Журнал эргономики
Открытый доступ

Абстрактный

Группировка неровностей дорожного покрытия на основе воздействия на выбросы транспортных средств и здоровье населения

Цин Ли, Фэнсян Цяо и Лэй Юй

Цель: Это исследование направлено на изучение корреляции между неровностью дорожного покрытия и выбросами транспортных средств, а также на классификацию неровности дорожного покрытия на основе выбросов транспортных средств и воздействия на здоровье населения.
Метод: Были проведены дорожные испытания для измерения выбросов транспортных средств с помощью портативной системы измерения выбросов (PEMS) и сбора соответствующей неровности дорожного покрытия с помощью приложения для смартфона. Всего было собрано 19 038 пар данных на 325-километровых испытательных маршрутах в штате Техас. Анализируется корреляция выбросов и международного индекса неровности (IRI), а неровность классифицируется по кластерам с помощью трех алгоритмов распознавания образов.
 Результаты: Неровность дорожного покрытия можно классифицировать по четырем категориям на основе кластерных особенностей факторов выбросов. Средний показатель нормализованного коэффициента выбросов (ANEF) начинался с 0,051 при уровне IRI от 0+ до 1,99 м/км (категория A), затем падал до 0,032 при IRI от 1,99 до 3,21 м/км (категория B), а затем немного снижался до 0,030 при IRI от 3,21 до 6 м/км (категория C). Когда IRI превышал 6 м/км (категория D), ANEF увеличивался до 0,039. Вождение по покрытию, отнесенному к категориям C и D, может вызывать более высокий уровень шума в автомобиле и стресс от вождения, на что указывает более высокая частота сердечных сокращений у водителей. Вывод: зависимость между неровностью покрытия и выбросами транспортных средств нелинейна. Еще более гладкие (категория A) и еще более грубые (категория D) дорожные покрытия также могут вызывать более высокие выбросы транспортных средств. Предлагаемая категоризация шероховатости дорожного покрытия для Техаса учитывает воздействие на окружающую среду и здоровье населения. Чтобы минимизировать ANEF, шероховатость в категориях B и C (IRI: 2-6 м/км) является оптимальной для проектирования дорожного покрытия. Если воздействие на шум в транспортном средстве и частоту сердечных сокращений водителей рассматривается как дополнительные факторы, то категория B (IRI: 1,99-3,21 м/км) является наилучшей. Переключение дорожного покрытия из категории A в B может обеспечить до 34% выбросов транспортных средств и расхода топлива. Эту категоризацию можно использовать при проектировании, обслуживании и оценке дорожных покрытий, а также применять в других штатах и ​​странах с дальнейшей калибровкой кластеров для местной специфической классификации шероховатости.