Aszfalt felületi hőmérsékletének meghatározása időjárási adatok alapján

Absztrakt

A burkolat hőmérséklete kulcsfontosságú az útépítésben, mind a pályaszerkezet méretezése, mind az útüzemeltetés területén. A burkolat felszínének hőmérsékletéből meghatározható a mélységi hőmérséklet, ami a méretezésben,
valamint a behajlásméréseknél fontos paraméter. A felszíni hőmérséklet az üzemeltető mérnökségek számára kiemelt jelentőséggel bír a téli üzem során, mivel indikátorként használják a megelőző síkosságmentesítés megkezdéséhez.
A magyar országos közúthálózaton mintegy 400 db meteorológiai állomás helyezkedik el, ami azt jelenti, hogy 80 km úthálózat hőmérsékleti állapotát jellemzi egyetlen mérőállomás. Ezek a mérőállomások az úthőmérséklet mellett
számos egyéb időjárási adatot is gyűjtenek, mint a levegő hőmérséklete, relatív páratartalom, szélsebesség stb. Jelen cikk időjárási adatokon alapuló regressziós modelleket vizsgál a felületi hőmérséklet előrejelzésére. A magyarországi
meteorológiai állomások adatait használva 24 különböző modellt tanítottam be. A legjobb (Matérn 5/2 GPR) modell 10 perces gyakoriságú adatok segítségével RMSE = 2,33 °C pontosságot ért el, míg az órás inputok alkalmazásával
a modell pontossága RMSE = 2,24 °C-ra javult, ami a statisztikai zaj csökkentésével magyarázható. A nappali és éjszakai adatsor szétválasztásával optimalizált modell nem javított a pontosságon, viszont a számítást minimálisan
bonyolította, így a végső modell a 24 órás összesített adatokon tanult. A cikk alátámasztja, hogy négy időjárási input (levegőhőmérséklet, napsugárzás, annak változása, vízfilmvastagság) elegendő ennek eléréséhez. Az egyéb
időjárást jellemző paraméterek, mint a relatív páratartalom, szélsebesség, csapadékintenzitás nem javították a modell pontosságát. Az egyszerűbb modellek (pl. lineáris regressziós modell, RMSE = 2,88 °C) is hasonló globális
pontosságot mutattak, azonban szélsőséges hőmérsékletek esetén az átlagos hibájuk jelentősen megnőtt, 40 °C felett RMSE > 4,5 °C értéket vett fel. Ezért a komplexebb modell alkalmazása mérnöki szempontból javasolt a nagyobb
számítási igénye mellett is. A bemutatott regressziós modell segítségével három mért és egy számított időjárási adat alapján meghatározható a burkolat felszíni hőmérséklete. Ez az eszköz lehetőséget ad arra, hogy olyan helyszíneken is
ismert legyen a burkolat hőmérséklete, ahol nincs vagy attól távol helyezkedik el mérőállomás, esetleg burkolatfelújítás után nem került helyreállításra vagy egyéb okból üzemszünet áll fenn. Egy hosszú távú élettartam monitoring esetében ez fontos információ lehet, ennek hazai kidolgozásáig és alkalmazásáig a cikkben bemutatott modell hatékony segítséget nyújthat a téli üzemeltetés során a közutak kezelői számára, ami növeli a forgalombiztonságot.