Investigating effective maintenance policies for urban networks of residential cities by using optimum and sensitivity analyses

Rural and urban networks have been rapidly expanding over time, so there is a rising demand for more optimum maintenance policies (MPs). The low traffic weights on the urban network of a residential city makes the appearance and density of load-associated distresses rare. This encourages the city's transportation agency to depend on limited treatment choices and the subjective judgement of the agency's engineers in managing maintenance and rehabilitation (M&R) activities. The engineers' judgement reflects their extensive field experience and is usually used in this type of city rather than generating optimal computerized solutions. The present study proposes two alternative MPs that are more objective than the policy that depends on engineers' judgement. One of the proposed alternative policies allows one M&R action along the planning horizon and the other allows multiple M&R actions. The optimum analysis showed that the preventive treatment is the optimal action for more than 50% of the network segments, which means that it plays a vital and nonnegligible role in improving the effectiveness of the M&R activities. Moreover, the sensitivity of the generated M&R plans to the initial performance of the pavement, traffic volume, and the objectives weights is investigated to determine the optimal time, suitable action, maintenance need, and optimal objective weights. The sensitivity analysis showed that varying objective weights leads to different optimal and rational solutions and the most cost-effective solution is not achieved at equal weights for objectives. Key words: urban network, optimization, preventive maintenance, genetic algorithm, pavement performance, maintenance policy. Les reseaux routiers ruraux et urbains ont connu une expansion rapide au fil du temps, de sorte qu'il y a une demande croissante pour des politiques de maintenance plus optimales. Le faible poids de la circulation sur le reseau urbain d'une ville residentielle rend rare l'apparence et la densite des degradations associees aux charges. Cela encourage l'agence de transport de la ville a se fier a des choix de traitement limites et au jugement subjectif des ingenieurs de l'agence pour ce qui est de la gestion des activites de maintenance et de refection (M&R). Le jugement des ingenieurs reflete leur vaste experience de terrain qui est generalement mise a contribution dans ce type de villes plutot que de generer des solutions informatiques optimales. La presente etude propose deux politiques de maintenance de rechange plus objectives que la politique qui repose sur le jugement des ingenieurs. L'une des politiques de rechange proposees permet une action de M&R sur l'horizon de planification et l'autre permet plusieurs actions de M&R. L'analyse optimale a montre que le traitement preventif est l'action optimale pour plus de 50 % des segments du reseau, ce qui signifie que celui-ci joue un role vital et non negligeable au niveau de l'amelioration de l'efficacite des activites de M&R. En outre, la sensibilite des plans de M&R a la tenue initiale de la chaussee, au debit de circulation, et les ponderations des objectifs sont etudies pour determiner le temps optimal, une action appropriee, les besoins de maintenance, et des ponderations d'objectifs optimaux. L'analyse de sensibilite a montre que des ponderations d'objectifs variables menent a des solutions optimales et rationnelles differentes et que la solution la plus rentable n'est pas atteinte a des ponderations egales pour les objectifs. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : reseau urbain, optimisation, maintenance preventive, algorithme genetique, tenue de la chaussee, politique de maintenance.
1. Introduction 1.1. Background The increasing consumption of material, energy, and money, as well as the harmful gasses emitted into the environment during road network construction and maintenance, have spurred [...]