Metody identyfikacji i oceny stanu nawierzchni zostały pierwotnie opracowane w celu wsparcia zarządcy przy podejmowaniu przez niego decyzji w zakresie planowania utrzymania nawierzchni drogowych, przede wszystkim zaś przy planowaniu średnio- i długoterminowych programów utrzymaniowych w obrębie sieci drogowej. Jednak już po kilku latach od wdrożenia w Niemczech regularnych „kampanii” identyfikacji i oceny stanu zauważono, że uzyskiwane dane mogą być wykorzystywane dla całego szeregu innych zastosowań (tablica 1). Jednym z takich zastosowań jest problematyka bezpieczeństwa ruchu.
Identyfikacja stanu nawierzchni, zgodnie z metodą ZEB obejmuje:
- identyfikację równości podłużnej (podprojekt 1a),
- identyfikację równości poprzecznej (podprojekt 1b),
- identyfikację właściwości przeciwpoślizgowych - współczynnik tarcia (podprojekt 2),
- identyfikację cech powierzchniowych nawierzchni (podprojekt 3),
- identyfikację parametrów geometrycznych drogi,
- wideorejestrację pasa drogowego.
Identyfikacja stanu jest dokonywana przy wykorzystaniu pojazdu pomiarowego, poruszającego się z taką prędkością, jak potok ruchu i tym samym nie powodującego zakłóceń ruchu drogowego. Na fot. 1 zilustrowano pojazd pomiarowy ARGUS firmy SCHNIERING Ingenieurgesellschaft mbH, służący do pomiaru wszystkich wymienionych powyżej cech nawierzchni z wyjątkiem współczynnika tarcia.
 |
 |
| Fot. 1. Widok pojazdu pomiarowego ARGUS (źródło: Schniering Ing.-GmbH) | |
Współczynnik tarcia opisuje właściwości przeciwpoślizgowe nawierzchni drogowej. W Niemczech z reguły mierzony jest wskaźnik przyczepności poprzecznej, badany pojazdem SKM (fot. 2).
Cechy powierzchniowe nawierzchni, w tym przede wszystkim uszkodzenia powierzchniowe, są identyfikowane dwuetapowo (fot. 3). W pierwszym etapie, podczas przejazdu pojazdem pomiarowym wykonane są za pomocą kamer o wysokich parametrach jakościowych zdjęcia nawierzchni w segmentach o wymiarach 1/3 szerokości pasa x 1,0 m (tzw. makro-video). Dla 100-metrowego odcinka obliczeniowego wykonywanych jest zatem 300 zdjęć o wysokiej rozdzielczości i ostrości, które w drugim etapie są przedmiotem analizy uszkodzeń w laboratorium komputerowym. Dla nawierzchni asfaltowych kadra techniczna koduje, oddzielnie dla każdego z segmentów, ewentualny fakt zaistnienia jednego z następujących typów uszkodzeń: rysy i spękania siatkowe, rysy pojedyncze, łaty wbudowane, łaty nałożone, wyboje, przebitumowanie nawierzchni czy ubytki kruszywa. Dla nawierzchni betonowych oraz brukowych określone są inne typy cech powierzchniowych i uszkodzeń.
Dane elementarne podprojektu 1a, opisujące równość podłużną przedstawiają „rzeczywisty profil” nawierzchni wzdłuż prawego koła pojazdu pomiarowego. Poszczególne punkty pomiarowe znajdują się w odstępach 10 cm wzdłuż trasy przejazdu. Na podstawie profilu podłużnego możliwe jest określenie wskaźników stanu dla odcinków obliczeniowych o długości np. 100 metrów. W celu graficznej prezentacji wyników na diagramach z danymi elementarnymi umieszcza się wartości następujących wskaźników stanu:
- gęstość spektralna,
- wskaźnik reakcji nierówności podłużnej,
- wartość średnia symulacji planografem na bazie łaty 4-metrowej,
- wartość maksymalna symulacji planografem na bazie łaty 4-metrowej,
- międzynarodowy wskaźnik nierówności (IRI).
Każdy z nich dokumentuje inny aspekt nierówności podłużnej.
Gęstość spektralna (niem: AUN – Allgemeine Unebenheit) jest miarą nierówności, bazującą na „falach” średniej i dużej długości, jest zatem miarodajna dla oceny „przejezdności” i komfortu jazdy. Gęstość spektralna jest stosunkowo nisko wrażliwa na nierówności skokowe, np. uskoki w usytuowaniu płyt betonowych lub progi, spowodowane błędami technologicznymi.
Wskaźnik reakcji nierówności podłużnej (niem: LWI – Längsebenheitswirkindex) został wprowadzony w celu uzupełnienia wskaźnika AUN o możliwość uwzględnienia nierówności skokowych oraz periodycznych. Wskaźnik LWI bazuje na symulacji wpływu nierówności na: koło pojazdu, ładunek oraz kierowcę. Jako miarodajne dla oceny przyjmuje się maksymalne z tych oddziaływań. W analizach bezpieczeństwa ruchu drogowego wskaźnik LWI odgrywa fundamentalną rolę. Umożliwia on bowiem symulację oddziaływań istniejących nierówności na pojazd dla różnych prędkości, także znacznie odbiegających od prędkości projektowej. Przy pewnych konstelacjach nierówności konsekwencje poruszania się z bardzo dużą prędkością mogą prowadzić do bardzo niekorzystnych zjawisk dynamicznych. Prędkość ruchu jest jednym z parametrów wskaźnika LWI.
Wartość średnia symulacji planografem wyraża nierówność jako średnią wartość z „prześwitu” pod łatą o długości 4 metrów, zarejestrowaną na całym odcinku obliczeniowym.
Wartość maksymalna symulacji planografem to maksymalna, zarejestrowana wartość „prześwitu” pod łatą o długości 4 metrów, zarejestrowana na całym odcinku obliczeniowym.
Międzynarodowy wskaźnik nierówności (ang.: IRI – International Roughness Index) jest jednym z najstarszych i najbardziej rozpowszechnionych na świecie wskaźników równości podłużnej.
Na diagramie z profilem podłużnym pokazane są ponadto symulowane oddziaływania nierówności na: ładunek, kierowcę, koło pojazdu. Informacje te stanowią istotne uzupełnienie treści diagramu. Umożliwiają one znacznie precyzyjniej zlokalizować lokalne nierówności, aniżeli byłoby to możliwe przy użyciu profilu podłużnego. Na rysunku 1 zilustrowano fragment profilu nierówności podłużnych.
Lokalne nierówności, prowadzące do skokowych obciążeń nawierzchni są niekiedy spowodowane takimi zjawiskami, jak np. przejście pomiędzy różnymi typami nawierzchni, czy też wjazdem lub zjazdem z obiektu mostowego. Profile z danymi elementarnymi umożliwiają dokonanie odpowiednich interpretacji. Ponadto oddziaływanie nawierzchni na koło pojazdu umożliwia precyzyjną lokalizację konkretnych nierówności, które stanowią quasi punkty referencyjne dla synchronizacji wyników pomiarów z dwóch lub więcej kampanii.
