Desarrollo de una herramienta computacional basada en la lógica difusa para la gestión de vías en servicio

Abstract

En este trabajo final de maestría, se propone una metodología para la gestión de pavimentos flexibles en servicio, basada en los conceptos de la lógica difusa. Considerando que las decisiones de mantenimiento y conservación para un pavimento, están directamente relacionadas con su condición o estado estructural y funcional, se proponen sistemas de inferencia difusos (SID) que permiten evaluar la rigidez, deterioro, condición estructural y funcional del pavimento; con el propósito de recomendar estrategias de mantenimiento, conservación y rehabilitación. Los sistemas desarrollados se basaron en estructuras de pavimento convencionales con tres capas: subrasante, granulares y asfáltica. Para la evaluación de los modelos propuestos se emplearon datos de exploración no destructiva ejecutada en tres tramos de vías a concesionar en Colombia. Esta información incluyó mediciones de daños superficiales, deflectometría y mediciones del Índice de Regularidad Internacional (IRI). Con el fin de que los sistemas propuestos fueran representativos de la práctica en nuestro medio, los resultados se expresaron en términos lingüísticos, los cuales son de uso común en la evaluación de pavimentos. Los sistemas desarrollados permitieron representar el conocimiento experto y variables de naturaleza subjetiva, los cuales pueden ser empleados para una caracterización más completa de la condición estructural y funcional de pavimentos en servicio. Con base en los resultados obtenidos, se puede concluir que la Lógica Difusa puede ser empleada como una herramienta para optimizar el proceso de evaluación de condición de pavimentos, la determinación de sectores de comportamiento homogéneos y la toma de decisiones de mantenimiento y conservación, ya que permite la sistematización del conocimiento experto y de la práctica profesional.

Abstract: This final work proposes a methodology for management of existing flexible pavement, based on Fuzzy Logic concepts. Considering that decision making processes, related to conservation and maintenance of existing pavements, are directly related to structural and functional condition, Fuzzy Inference Systems – FIS are proposed to evaluate stiffness, deterioration, structural condition and functional condition, in order to recommend maintenance, conservation and rehabilitation strategies. The developed system was based on conventional three layers pavement structures: subgrade, granular layers and asphalt concrete layer. To evaluate the proposed model, non-destructive test data along three sections of toll roads in Colombia was used. The information included measurements of surface damage, surface deflections and International Regularity Index (IRI). With the aim that the proposed systems were representative of the practice in our country, the results were expressed in linguistic terms of a subjective nature, which are commonly used in the pavement evaluation. The developed systems allowed representing expert knowledge and variables of subjective nature, so they can be used for further characterization of the structural and functional condition of flexible pavements. Based on the results obtained, it can be concluded that Fuzzy Logic can be used as an optimization tool for the pavement condition evaluation, the determination of homogeneous sectors and the decision making about maintenance and conservation strategies, since it allows the systematization of expert knowledge and professional practice.