Čo je index stavu vozovky (PCI)?

Index stavu vozovky (PCI) je hodnotenie od 0 do 100, ktoré ukazuje stav povrchu vozovky. Hodnota 0 znamená zlyhanú vozovku a 100 novú vozovku. Vychádza z typu, závažnosti a množstva porúch, ktoré kontrolór vidí.

PCI je číslo pre stav, takže nemá fyzikálnu jednotku. ASTM D5340 počíta chybu odhadu v bodoch PCI. Index je nástroj na riadenie údržby. Dáva objektívny základ pre potreby a priority údržby. Opakované prieskumy ukazujú rýchlosť zhoršovania.

Ktorá norma platí

ASTM D5340 sa vzťahuje na letiskové vozovky. ASTM D6433 sa vzťahuje na cesty a parkoviská. Metódu pre letiskové vozovky vyvinul americký zbor inžinierov s financovaním od US Air Force. Neskôr ju prevzali FAA a US Naval Facilities Engineering Command. Zbor vyvinul aj metódu pre cesty, ktorú prevzali US Department of Defense a APWA. Obe normy uvádzajú, že PCI nenahrádza priame meranie únosnosti konštrukcie, trenia a jazdnej kvality alebo nerovnosti.

ASTM D5340-24 a ASTM D6433-24 sú aktuálne vydania. ASTM každú normu predáva, takže prieskum musí zodpovedať vydaniu, ktoré uvádza zmluva. Ministerstvo obrany USA používa UFM 3-260-16 ako svoj ekvivalent ASTM D5340. FAA bezplatne zverejňuje manuály porúch PAVER pre asfaltové a betónové letiská a AC 150/5380-7B na ne odkazuje.

Stupnica hodnotenia

Stupnica FAA v AC 150/5380-7B rozdeľuje rozsah do siedmich kategórií. Obrázok FAA je príklad. Ukazuje aj vlastnú stupnicu s tromi kategóriami, s hranicami pri 70 a 55. Príručka DoD UFM 3-260-03 uvádza tie isté sedem rozsahov a tieto definície:

Vydanie ASTM D5340 z roku 1998 používa tie isté hranice s inými názvami: Výborná, Veľmi dobrá, Dobrá, Priemerná, Zlá, Veľmi zlá a Zlyhaná. Hodnota 42,5 je na tejto stupnici Priemerná a na stupnici FAA Zlá. Vždy uveďte, ktorú stupnicu správa používa.

Pri cestách zvyčajne kategórie určuje agentúra (NASEM 2024). AC 150/5320-6G uvádza, že čísla PCI dávajú len relatívnu predstavu o stave povrchu. Limity pre údržbu, rehabilitáciu a rekonštrukciu berte ako relatívne, nie presné.

Ako prieskum prebieha

Kontrolór rozdelí vozovku na vetvy. Každá dráha, rolovacia dráha a stojisko je samostatná vetva. Vetva má úseky s jednotnou konštrukciou, údržbou, využitím a stavom. Úsek má vzorkové jednotky. Vzorková jednotka má pri asfalte 5 000 plus alebo mínus 2 000 štvorcových stôp (450 plus alebo mínus 180 štvorcových metrov). Pri betóne je to 20 plus alebo mínus 8 dosiek.

Norma umožňuje kontrolu všetkých vzorkových jednotiek, dostatočného počtu jednotiek pre 95 % úroveň spoľahlivosti, alebo menej. Kontrola všetkých je pre bežné riadenie údržby zvyčajne príliš nákladná. Hodí sa na analýzu projektu, kde pomáha odhadnúť objemy údržby. Minimálny počet n vzorkových jednotiek pre 95 % spoľahlivosť je:

n = N x s^2 / ((e^2 / 4) x (N - 1) + s^2)

N je počet vzorkových jednotiek v úseku. Prijateľná chyba e je zvyčajne 5 bodov PCI. Smerodajná odchýlka s medzi vzorkovými jednotkami sa pri prvej kontrole predpokladá 10 pre asfalt a 15 pre betón. Pri ďalších kontrolách sa použije hodnota, ktorú namerala predchádzajúca kontrola. Kontrolór potom rozmiestni jednotky v úseku rovnomerne, s náhodným začiatkom. Pre inú prácu uvádza norma príklad jednej agentúry, ktorá kontroluje menej jednotiek. Kontroluje 1 jednotku, ak má úsek 1 až 5 jednotiek, a 2 jednotky pre 6 až 10. Kontroluje 3 jednotky pre 11 až 15, 4 jednotky pre 16 až 40 a 10 % nad 40.

Kontrolór prejde každú vzorkovú jednotku a zapíše typ, závažnosť a množstvo každej poruchy. Pomôcky sú záznamový hárok, ručné meracie kolesko a 12 in (300 mm) pravítko. Pri asfalte kontrolór používa aj 10 ft (3 m) latu alebo napnutú šnúru. Kontrolór pracuje na vozovke s dopravou a hlukom lietadiel, takže norma vyžaduje koordináciu s prevádzkovým personálom letiska. Vyžaduje tiež, aby bola k dispozícii ochrana sluchu.

Ako sa počíta PCI

Výpočet pre vzorkovú jednotku asfaltu má tieto kroky:

1. Sčítajte množstvo každého typu poruchy pri každej úrovni závažnosti.
2. Každé množstvo vydeľte plochou vzorkovej jednotky a vynásobte 100. Výsledok je percentuálna hustota. Pri betóne je hustota percento dosiek, ktoré majú poruchu.
3. Z kriviek odpočtov normy odčítajte odpočet poškodenia (DV) pre každú poruchu a závažnosť.
4. Ak žiadny alebo len jeden odpočet poškodenia nie je väčší ako 5, použite súčet odpočtov ako najvyšší korigovaný odpočet poškodenia (CDV). Inak nájdite najvyšší CDV iteračným postupom, ktorý nasleduje.
5. Odpočítajte najvyšší CDV od 100.

PCI = 100 - maximum CDV

Iteračný postup najprv obmedzí počet odpočtov na m. Norma udáva m ako m = 1 + (9 / 95) x (100 - HDV). HDV je najvyšší jednotlivý odpočet poškodenia. Hodnota m je najviac 10. Ponechajte m najväčších odpočtov poškodení. Posledný z nich vynásobte zlomkovou časťou čísla m. Potom zopakujte tieto kroky:

1. Sčítajte odpočty poškodení a spočítajte q, počet odpočtov väčších ako 5.
2. Z korekčnej krivky odčítajte CDV pre q a súčet.
3. Najmenší odpočet väčší ako 5 znížte na 5 a opakujte, kým q nebude 1.
4. Najvyšší CDV je najväčší CDV zo všetkých prechodov.

Norma uvádza príklad výpočtu pre vzorkovú jednotku asfaltu. Odpočty poškodení sú 27,0, 21,0, 20,0, 9,0, 4,9, 4,8, 4,0 a 2,0. Najvyšší je 27,0, takže m = 1 + (9 / 95) x (100 - 27) = 7,92. Sedem najväčších hodnôt zostáva a ôsma sa zmení na 2,0 x 0,92 = 1,8. Prechody dávajú tieto výsledky:

Najvyšší CDV je 57,5, takže PCI vzorkovej jednotky je 100 - 57,5 = 42,5. CDV nerastie od prechodu k prechodu rovnomerne, preto norma berie najvyššiu hodnotu.

PCI úseku je priemer PCI jeho vzorkových jednotiek. Platí to, keď kontrolór prieskúma každú jednotku alebo ich všetky vyberie náhodne. Vzorkové jednotky s neobvyklou poruchou, napríklad s výkopom pre inžinierske siete, sú „dodatočné“ jednotky. Ak kontrolór niektoré z nich prieskúma, PCI úseku je vážený priemer.

Typy porúch

Kontrolór zaznamenáva len typy porúch, ktoré norma definuje. Vydanie ASTM D5340 z roku 1998 uvádza 16 typov porúch asfaltu:

• krokodílie trhliny, vystupovanie asfaltu, blokové trhliny, vlnenie a prepadliny
• erózia od prúdu výfuku, odrazené trhliny zo škáry, a pozdĺžne a priečne trhliny
• únik oleja, záplaty, vyleštené kamenivo, a rozpadávanie povrchu a zvetrávanie
• vyjazdené koľaje, posúvanie, šmykové trhliny a vydutie

Pre betónové vozovky so škárami uvádza 15 typov:

• vyboľavenie (blowup), lom v rohu, pozdĺžne, priečne a diagonálne trhliny a trhliny od trvanlivosti
• poškodenie tesnenia škáry, malé a veľké záplaty, výlomy (popouts) a pumpovanie
• odlupovanie povrchu, mapové trhliny a vlasové trhliny, sadanie alebo výškový rozdiel, roztrieštená doska a zmršťovacie trhliny
• odlupovanie hrán škár a odlupovanie rohov

Manuály porúch PAVER z roku 2009 definujú 17 typov porúch asfaltu a 16 typov betónu. Zvetrávanie a rozpadávanie povrchu uvádzajú ako dve poruchy a pre betón pridávajú alkalicko-kremičitú reakciu. Aktuálna norma sa opäť môže líšiť, takže použite vydanie, ktoré uvádza zmluva na prieskum.

Čo PCI nemeria

PCI vychádza z porúch viditeľných na povrchu. ASTM D5340 uvádza, že nedokáže merať únosnosť konštrukcie a nedáva priamu mieru protišmykovosti ani nerovnosti. FAA hodnotí nerovnosť podľa AC 150/5380-9 a trenie podľa AC 150/5320-12. Príručka DoD dopĺňa, že povrch môže byť hodnotený ako Dobrý, a napriek tomu môže mať podkladové stavy, ktoré zlyhajú pri opakovanej prevádzke lietadiel.

PCI nie je PCR. PCR je klasifikačné hodnotenie vozovky, ktoré vyjadruje nosnosť vozovky.

PCI nie je PSI. Present Serviceability Index je hodnotenie kvality jazdy na stupnici 0 až 5 z AASHO road testu z konca 50. rokov. FHWA uvádza, že sa prestáva používať. PCI a International Roughness Index (IRI) sa tiež líšia. IRI vychádza z nameraného profilu, kým PCI vychádza z porúch, ktoré kontrolór zaznamená.

Norma stanovuje limity presnosti meraní porúch. Keď kontrolór zmeria poruchu znovu, dĺžkové merania by sa mali zhodovať v rámci 10 % a plošné merania v rámci 20 %. Kontrolór má typy porúch identifikovať správne v 95 % prípadov. Vydanie z roku 1998 neuvádza žiadne vyhlásenie o presnosti z štatisticky navrhnutých testov.

Použitie v riadení letísk

Program správy vozoviek používa PCI na sledovanie stavu, modelovanie zhoršovania a plánovanie údržby. Takýmito programami sú PAVER a FAA PAVEAIR. Výstupy softvéru podľa AC 150/5380-7B pracujú s minimálnymi prijateľnými úrovňami stavu, ktoré nastaví používateľ. Správa predpovedá rok, v ktorom úsek dosiahne minimálne PCI, a odhaduje náklady.

AC neuvádza jedinú hodnotu PCI, ktorá spúšťa údržbu, a úrovne necháva na letisko. Príručka DoD opisuje kritické PCI. Pod ním už miestna údržba nie je nákladovo efektívna a začína sa veľká rehabilitácia. Každá zložka ozbrojených síl nastavuje vlastné úrovne. Príručka tiež znižuje prípustné hrubé zaťaženie o 25 %, keď je PCI 40 alebo menej.

Letisko s federálnym financovaním musí vykonať podrobnú kontrolu aspoň raz ročne. Prieskum PCI podľa ASTM D5340 umožňuje, aby interval medzi podrobnými prieskumami PCI bol tri roky. Pravidelné kontroly údržby pokračujú popri tom.

Drony

Dron môže zachytiť snímky pre vizuálny prieskum. PCI z dronových snímok zodpovedá ASTM D5340, len ak prieskum spĺňa postup normy. TarmacView dronom mapuje letiskové vozovky, hodnotí poruchy podľa ASTM D5340 a vypočíta PCI pre každú vzorkovú jednotku. Služba je dostupná v režime včasného prístupu.