Administrarea structurilor rutiere. Pavement Management System

Va propunem sa luati cunostinta in cele ce urmeaza de conceptul de PMS – Pavement Management System si un produs software specializat in administrarea structurilor rutiere. Deoarece bugetul alocat administratiilor de drumuri este mult sub cel necesar mentinerii retelei la anumite standarde tehnice, utilizarea unui sistem de administrare a structurilor rutiere devine mai mult o necesitate decat un deziderat. Sistemul de fata de administrare a structurilor rutiere propus de SEARCH CORPORATION este eficient si simplu de utilizat. Cu ajutorul lui, pe baza unor criterii economice se selecteaza proiectele priori­tare si se optimizeaza alocarea fondurilor necesare realizarii lucrarilor de intretinere si reabilitare pe perioada de analiza considerata, tinand seama de constrangerile bugetare.

Retelele nationale de drumuri se confrunta cu cresterea numarului de utilizatori. Ca urmare, mentinerea retelelor de drumuri existente la anumite standarde tehnice, prin impunerea respectarii unor criterii de performanta (nivele de serviciu) prestabilite, a devenit o preocupare importanta pentru administratiile de drumuri.

O problema majora careia admi­nistratiile de drumuri trebuie sa ii faca fata o reprezinta fondurile insuficiente primite pentru intretinerea si reabilitarea adecvata a fiecarui sector de drum deteriorat. Lucrurile se complica atunci cand drumurile pot fi in stare proasta, dar sunt inca utili­zabile, ceea ce face ca proiectele de reparatii sa fie amanate pana cand conditiile devin inacceptabile. Lipsa fondurilor limiteaza numarul repara­tiilor si reabilitarilor, avand drept efect accentuarea degradarilor, costurile necesare reparatiilor crescand foarte mult.

In aceasta situatie, administratiile de drumuri incearca sa realizeze un echilibru intre programul de activitati de intretinere si reabilitare necesare si cele realizabile. In mod obisnuit, intretinerea preventiva efectuata sistematic si regulat reprezinta cea mai ieftina solutie. Totusi, cand fondurile sunt limitate, se rezolva mai intai pro­blemele cele mai grave si presante.

O solutie eficienta pentru a rezolva cat mai multe probleme in limita constrangerilor bugetare existente o reprezinta utilizarea unui sistem de administrare a structurilor rutiere: Pavement Management System (PMS).

Pavement Management System  descrie diferitele strategii care pot fi folosite in stabilirea politicii de reabi­litare si intretinere a unei structuri rutiere, urmarindu-se ca investitiile in reabilitare sa fie facute cat mai eficient, tinand seama atat de costurile administratorului, cat si de efectul pe care starea retelei de drumuri il are asupra costurilor utilizatorilor rutieri.

Un sistem eficient de administrare a structurilor rutiere ofera un raspuns pertinent la urmatoarele intrebari:

• Care este starea retelei de drumuri?

• Unde si cand sunt necesare interventii?

• Care sunt lucrarile prioritare?

• Care este modul optim de alocare a resurselor bugetare existente?

Conceptul de administrare a sistemelor rutiere

Experienta internationala in domeniul PMS

Primele sisteme de administrare a structurilor rutiere au fost folosite in perioada 1972–1977, in Statele Unite ale Americii. In ultimul deceniu ele sunt tot mai des folosite in tari din Europa si intreaga lume.

In prezent, sistemele de administrare de tip PMS sunt utilizate in: Suedia, Danemarca, Anglia, Franta, Olanda, Norvegia, Spania, Austria, Ungaria, Polonia, SUA, Canada, Brazilia, Australia, Noua Zeelanda, Africa de Sud etc.

Sistemele PMS au un obiectiv comun: alocarea optima a fondurilor disponibile pentru intretinerea si reabilitarea drumurilor. In majoritatea tarilor din Europa, factorii de decizie au recunoscut importanta implementarii sistemelor de administrare a structurilor rutiere.

Prezentarea conceptuala a sistemului PMS

Elementele de baza ale unui PMS sunt:

• baza de date;

• modelele de evaluare a comportarii structurilor rutiere;

• modulul de prioritizare a inter­ven­tiilor si optimizare a alocarii resurselor financiare.

Baza de date se construieste in urma unei campanii de colectare a datelor si este foarte important ca ea sa fie reactualizata periodic. Pe baza modelelor de evaluare se estimeaza starea tehnica a structurii rutiere la diferite orizonturi de timp. Cu ajutorul curbelor de comportare, impunand standarde minim acceptabile in ceea ce priveste starea tehnica a structurii rutiere, se stabilesc momentele de timp la care sunt necesare interventii.

Pe baza unor criterii tehnice si economice (minimizarea cheltuielilor administratorului, maximizarea bene­­ficiilor utilizatorilor etc.) si res­pectand anumite constrangeri bugetare, sunt analizate diferite strategii de reabi­litare. Rezultatele analizei sunt concretizate in stabilirea prioritatii interventiilor si optimizarea alocarii resurselor financiare.

In general, rezultatele furnizate de un PMS sunt urmatoarele:

• prognoze ale evolutiei starii teh­nice pentru intreaga retea de drumuri;

• programe de lucru pe durata de timp considerata in analiza, cu precizarea anului interventiei si a masurilor de reabilitare necesare;

• Bugetele necesare pentru a men­tine reteaua de drumuri analizata la standardele dorite.

In figura 1 sunt prezentate etapele de parcurs in vederea crearii si implementarii unui sistem PMS.

Pentru ca sistemul de administrare a structurilor rutiere sa fie cat mai eficient, trebuie avute in vedere urmatoarele observatii:

• evaluarea starii tehnice a drumurilor poate fi imbunatatita prin folosirea  unor sisteme de masurare si monitorizare eficiente. Acest lucru permite obtinerea unor modele de comportare performante si, in consecinta, o evaluare mai buna a prioritatilor;

• modelele de comportare performante conduc la stabilirea cu mare precizie a momentelor de timp pentru care sunt necesare interventii. Acest lucru se concre­tizeaza in modele economice imbuna­tatite, ceea ce permite o stabilire mai corecta a bugetelor necesare.

Constrangerile bugetare si continua crestere a eforturilor financiare necesare intretinerii unor retele de drumuri din ce in ce mai intinse sunt motivele pentru care utilizarea unui PMS performant este de o importanta cruciala.

R-SAMI – sistem de administrare Si management integrat propus de Search Corporation

Cand bugetul alocat administratiilor de drumuri este mult sub cel necesar mentinerii retelei la anumite standarde tehnice, sistemul de administrare a structurilor rutiere propus de SEARCH CORPORATION este foarte util. El permite ca, pe baza unor criterii economice, sa se selecteze proiectele prioritare si sa se optimizeze alocarea fondurilor necesare realizarii lucrarilor de intretinere si reabilitare pe perioada de analiza considerata.

Programul cuprinde doua pachete:

• PMS – Pavement Management System, care furnizeaza variante de reabilitare a structurilor rutiere pe termen scurt, mediu si indelungat, cu justificarea econo­mica a investitiilor;

• RM – Routine Maintenance, care prezinta activitatile de intre­tinere curenta pentru un an, precum si bugetul necesar efectuarii acestor lucrari.

Schema principala de lucru este prezentata in figura 2.

Modulul

Pavement Management System

Sistemul de administrare este structurat in trei mari componente:

• colectarea datelor;

• prelucrarea si analizarea datelor;

• prezentarea rezultatelor analizei.

Colectarea datelor

Primul pas al procesului de administrare a structurilor rutiere il reprezinta asigurarea colectarii datelor si constituirea unei baze de date. Pentru o functionare corecta a sistemului, actualizarea bazei de date este de o importanta vitala.

Pe langa parametrii care permit identificarea sectorului de drum pentru care se fac masuratori, cum ar fi numarul indicativ al drumului, pozitia kilometrica, regionala din care face parte etc., se culeg informatii legate de urmatoarele aspecte:

• starea de degradare a imbra­camintei drumului;

• planeitatea;

• capacitatea portanta;

• date de trafic;

• date legate de istoria drumului;

• date economice.

Evaluarea starii de degradare a imbracamintei drumului

Evaluarea starii tehnice se face prin inspectii vizuale. In acest scop, se inventariaza degradari precum: fisuri longitudinale, fisuri transversale, faiantari, fagase, plombe etc. In evaluarea degradarilor se tine cont de tipul, extinderea si gravitatea acestora.

Pe baza acestor informatii, se stabileste un indice global de degradare. Metoda este in conformitate cu Normativul pentru evaluarea starii de degradare a imbra­camintei pentru drumuri cu structuri rutiere suple si semirigide 540-98.

Indicele global al starii de degra­dare are valori cuprinse intre 0 si 100. Valoarea maxima corespunde unui sector de drum cu starea tehnica excelenta.

Planeitatea drumului

Planeitatea drumului ia in consi­derare neregularitatile imbracamintei care afecteaza calitatea rularii. Planeitatea drumului este evaluata prin parametrul numit IRI (m/Km) (International Roughness Index). Pentru determinarea IRI cel mai indicat este sa se utilizeze un profilometru de tip APL.

Conform prescriptiilor Bancii Mondiale, valorile IRI variaza intre 0 m/Km pentru drumurile fara defecte de uniformitate si 12 m/Km pentru drumurile cu o suprafata de rulare de foarte proasta calitate.

Evaluarea structurala

Evaluarea structurala se face prin mijloace nedistructive masurandu-se deflexiunile produse de o sarcina in cadere. Echipamentul se numeste deflectometru cu sarcina dinamica – FWD (Falling Weight Deflectometer). SEARCH CORPORATION dispune de doua astfel de echipamente: Dynatest 8000 FWD si Dynatest 8081 HFWD.

Pe baza deflexiunilor masurate, se determina Numarul Structural care are valori cuprinse intre 1 si 9. Cu cat numarul structural are valori mai mari, cu atat capacitatea portanta a structurii rutiere este mai buna.

Date de trafic

Datele de trafic necesare pentru program se refera atat la traficul din anul colectarii datelor, cat si la cel din anul in care a fost realizata ultima reabilitare. Ele trebuie sa contina informatii legate de volumul si structura acestuia. Aceste date sunt detinute de CESTRIN si au la baza recensamantul general de trafic care se efectueaza la fiecare 5 ani. In ceea ce priveste volumul traficului la nivelul anului ultimei reabilitari, sunt necesare informatii din baza de date a unitatilor teritoriale ale AND.

Date legate de istoria drumului

Studiul priveste colectarea datelor care se refera la alcatuirea sistemelor rutiere, considerand grosimea straturilor rutiere ale sectoarelor analizate si momentul executarii lor. Stabilirea grosimii straturilor rutiere se face pe baza carotelor extrase din drum. Datele legate de momentul interventiilor se obtin din baza de date a unitatilor teritoriale ale AND.

Date economice

Pentru efectuarea analizelor economice sunt necesari parametri, precum:

• costurile unitare ale actiunilor de ranforsare si intretinere curenta;

• costurile de operare ale vehiculelor;

• rata dobanzii pentru actuali­zarea costurilor si beneficiilor etc.

Prelucrarea si analizarea datelor. Prezentarea rezultatelor analizei

Datele obtinute in procesul de colectare se introduc in baza de date. Acestea  sunt prelucrate si analizate cu scopul obtinerii informatiilor necesare pentru trei activitati importante:

• prezentarea starii tehnice a retelei de drumuri analizate;

• determinarea modelelor de comportare in exploatare a structurilor rutiere;

• determinarea unui plan de lucru si de investitii.

Prezentarea starii tehnice a retelei de drumuri analizate se rea­lizeaza sub forma de grafice (fig. 3), in functie de parametri precum:

• indicele global al calitatii supra­fetei de rulare OPI;

• numarul structural SN;

• indicele de planeitate IRI;

• indicele de degradare al supra­fetei de rulare MDR;

• indicele de viabilitate PSI etc.

Determinarea modelelor de comportare in exploatare a structurilor rutiere

Plecand de la informatiile din baza de date, structurile rutiere sunt grupate in familii statistice, consi­derand drept factori de grupare zona climatica, numarul structural si volumul de trafic. Curbele de comportare se obtin prin analize de regresie. Ele descriu variatia in timp a indicelui global de calitate a suprafetei de rulare (OPI). Aceste modele de comportare permit obtinerea unor predictii asupra starii tehnice a sistemului rutier pentru diferite sectoare omogene de drum, pentru un anumit interval de timp (fig. 4).

Aceste informatii sunt foarte importante atat pentru evaluarea pe termen lung a costurilor de ranforsare a structurii rutiere, cat si pentru determinarea efectelor pe care le pot avea viitoarele nivele de finantare asupra starii structurii rutiere.

Determinarea planului de lucru si de investitii

Pentru obtinerea planului de lucru si investitii, programul parcurge trei etape:

• stabilirea sectoarelor omogene;

• determinarea grosimilor straturilor de ranforsare pentru perioada de analiza considerata;

• realizarea unei analize de prioritizare a interventiilor si optimizare a alocarilor bugetare.

In analiza de prioritizare a interventiilor si optimizare a alocarii fondurilor sunt parcurse urmatoarele etape:

• cu ajutorul curbelor de comportare se identifica momentele de timp pentru care starea tehnica a structurii rutiere a ajuns la nivelul minim acceptat. Acestea reprezinta momentele de timp pentru care este necesara ranforsarea structurii;

• pe baza unor criterii economice si respectand anumite constrangeri bugetare sunt analizate diferite strategii de ranforsare;

• pentru fiecare proiect sunt analizate 75 variante de interventie, din care sunt retinute numai cele economic fezabile.

Pentru prioritizarea interventiilor si optimizarea alocarii resurselor bugetare se poate alege unul din urmatoarele criterii economice:

IBC – Incremental Benefit Cost – care ia in calcul atat costurile administratorului, cat si beneficiile utilizatorilor;

Agency Cost – care considera numai costurile administratorului.

Din punctul de vedere al constrangerilor bugetare, in analize se pot considera urmatoarele situatii:

• prioritizarea interventiilor si optimizarea alocarii fondurilor se realizeaza tinand seama de constran­gerile bugetare la nivelul administratiei centrale;

• prioritizarea interventiilor si optimizarea alocarii fondurilor se realizeaza avand in vedere constrangerile bugetare la nivelul fiecarei unitati administrative (regionale).

De asemenea, se poate face o analiza prin care se estimeaza efortul bugetar necesar pentru aducerea starii tehnice a intregii retele la nivelul dorit, intr-un anumit interval de timp.

Rezultatele analizei de prioritizare a interventiilor si optimizare a alocarii fondurilor bugetare se concretizeaza in planuri de lucru si investitii, in care sunt precizate, pentru fiecare proiect, anii de interventie, bugetele necesare si gro­simea straturilor de ranforsare ce urmeaza a fi aplicate.

Modulul Routine Maintenance

In acest modul sunt analizate aceleasi proiecte ca in modulul PMS. De aceea, colectarea datelor este bine sa se faca in acelasi timp pentru ambele module.

Aspectele considerate in Routine Maintenance sunt legate de lucrarile necesare remedierii degradarilor suprafetei de rulare (fisuri, faiantari, suprafete plombate), ale acostamentelor, curatarea rigolelor etc.

Specificand costurile unitare implicate de fiecare din operatiile de intretinere curenta considerate, se pot obtine rapoarte privind estimarea bugetului necesar, volumul lucrarilor de intretinere si costul total al acestora pentru anul curent.

Datele legate de bugetul necesar pentru efectuarea operatiilor de intretinere curenta sunt prezentate grafic sau in rapoarte. Bugetul necesar este determinat atat pentru intreaga retea de drumuri analizata, cat si pentru fiecare unitate administrativa (regionala) in parte. De asemenea, se poate prezenta bugetul necesar pentru fiecare din activi­tatile de intretinere curenta, considerate pe ansamblul retelei sau pentru fiecare unitate administrativa in parte.

Avantajele utilizarii sistemului de administrare Si management integrat R-SAMI

Utilizarea Sistemului de Administrare si Management Integrat R-SAMI ofera un raspuns argumentat intrebarilor care apar atat la nivelul mana­gementului de varf, cat si la nivelul personalului implicat direct in activitatile de intretinere si reabilitare a structurilor rutiere. Cele mai importante intrebari la care R-SAMI ofera un raspuns pertinent sunt:

La nivelul managementului de varf

• Cum influenteaza in timp un anumit nivel de finantare starea tehnica a sistemelor rutiere de pe reteaua de drumuri analizata?

• Care este suma de bani necesara pentru a mentine structurile rutiere de pe reteaua de drumuri la nivelul tehnic actual? Dar pentru a-l imbunatati?

• Care este varianta optima de alocare a fondurilor, respectand anumite constrangeri bugetare?

La nivelul personalului implicat in activitatile de intretinere si reabilitare

• Unde trebuie intervenit?

• Cand trebuie intervenit?

• Care alternativa de reabilitare trebuie aleasa?

• Care este costul alternativei de reabilitare ce urmeaza a fi realizata?

Programul R-Sami este dezvoltat in sistemul de operare Windows, care este tot mai utilizat astazi. Modul de lucru este foarte simplu si nu necesita mult timp pentru a fi invatat. Programul propus isi determina curbe de comportare specifice retelei de drumuri analizate avand ca baza masuratori de deflexiuni si inspectii de vizualizare a degra­darilor suprafetei de rulare. Rezultatele analizelor sunt prezentate atractiv sub forma de grafice si rapoarte.

Bibliografie

[1] ***, COST 325 – New Road Monitoring Equipment and Methods, Luxemburg: Office for Official Publications of the European Communities, 1997;

[2] ***, R-SAMI PMS – User Manual, 2001.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 26 – mai 2007

Autori:
dr. ing. Andreea RADUCU,
dr. inf. ing Vlad CHIOTAN – Search Corporation