Tekerlek-yol etkileşimine dayalı PVDF sensörleriyle uluslararası düzgünsüzlük indeksinin belirlenmesi

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Bursa Uludağ Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: MEHMET RİZELİOĞLU

Danışman: Turan Arslan

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez çalışmasında, yol kaplamasının konfor göstergelerinden biri olan Uluslararası Düzgünsüzlük İndeksi (IRI) ilk kez tekerlek-yol etkileşimine dayalı yeni bir yöntem ile tespit edilmeye çalışılmıştır. Bunun için test aracı olarak bir dağ bisikleti seçilmiştir. Bu bisikletin ön tekerleğine 6 adet poliviniliden florür (PVDF) tabanlı piezoelektrik sensörler yerleştirilmiştir. PVDF sensörlerinin verileri ve GPS ile elde edilen konumlar eş zamanlı olarak test aracının üzerinde tasarlanan veri toplama sisteminde (VTS) kaydedilmiştir. Bursa Uludağ Üniversitesi yerleşkesinde bulunan 660 m uzunluğundaki bölünmüş yolun her iki yöndeki (gidiş-geliş toplam 1320m) düzgünsüzlük bilgisi, referans IRI verisi olarak değerlendirilen lazer profilometre cihazı ile ölçülmüştür. Yeni oluşturulan test aracı ile aynı yol farklı zamanlarda 13 kez test edilmiştir. Elde edilen sensör verileri ile test yolunun IRI değerini tahmin etmek için Destek Vektör Regresyon (DVR) algoritması kullanılmıştır. Bu sensör verilerinden 1320 m uzunluğundaki test yolunun her 10m, 30m, 60m ve 100m'lik bölümlerinde 32 özellik veri seti çıkarılmış ve bu özellik veri setleri DVR algoritmasında girdi verisi olarak kullanılmıştır. Hazırlanan öznitelik alt kümesinin %85'i eğitim verisi ve %15'i de test verisi olacak şekilde algoritmanın performansı test edilmiştir. Aynı zamanda VTS içinde bulunan 3 eksenli bir ivmeölçer ile çeyrek araç modeli gibi geleneksel yöntemler kulanılarak test yolunun IRI değerleri aynı yol üzerinde tahmin edilmeye çalışılmıştır. Böylece geleneksel yöntem ile yeni yöntemin performansı karşılaştırımıştır. Her iki yöntemin performansı, ortalama mutlak yüzdesel hata (MAPE), ortalama mutlak hata (MAE), ortalama karesel hata (MSE), ortalama karesel hatanın karekökü (RMSE) metrikleri ile değerlendirilmiştir. Buna göre, geleneksel yöntem için test yolunun 10m, 30m, 60m ve 100m'lik bölümlerinde en iyi MAPE sonuçları 23.79, 17.58, 17.13 ve 12.65 olarak bulunmuştur. Aynı yol aralıklarında yeni yönteme göre ölçülen MAPE değerleri ise sırasıyla 18.08, 13.64, 10.73 ve 5.34 olarak bulunmuştur. Bu sonuçlar, önerilen yöntemin yolların düzgünsülüğünü belirlemede tatmin edici sonuçlar verdiğini ortaya koymuştur. Böylece bu çalışma, karayollarının IRI değerlerinin belirlenmesinde geleneksel yöntem ve araçlara nispeten karayolu yetkililerine daha ucuz, kolay ve alternatif bir yöntem sunmaktadır.