Naslov A Model for Skid Resistance Prediction Based on Non-Standard Pavement Surface Texture Parameters
Naslov (hrvatski) Model predikcije hvatljivosti temeljen na nestandardnim parametrima teksture kolnika
Autor Ivana Pranjić MBZ: 365665
Mentor Aleksandra Deluka Tibljaš (mentor) MBZ: 220546
Mentor Igor Ružić (komentor) MBZ: 274653
Član povjerenstva Sanja Šurdonja (predsjednik povjerenstva) MBZ: 268061
Član povjerenstva Ivana Barišić (član povjerenstva) MBZ: 294600
Član povjerenstva Ivica Kožar (član povjerenstva) MBZ: 146206
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Rijeci Građevinski fakultet Rijeka
Datum i država obrane 2023, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana TEHNIČKE ZNANOSTI Građevinarstvo Prometnice
Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC ) 624/625 - Građevinarstvo. Građevinsko inženjerstvo i tehnika. Građevinska tehnika kopnenog prometa (ceste, željeznice)
Sažetak The research presented in this thesis focused on the development of a prediction model for friction performance of asphalt pavements quantified as skid resistance, accounting for the nonstandard texture parameters. Pavement friction results from a complex interplay of many influencing parameters that can be grouped in four distinct groups: surface roughness properties, driving properties, vehicle tire properties and environmental influences. Surface roughness properties were selected as the key influencing factor in this research. There are two specific texture roughness scales relevant for pavement's friction performance: micro-texture and macro-texture. Current standardized practice enables the determination of macro-texture indicators, commonly related to friction performance measured on the roads. Despite the effort to establish a relationship between the standard texture indicators and friction performance, there still exists no unique model which would provide a reliable and unambiguous prediction of friction from the traditionally determined texture roughness properties. To investigate the relationship between pavement friction performance and surface roughness on both relevant texture scales, an alternative method based on remote sensing technology was developed in this thesis. The method utilized a digital camera for the acquisition of multiple pavement surface images from a close range, further used for the creation of a 3D digital surface model. The method was called Close-Range Orthogonal Photogrammetry - CROP method. Created 3D digital surface models enabled the analysis of multiple roughness parameters on micro- and macro-texture levels. The CROP method was optimized for the data acquisition procedure, photographic equipment used and procedure for digital surface model processing and analysis. The accuracy of CROP method was verified by performance comparison to a benchmark technology for 3D digital model creation – a high precision 3D laser scanner. Selected non-standard texture parameters were used as predictors in the development of a friction prediction model, performed in regression analysis framework. Friction performance was quantified by skid resistance measurements of the analysed surfaces, performed by a stationary low-speed measurement device. Four different regression-based models were established and compared for the model performance assessment, accounting for the model predictive strength evaluated by coefficient of determination values and selected error metric. The optimal model was defined by partial least squares regression, with two non-standard texture parameters selected as the most influential for the prediction of pavement surface friction performance. In comparison to the performance of simple linear regression model accounting for a single traditional texture indicator Mean Profile Depth, the model developed in the thesis obtained better performance for the prediction of skid resistance.
Sažetak (engleski) Istraživanje predstavljeno u ovom doktorskom radu usmjereno je na razvoj modela predikcije hvatljivosti, uzimajući u obzir nestandardne parametre teksture kolnika. Hvatljivost na kolniku složen je fenomen koji proizlazi iz međusobnog djelovanja mnogih utjecajnih parametara koji se mogu grupirati u četiri različite skupine: svojstva hrapavosti površine, svojstva vožnje, svojstva pneumatika vozila i utjecaji okoliša. Svojstva hrapavosti površine odabrana su kao ključni utjecajni faktor u ovom istraživanju. Dvije su specifične razine hrapavosti teksture relevantne za hvatljivost: mikrotekstura i makrotekstura. Standardizirana praksa omogućuje određivanje pokazatelja makroteksture, koji se uobičajeno povezuju sa izmjerenim svojstvom hvatljivosti na kolniku. Unatoč naporima da se uspostavi odnos između standardnih pokazatelja teksture i hvatljivosti, još uvijek ne postoji jedinstveni model koji bi pružio pouzdano i nedvosmisleno predviđanje hvatljivosti iz tradicionalno određenih svojstava hrapavosti teksture. Kako bi se istražio odnos između hvatljivosti kolnika i hrapavosti površine na obje relevantne razine teksture, u ovom je doktorskom radu razvijena alternativna metoda temeljena na tehnologiji daljinskih istraživanja. U metodi je korištena digitalna kamera za prikupljanje većeg broja fotografija površine kolnika iz neposredne blizine, koje se dalje koriste za izradu trodimenzionalnog digitalnog modela površine. Metoda je nazvana Close-Range Orthogonal Photogrammetry (Ortogonalna fotogrametrija bliskog dometa) - CROP metoda. Izrađeni trodimenzionalni digitalni modeli površina omogućili su analizu nekoliko parametara hrapavosti na razini mikro i makro teksture. CROP metoda optimizirana je za postupak prikupljanja podataka, korištenu fotografsku opremu te postupak obrade i analize digitalnog modela površine. Točnost CROP metode potvrđena je usporedbom sa referentnom tehnologijom za kreiranje 3D digitalnog modela – 3D laserskim skenerom visoke preciznosti. Odabrani nestandardni parametri teksture korišteni su kao ulazni parametri u razvoju modela predikcije hvatljivosti, izvedenog u okviru regresijske analize. Hvatljivost je kvantificirana mjerenjem otpora klizanja analiziranih površina standardnim stacionarnim mjernim uređajem pri malim brzinama. Četiri različita regresijska modela uspostavljena su i uspoređena za procjenu izvedbe modela, uzimajući u obzir snagu predviđanja modela procijenjenu iz koeficijenta determinacije i odabrane metrike pogreške. Optimalni model definiran je djelomičnom regresijom najmanjih kvadrata, s dva nestandardna parametra teksture odabranima kao najutjecajnijima za predviđanje hvatljivosti. U usporedbi sa jednostavnim modelom linearne regresije, koji uzima u obzir samo srednju dubinu profila kao tradicionalni indikator teksture, model predikcije hvatljivosti razvijen u ovom doktorskom radu postigao je bolju izvedbu.
Ključne riječi
pavement friction
skid resistance
pavement texture
experimental analysis
closerange photogrammetry
digital surface models
non-standard texture parameters
regression analysis framework
partial least squares
prediction model
Ključne riječi (hrvatski)
trenje na kolniku
otpor klizanju
tekstura kolnika
eksperimentalna analiza
fotogrametrija bliskog dometa
digitalni modeli površine
nestandardni parametri teksture
regresijska analiza
djelomični najmanji kvadrati
model predviđanja
Jezik engleski
URN:NBN urn:nbn:hr:157:259777
Datum promocije 2023
Studijski program Naziv: Građevinarstvo; smjerovi: Hidrotehnika i geotehnika, Mehanika Smjer: Hidrotehnika i geotehnika Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: poslijediplomski doktorski Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti (dr. sc.)
URL zapisa u katalogu http://opak.crolib.hr/cgi-bin/unicat.cgi?form=D1581705033
Vrsta resursa Tekst
Opseg X, 241 str.; 31 cm
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Otvoreni pristup
Uvjeti korištenja
Datum i vrijeme pohrane 2023-09-18 10:28:10