Proposal of a segmentation procedure for skid resistance data

Abstract

تشكل مقاومة الانزلاق على الطرق متغيرا متواصلا على طول الطريق، ويكون ذلك عاملا مهما في حوادث الطرق في أثناء الظروف الجوية الرطبة ومن الضروري تمييز وتوصيف أجزاء متماثلة من الطرق للإدارة الآمنة لهذه الطرقات وقد استخدمنا طريقة تجزئة البيانات لمميزات الطرق الأخرى، مثل درجة الخشونة، غير أننا لم نعثر على بيانات لمقاومة الانزلاق في الأبحاث المنشورة وغالبا ما تكون هذه الطريقة إما عامة جدا أو محددة جدا حتى تمكننا من التجزئة التفصيلية لمقاومة الانزلاق التي يمكن استخدامها لاحقا لإدارة الطرق وتهدف هذه الدراسة إلى اقتراح تجزئة لمقاومة الانزلاق على طرق تجزئة البيانات الحالية وهذه الطريقة المقترحة فعالة وتفي بمتطلبات إدارة الطرق وتعتمد النمطية الجديدة على استخدام المعطيات لتحديد البيانات ذات القيم القصوى (البعيدة)، إضافة إلى طريقة (CUSUM) للتجزئة الأولية للبيانات، كما تستخدم الطرق الإحصائية لتجميع الأجزاء المتتابعة والمتشابهة إحصائيا وهذه الطريقة الثالثة تستخدم اختبار (tStudent) لتحليل الاختلاف كما تستخدم اختبار (Tuckey) للمقارنة المتعددة للمعدلات وقد استخدمنا هذه النمطية على عينة من بيانات مقاومة الانزلاق تم قياسها باستخدام (SCRTM) لعدد من الطرق في التشيلي، كما تمت مقارنتها بطرق أخرى للتجزئة وقد أظهرت النتائج نجاح هذا الأسلوب الجديد وأنة أكثر كفاءة من الطرق التقليدية للتجزئة ونظرا للأساس الرياضي للطريقة الجديدة فإنه يمكن برمجتها واستخدامها في الإدارة الأمنة للطرق

Skid resistance of pavements presents a high spatial variability along a road This pavement characteristic is related directly to wet weather accidents ; therefore it is important to identify and characterize the skid resistance of homogeneous segments along a road in order to implement proper road safety management Several data segmentation methods have been applied to other pavement characteristics (eg roughness) However no application to skid resistance data was found during the literature review for this study Typical segmentation methods are rather too general or too specific to ensure a detailed segmentation of skid resistance data which can be used for managing pavement performance The main objective of this paper is to propose a procedure for segmenting skid resistance data based on existing data segmentation methods The procedure needs to be efficient and to fulfill road management requirements The proposed procedure considers the Leverage method to identify outlier data the CUSUM method to accomplish initial data segmentation and a statistical method to group consecutive segments that are statistically similar The statistical method applies the Student’s ttest of mean equities along with analysis of variance and the Tuckey test for the multiple comparison of means The proposed procedure was applied to a sample of skid resistance data measured with SCRIM (Side force Coefficient Routine Investigatory Machine) on a 42 km section of Chilean road and was compared to conventional segmentation methods Results show that the proposed procedure is more efficient than the conventional segmentation procedures achieving the minimum weighted sum of square errors (SSEp) with all the identified segments statistically different Due to its mathematical basis the proposed procedure can be easily adapted and programmed for use in road safety management