확률론적 예측모델을 이용한 견고한 활주로 포장의 유지관리 방법에 관한 연구. 현재 국내 공항 포장상태를 예측하기 위해 APMS의 기반이 되는 MicroPAVER의 예측모델을 활용하고 있으며, 회귀분석 모델에 대한 연구도 집중적으로 이루어지고 있다.
연구의 배경 및 목적
그러나 네트워크 수준에서 유지관리 우선순위를 결정하고, 프로젝트 수준에서 보수방법을 결정하는 등 유지관리를 위해서는 현재의 포장상태를 측정하는 것보다 미래의 포장상태를 정확하게 예측하는 것이 필요하다. 또한, 국내 공항 PMS에 본격적으로 활용되고 있는 MicroPAVER는 현재의 포장상태 데이터를 기반으로 포장상태 예측모델을 계산하는 로직을 제공하지만, 효율적인 공항 포장관리를 위해서는 '확률모델'을 활용한 PMS 구축이 필요하다.
연구의 범위
콘크리트 포장상태 평가지표 개발에 관한 연구. 공항 포장상태지수 개발을 위한 마스터플랜 및 철근수리 결정기준. 국내에서 연구된 공항의 포장상태 예측모델은 회귀분석을 기반으로 한 확정모델이다.
포장 유형 포장 유형 교통량 포장 상태에 대한 예측 모델. 당연히 노면 상태에 대한 예측 모델은 거의 필요하지 않았습니다. 콘크리트 포장상태 평가지표 개발에 관한 연구.
포장상태 예측방법 개선에 관한 연구.
포장 상태지수(PCI)
포장파손 예측모형
확정적 모형
따라서 포장수명 예측에 있어서는 시계열분석 대신 회귀분석 등의 인과분석 방법을 사용하는 것이 타당하다. 다항 회귀 분석 모델은 공항 포장 예측 모델에 자주 사용됩니다.
확률적 모형
그러나 포장상태는 시간 외에 날씨, 적재상태, 교통량 등의 영향을 받기 때문에 시간이 지나면서 상태전이 확률이 변할 수 있다.
포장파손 예측모형 연구 현황
연령 및 누적 교통량에 따른 활주로 PCI의 회귀분석을 통한 포장 손상 예측 모델 개발. 활주로를 교통지역별로 구분하여 포장 손상 예측 모델을 개발했습니다.
포장 유지보수의 의사결정
위에서 설명한 바와 같이 유지보수 비용 계산이 정확해야 유지보수 수준에 대한 적절한 시점을 판단할 수 있습니다. MicroPAVER 시스템에서는 유지관리 비용을 계산하기 위해 두 가지 방법을 사용합니다. 후자의 경우 네트워크 수준에서 유지 관리 우선 순위를 결정하는 데 유용합니다.
확률적 예측모형 추정
상태전이행렬 추정
여기서 예측값은 Markovian 모델로부터 계산된 값이다. 원본 관측 데이터를 이용하여 다항식 회귀 곡선을 추정하였고, CERL 방법과 마찬가지로 연령별 PCI 예측값과 관측값 간의 잔차를 최소화하였다. 본 연구에서는 관측자료로부터 추정된 다항회귀곡선의 기대값을 이용하여 확률모델을 구축하였다.
다항회귀곡선 추정
본 연구에서는 연령별 정규분포의 95% 신뢰수준에서 양측 신뢰구간을 설정하여 필터링을 수행하였다. 기존 문헌 검토에서 알 수 있듯이 PCI의 정의는 초기 포장 상태가 완전하고 시간이 지남에 따라 동일한 포장 상태가 유지되거나 저하되는 것을 가정합니다. 따라서 일반적인 회귀곡선의 추정과 달리 제약방정식이 필요하다.
PCI등급 조정
본 연구에서는 유평준 외(2002)의 Markov 모델 구축 흐름과 달리 관측데이터의 PCI와 전이행렬로부터 PCI 기대값의 잔차를 최소화하는 방법을 사용하였다. 또한 연령별 PCI 상태 점수 분포에 따라 PCI 점수를 조정하고, 회귀 분석 전에 상태 척도별 이상치 필터링 절차를 추가했습니다.
유지보수 의사결정 방안
유지보수의 효과 예측
수리 시 연령 대 PCI 곡선에서 PCI 증가로 인한 수명 증가에는 자연적인 연령 증가와 수리로 인한 증가가 모두 포함됩니다. 따라서 수리 시 PCI 증가에 따른 편익 증가를 알아보기 위해서는 수리하지 않았을 때의 PCI 곡선이 필요하다. 여기서 연령의 감소는 평년의 증가로 볼 수 있다.
유지보수 전략의 상태전이행렬 적용
유지 관리를 위한 최적화 전략은 포장 상태, 유지 관리 비용 및 수명을 목표로 할 수 있습니다. D단계 이하의 패키지에 대해서는 집중적인 예방 유지보수를 실시하여 F단계로 이동하는 것을 방지합니다. 그러나 포장상태지수를 이용하여 수명을 예측하는 것은 어렵다.
유지보수 방안의 최적 의사결정
다항회귀곡선 추정
최소자승법을 이용하여 1~4차 다항식 회귀곡선을 추정하고, 각 관측값과 예측값의 적합도는 <표 4-1>과 같다.
상태전이행렬 추정
확률 모델을 통해 PCI를 적절하게 예측하는 것도 중요하지만, 모델의 특성상 상태 전이 확률 분포의 정확성도 중요합니다. Two-zone 모델은 one-zone 모델에 비해 관측 데이터의 연령별 상태 분포를 잘 맞지 않습니다. 따라서 연령별 관측값의 상태분포와 확률론적 모델에 의한 예측값의 상태분포는 크게 다르지 않음을 알 수 있다.
유지보수 방안의 최적 의사결정
유지보수의 효과
재령별 최적 예방유지보수 전략
한국도로포장공학회지, Vol. 5, No. 3, pp. 서비스 수명이 30년인 레벨 F에 도달하는 패키지의 수가 계속 증가할 것으로 예상됩니다. 일반적인 포장을 예측하기 위한 확률적 모델 개발 방법론.
사천공항 활주로 및 유도로 포장평가에 관한 종합보고서입니다. 김해공항 활주로 및 유도로 포장에 대한 평가, 종합보고서입니다.
