werden zusammen auf einer Abzugskurve für diesen Schadenstyp nachgeschlagen, und heraus kommt ein Abzugswert: Punkte, die von einer perfekten 100 abgezogen werden.

Der naheliegende nächste Schritt ist, die Abzugswerte zu addieren und zu subtrahieren. Die Methode tut dies nicht, aus gutem Grund. Schäden überschneiden sich in dem, was sie aussagen. Eine bereits im Radspurbereich netzrissige Befestigung ist nicht doppelt so schlimm, weil sie dort auch Spurrinnen aufweist, da beide dasselbe zugrundeliegende Versagen melden. Eine einfache Addition würde überbestrafen, und bei einer stark geschädigten Einheit würde sie über 100 hinausgehen und einen negativen Index erzeugen.

Also korrigiert die Norm. Zählen Sie die Abzugswerte über 5 und nennen Sie das q. Summieren Sie alle zu einem Gesamtabzugswert. Lesen Sie einen korrigierten Abzugswert von einer Kurve ab, die durch q ausgewählt wird. Dann iterieren Sie: nehmen Sie den kleinsten Abzugswert, der noch über 5 liegt, setzen Sie ihn auf 5, reduzieren Sie q um eins, lesen Sie erneut ab. Behalten Sie den größten korrigierten Wert, den irgendeine Iteration erzeugt hat. Der PCI für diese Einheit ist 100 minus diesem Wert, und der Abschnitts-PCI ist der Durchschnitt über die inspizierten Einheiten.

Zwei Konsequenzen folgen daraus, und beide überraschen die Leute. Der Index ist nicht additiv, daher erzielt eine Einheit, deren Abzugswerte sich auf 54 summieren, nicht 46, sondern einen höheren Wert. Und die Skala ist nicht linear in Bezug auf Schäden: PCI 90 bis 80 erfordert weit weniger neue Schäden als 40 bis 30. Ein Unterschied von fünf Punkten zwischen Abschnitten ist ein echter Zustandsunterschied, aber er ist nicht fünf Prozent von irgendetwas.

Die Bewertungsskala

Der Bereich von 0 bis 100 wird konventionell in sieben Bändern gelesen. AC 150/5380-7B druckt seine Version unter der Überschrift “Beispiel-PCI-Bewertungsskalen für Flugfeldbefestigungen”. Die Bänder sind ein gemeinsames Vokabular, kein regulatorischer Tarif.

Man hört oft, dass PCI 70 als Auslöser für eine Überbauung einer Start- und Landebahn genannt wird und PCI 55 als der Punkt, an dem ein Neubau in die Diskussion kommt. Dies sind FAA-typische Praktiken und ein gemeinsamer Standard in Befestigungsmanagementsoftware. Sie sind nicht als Anforderung in AC 150/5380-7B niedergeschrieben, und kein numerischer PCI-Schwellenwert erscheint in dessen Text.

Was das Circular jedoch festlegt, ist der Rhythmus, und zwar in der Richtung, die die Leute normalerweise falsch verstehen. Bundesweit verpflichtete Flughäfen müssen mindestens einmal im Jahr eine detaillierte Inspektion der Flugfeldbefestigungen durchführen. Wenn eine PCI-Erhebung gemäß ASTM D5340 durchgeführt wird, besagt das Circular, dass die Häufigkeit dieser detaillierten Inspektionen auf drei Jahre verlängert werden kann. Eine ordnungsgemäße PCI-Erhebung erkauft ein längeres Intervall, sie fügt keine Verpflichtung hinzu. Ein bis drei Jahre, je nach Verkehrsintensität und Befestigungsalter, mit einer Verkürzung auf jährlich unter PCI 70, ist das übliche Muster.

Wofür die Zahl gut ist und was sie nicht beantworten kann

Die letzte Zeile ist eine Kollision des Vokabulars, die es wert ist, einmal benannt zu werden. Eine Start- und Landebahn-Zustandsbewertung meldet Verunreinigungen, Wasser, Schnee, Matsch und Eis auf der Oberfläche im aktuellen Moment für die Flugbesatzung. Sie hat keine gemeinsame Mechanik mit dem PCI und verfällt innerhalb von Stunden.

Ableitung des PCI aus Bilddaten

D5340 ist bereits eine visuelle Methode. Niemand bohrt eine Start- und Landebahn an, um einen PCI zu berechnen. Bildgebung ist daher kein Kategoriewechsel, sondern nur ein Wechsel des Blickwinkels und der Person, die die Klassifizierung vornimmt. Vier Lücken bleiben real.

Einige Schweregradkriterien sind nicht visuell. Ein Rissbreitenband überlebt eine Kamera, wenn der Bodenabstand dies unterstützt. Eine Spurrinnentiefe benötigt eine rekonstruierte Oberfläche. Ob ein Dichtstoff noch an der Rissfläche haftet, ist taktil, und kein Sensor kann dies wiederherstellen.

Der Bewerter ist Teil der Methode. D5340 setzt eine geschulte Person voraus, die den Schadenskatalog anwendet. Ein Erkennungsmodell ist nicht diese Person, egal wie gut es funktioniert, und ein Bericht, der etwas anderes impliziert, macht übertriebene Behauptungen.

Die Stichprobenlogik kehrt sich um. Ein Scan deckt die gesamte Oberfläche ab, anstatt eine statistisch ausgewählte Teilmenge. Mehr Abdeckung ist bessere Information, aber eine Vollabdeckungszahl ist nicht die Statistik, die die Stichprobenklausel der Norm beschreibt, daher sollte sie nicht als dieselbe Zahl präsentiert werden.

Detektoren rufen vertraute Dinge übermäßig auf. Gummiablagerungen, Rillen, Schatten über einer Fuge und alter Dichtstoff werden alle als Schaden gelesen, bis ein Modell an dieser Befestigung überprüft wurde.

Daher veröffentlichen wir einen PCI-Proxy , eine Zustandsnote mit ihren Eingaben und Grenzen schriftlich festgehalten, anstatt eines zertifizierten Index. Er ist wiederholbar, georeferenziert, sodass dieses Jahr mit dem letzten Jahr auf demselben Boden verglichen werden kann, und billig genug, um ihn oft durchzuführen. Seine Aufgabe ist es, einer zertifizierten Erhebung zu sagen, wo sie ihre Stunden verbringen soll, und einen Abschnitt zu erfassen, der zwischen diesen Erhebungen durchrutscht.

Unser Start- und Landebahn-Oberflächenscan ist um diese Arbeitsteilung herum aufgebaut und stammt vom selben Besuch wie die Lichter und der Anflug, was das Argument ist, das wir in Was eine PAPI-Inspektion tatsächlich kostet vorgebracht haben.

PCI ist ein gut konstruiertes, ehrliches, bewusst eng gefasstes Instrument. Es ordnet Oberflächen, verfolgt sie über die Zeit und verwandelt einen Rundgang in eine Budgetposition. Fragen Sie es nach Festigkeit, nach dem, was unter der Platte ist, oder nach der Start- und Landebahn im aktuellen Moment, und es wird nicht antworten, weil es nie dafür gebaut wurde.