Session 65 Johan Lang

European cooperation in the field of scientific and technical research

VTI Transportforum 2009 Johan Lang

COST354PERFORMANCE INDICATORS

FOR ROAD PAVEMENTS

Gemensamma internationella indikatorer

Johan LangEnheten för Drift och underhåll

Vägverket, Borlänge


VTI Transportforum 2009 Johan Lang European cooperation in the field of

scientific and technical research

2Vägverket2009-01-22

European European COCOoperation in the field of operation in the field of SScientific and cientific and TTechnical researchechnical research





I COST deltar forskare och experter från forskningsorganisationer,universitet, högskolor, institut och industri från hela Europa.

COST har ingen central finansiering för forskningen. Däremot bidrar COST med ersättning för resor till Management Committee, (MC)- möten, workshops och tryckkostnader för resultatspridning.

En COST-aktion är en överenskommelse mellan de deltagande länderna att samordna FoU inom ett visst område, vilket beskrivs iMemorandum of Understanding, ( MoU).



COST354PERFORMANCE INDICATORS

FOR ROAD PAVEMENTSInitierat av FEHRL (Forum of European National Highway Research Laboratories) och Österrike

Varaktighet: 4 år (+0.5 år förlängning)

Mars 2004- Juli 2008

COST-Domän: Transport and Urban Development

24 deltagande länder: 23 Europeiska + USA (FHWA)




AustriaBelgiumBulgariaCroatiaCzech RepublicDenmarkFinlandFranceGermanyGreeceHungaryItalyNetherlandsNorwayPolandPortugalRomaniaSerbia MontenegroSloveniaSpainSwedenSwitzerlandUnited KingdomUnited States

Total: 24 Countries

USA

AustriaBelgiumBulgariaCroatiaCzech RepublicDenmarkFinlandFranceGermanyGreeceHungaryItalyNetherlandsNorwayPolandPortugalRomaniaSerbia MontenegroSloveniaSpainSwedenSwitzerlandUnited KingdomUnited States of America

Total: 24 Countries

USA

COST354 Deltagare




COST354 WEBSITE

http://cost354.zag.si









CPI = f(PI1,…,PIn)

COST354 Database – Information on PI

TP

PI

TP

PI

TP

PI

TP

PI

Lit.

……

……

WP

1W

P2

I = f(TP)

WP

3

CPI CPI CPI CPI

WP

4 GPI GPI = f(CPI1,…,CPIn)



TP

PI

TP

PI

TP

PI

TP

PI

Lit.

……

……

WP

1W

P2

I = f(TP)

WP

3

CPI CPI CPI CPI

WP





MålDefinition av enhetliga Europeiska Indikatorer för belagda vägar (Performance Indicators - PI) med hänsyn till väganvändares och väghållares behov

Definition av PI för olika typer av vägkonstruktioner och vägkategorier




NyttaJämförelse av olika vägnät och identifiering

av investeringsbehov.

Bas för utveckling av internationell standard avseende vägytan/konstruktionen tillstånd

Bredda marknaden för kontroll och byggande inom Europa och därmed öka konkurrensen.

Användning av PI som ett gränsvärde i livscykelkostnadsanalys

Utvärdering av effekter av olika konstruktioner och olika underhållsstrategier.

PI som ett objektivt kriteria vid privatisering (PPP, BOT)



Varför indikatorer?




Indikatorer för vem?


ForskareIngenjörerPlanerareCheferPolitikerAllmänhet

Komplexitet Användning




MC Management Committee - Styrgrupp

WP1: Insamling av existerande information (B. Leben)

WP2: Val och värdering av individuella (single) PI(F. La Torre)

WP3: Kombination av individuella PI (A. Weninger-Vycudil)

WP4: Utveckling av ett generellt PI (M. Antunes)

WP5: Slutrapport (J. Litzka)

Organisation




WP 1: Insamling av existerande information

Inventering av indikatorer som används i Europa och USA – enkät

Enkätresultat har matats in i COST354 database

Grund för fortsatt arbete i WP2, WP3 och WP4.




WP2: VAL AV INDIVIDUELLA (SINGLE) PILängsgående ojämnhet: IRI (international roughness index)

Tvärgående ojämnhet: spårdjup

Friktion: SFC (side force coefficient) och LFC (longitudinal force coefficient)

Makrotextur: MPD (mean profile depth)

Bärighet: R/D (residual life / design life) och SCI (surface curvature index)

Buller: ingen PI idag

Air pollution: ingen PI idag

Sprickor: sprickomfattning (pre-combined PI definierat av WG3)

Ytskador: ytskadeomfattning (pre-combined PI definierat av WG3)




Utvärdering SINGLE PI

WP2: TRANSFORMATION av TP till INDEX (1)

1

2

3

4

5

very good

good

fair

poor

very poorThreshold

0

1

2

3

4

5

Inde

x

Technical Parameter (TP)




Rekommendation för definition av transfer

funktion

Föreslagen TP med föreslagen transfer funktion

Föreslagen TP med anpassad transformation

Existerande TP med anpassad transformation

Ange index direkt

Utvärdering SINGLE PI

WP2: TRANSFORMATION av TP till INDEX (2)

WP2: FÖRSLAG TILL TRANSFORMATION

1. Längsgående ojämnhet2. Tvärgående ojämnhet3. Makrotexture4. Friktion5. Bärighet






1. Performance Indicator details Sheet 1

Indicator Name: Longitudinal Evenness, PI_E

Description of Index: Longitudinal Evenness is the deviation of the longitudinal profile from a straight reference line in a wavelength range of 0.5 m-50 m. The reference line is usually the intersection of the profile plane and the horizontal plane.

Possible TPs: International Roughness Index, Evenness, Wavelength, Spectral Density, Longitudinal Profile Variance and others.

2. Proposed Technical Parameter(s)

Technical Parameter(s): International Roughness Index, IRI Units: mm/m

3. Proposed Transformation Function(s), usage and Limitations

Proposed Transformation Function(s):

)0316.07142.01733.0,5(_ 2 −×+×= IRIIRIMinEPI [1]

)816.0,5(_ IRIMinEPI ×= [2]

Usage of Transformation Functions(s):

Transformation [1] was developed to create a more restrictive range than transformation [2] (see range and sensitivity below). The choice of transformation function should be based on which range best suits the user’s network.

Limitations of Proposed Transformation Function(s):

Transformations [1] and [2] are both suitable for all pavement types (flexible, semi-rigid and rigid). Transformations [1] and [2] are both suitable for motorways and primary roads.

4. Range and Sensitivity of Transformation Functions

Very Good Very Poor

Longitudinal Evenness, PI_E 0 to 1 1 to 2 2 to 3 3 to 4 4 to 5

IRI (mm/m) - Transformation [1] 0.0 – 1.1 1.1 – 1.9 1.9 – 2.6 2.6 – 3.2 3.2 – 3.7


Sheet 1: Longitudinal Evenness

1: Längsgående

ojämnhet





3. Proposed Transformation Function(s), usage and Limitations

Proposed Transformation Function(s):

)0316.07142.01733.0,5(_ 2 −×+×= IRIIRIMinEPI [1]

)816.0,5(_ IRIMinEPI ×= [2]

Usage of Transformation Functions(s):

Transformation [1] was developed to create a more restrictive range than transformation [2] (see range and sensitivity below). The choice of transformation function should be based on which range best suits the user’s network.

Limitations of Proposed Transformation Function(s):

Transformations [1] and [2] are both suitable for all pavement types (flexible, semi-rigid and rigid). Transformations [1] and [2] are both suitable for motorways and primary roads.









4. Range and Sensitivity of Transformation Functions

Very Good Very Poor

Longitudinal Evenness, PI_E 0 to 1 1 to 2 2 to 3 3 to 4 4 to 5









TP

PI

TP

PI

TP

PI

TP

PI

Lit.

……

……

WP

1W

P2

I = f(TP)

WP

3

CPI CPI CPI CPI

WP




TP

PI

TP

PI

TP

PI

TP

PI

Lit.

……

……

WP

1W

P2

I = f(TP)

WP

3

CPI CPI CPI CPI

WP





KOMBINERADE PI

WP3: UTVECKLING AV KOMBINERADE PIVal av lämpliga single PI’s för definition av kombinerade PI’s (CPI) för att representera

Säkerhet

Komfort

Strukturellt tillstånd

Miljö

Utveckling av pre-kombinerade PIs för sprickor och ytskador

Utveckling av kombineringsprocedurer baserade påavancerat max kriteria och viktningsfaktorer för single PI’s

( )⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ⋅+= ni IIIpICPI ,...,,

100;5min 321

nIII ≥≥≥ ...21

nnn PIWIPIWIPIWI ⋅=⋅=⋅= ,...,, 222111




Level Comfort Index Safety Index Minimum PI_E PI_F Standard PI_E, PI_SD, PI_R PI_F, PI_R, PI_T

Optimum PI_E, PI_SD, PI_R, PI_T, PI_CR

PI_F, PI_R, PI_T, PI_SDcat1*),

PI_SDcat2 Level Structural Index Environmental Index Minimum PI_B - Standard PI_B, PI_CR -

Optimum PI_B, PI_CR, PI_R, PI_E PI_E or air pollution, PI_T or noise labelling; PI_SDcat2

PI_E…PI evenness PI_R…PI rutting PI_F…PI friction PI_T…PI macro-texture PI_CR…PI cracking PI_B…PI bearing capacity PI_SD…PI surface defects (all categories) PI_SDcat1…PI surface defects category 1 PI_SDcat2…PI surface defects category 2

KOMBINERADE PI

WP3:INPUT PARAMETRAR




COMBINED PI

EXAMPLE COMBINATION PROCEDURE

0.00

1.00

2.00

3.00

4.005.00

0.001.00

2.003.00

4.005.00

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

CPI

PI1

PI2

W1=1.0, W2=1.0, p=0.2

0.00-1.00 1.00-2.00 2.00-3.00 3.00-4.00 4.00-5.00




0.00

1.00

2.00

3.00

4.005.00

0.001.00

2.003.00

4.005.00

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

CPI

PI1

PI2

W1=1.0, W2=0.8, p=0.2

0.00-1.00 1.00-2.00 2.00-3.00 3.00-4.00 4.00-5.00

COMBINED PI





0.00

1.00

2.00

3.00

4.005.00

0.001.00

2.003.00

4.005.00

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

CPI

PI1

PI2

W1=1.0, W2=0.6, p=0.2

0.00-1.00 1.00-2.00 2.00-3.00 3.00-4.00 4.00-5.00

COMBINED PI





0.00

1.00

2.00

3.00

4.005.00

0.001.00

2.003.00

4.005.00

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

CPI

PI1

PI2

W1=1.0, W2=0.4, p=0.2

0.00-1.00 1.00-2.00 2.00-3.00 3.00-4.00 4.00-5.00

COMBINED PI





0.00

1.00

2.00

3.00

4.005.00

0.001.00

2.003.00

4.005.00

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

CPI

PI1

PI2

W1=1.0, W2=0.2, p=0.2

0.00-1.00 1.00-2.00 2.00-3.00 3.00-4.00 4.00-5.00

COMBINED PI





0.00

1.00

2.00

3.00

4.005.00

0.001.00

2.003.00

4.005.00

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

CPI

PI1

PI2

W1=1.0, W2=0.0, p=0.2

0.00-1.00 1.00-2.00 2.00-3.00 3.00-4.00 4.00-5.00

COMBINED PI








TP

PI

TP

PI

TP

PI

TP

PI

Lit.

……

……

WP

1W

P2

I = f(TP)

WP

3

CPI CPI CPI CPI

WP




TP

PI

TP

PI

TP

PI

TP

PI

Lit.

……

……

WP

1W

P2

I = f(TP)

WP

3

CPI CPI CPI CPI

WP





GENERELLT PI

WP4: UTVECKLING AV GENERELLT PIDefinition av ett generellt PI (GPI) baserat påkombinerade PIs

Undersökning av viktningsfaktorer för kombinerade PIVägadministratörer

Väghållare - operativt

Användare

Forskare

Utveckling av kombineringsprocedurer baserade påavancerat max kriteria och viktningsfaktorer för kombinerade PI’s

( )⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ⋅+= nIIpIGPI ,...,

100;5min 21

nIII ≥≥≥ ...21

nnn CPIWICPIWICPIWI ⋅=⋅=⋅= ,...,, 222111




KALKYLVERKTYG

PRAKTISK TILLÄMPNING




SPREADSHEET TOOL

SENSITIVITY ANALYSIS

AT example - General PI - Comparing Alternatives 1 and 2 with different weights

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

Chainage

GP

I

WP4, A1 WP4, A2 A+O mean, A1 A+O mean, A2 A+O median, A1A+O median, A2 U mean, A1 U mean, A2 U median, A1 U median, A2R mean, A1 R mean, A2 R median, A1 R median, A2




COST354 WEBSITE

http://cost354.zag.si




RAPPORTERING




Tack för uppmärksamheten




OUTPUT - SUPPORT

SHORT-TERM-SCIENTIFIC-MISSIONSStructural performance indicator based on GPR and bearing capacity measurements (BE, PT)

Detection of structural damages based on GPR measurements for PMS purposes (FI, DE)

Bearing capacity data evaluation for PMS purposes based on comparative measurements (DE, BE, DK)

Practical guide for the application of single PIs (UK, IT)

Practical guide for the application of combined PIs and general PI (SI, AT)

Technology

Session 65 Johan Lang