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道路路面技术的前瞻性研究
Joanicjusz Nazarkoa,*, Piotr Radziszewski b, Katarzyna Dębkowskaa, Joanna Ejdysa, Alicja Gudanowska a, Katarzyna Halickaa, Jarosław Kilona, Anna Kononiuka, Karol J. Kowalskib, Jan B. Kroacute;lb, Łukasz Nazarkoa, Michał Sarnowskib, Tatjana Vilutienėc
摘要：本文的目标是对预期的需求和要求的预见性研究，以及在大约30年的时间范围内确定用于道路建设的材料和技术的发展方向。为了实现这一目标，Delphi预测方法在波兰 - 全国范围内的研究中得到利用，有150名受邀专家。本文介绍了研究项目的结果，涉及道路路面技术在环境方面的发展方向。作为分析的结果，得出结论，具有改进的粘弹性范围（通常具有改性）的粘结材料将继续起主导作用。此外，根据专家所说能够以连续方式监视道路路面的状态的技术将被用于更大的范围。将传感器引入路面网络将导致“智能”道路的建设，而纳米材料技术在道路建设中的传播将提高道路路面建设的耐久性和可靠性。
关键词：远见; Delphi法; 路; 路面; 技术;材料; 环境;可持续性
1.介绍
道路基础设施的发展与自然环境密不可分。考虑到波兰的大量自然财富，环境和交通网络之间存在许多冲突，这在过去几年中尤其明显 - 在欧洲这一地区公路运输发展迅速的时代。毫无疑问，道路基础设施的发展对于实现经济和社会利益是必要的，但是必须符合可持续发展的原则和尊重自然法则的必要性。在波兰案例中，公共当局有义务对线性投资进行环境影响评估。这使得道路使用者的利益与环境保护的要求相协调。环境保护的目的不是限制基础设施的发展，而是要减轻和补偿其对地表水和地下水，地表 - 土壤，空气，野生动物，景观，振动和噪声的影响。波兰当前的道路网建设过程需要技术上安全的解决方案，以满足当前的运输需要，而不会影响未来满足这些需求的能力。
波兰道路建设行业的主要目标是在2030年之前建立主要城市中心之间的高速公路和高速公路网络以及与国际道路系统和欧洲大都市地区的联系，作为TEN-T框架的一部分[1]。主要城市的高速公路环路将是一个额外的关键要素。高速公路互补网络的关键部分将包括为当前不能充分到达的地区提供服务的区域，例如中波美拉尼亚，Masuria，东波兰，Subcarpathia和Klodzko谷。从所谓的“极端”环保主义者的角度来看，这些任务的实施肯定是困难的。道路建设的特征是工程的线性性质，对自然环境产生特定类型的影响。人们必须努力在两个冲突的话语之间寻求妥协的解决方案，即提供人类发展，提供机会满足各种需要和现状，甚至扩大人类不能干涉的自然区域。所谓的“可持续路面”是解决这一冲突的建议。
本文介绍了基于Delphi方法的前瞻性研究在可持续性方面的具体，明确的道路路面技术开发问题的应用。本文的目的是：
（i）拟订预期的需求和要求，以及确定在道路建设中大约30年来使用的材料和技术的发展方向; （ii）确定波兰环境保护区道路建设的材料和技术要求。文件中描述了在确定与特定环境要求和可持续发展背景下用于道路建设的新材料，技术和路面的进展的预期趋势相关的主要领域和论点的研究成果。本文所描述的结果是在2011 - 2014年进行的研究项目期间获得的，并得到波兰国家道路和高速公路总局的支持[2]。本项目采用的研究方法是基于远见的概念，它能够从非常广泛的角度考虑影响社会，技术，经济，生态，政治，价值和法律性质的预测现象的因素，预测未来。前瞻性研究在复杂的当代世界中越来越重要，特别是在循证政策的背景下。在现有出版的关于远见的作品[3,4]中可以确定超过两千个超国家，国家，区域，部门或所谓专题类型的远见倡议。
2.文献综述
环境退化的问题和不可持续发展的影响在二十世纪70年代初获得了全球意义。联合国会议的“斯德哥尔摩宣言”要求政府有责任保护和改善今世后代的环境[5]世界局势导致人们相信没有其他的社会和经济发展方式，生态发展，其概念是在联合国环境规划署（环境规划署）理事会第三届会议期间制定的[6]。 2000年“里斯本战略”制定了基于竞争力和知识的欧盟经济发展指南。 2001年增加了一个关于环境保护的章节[7]。它强调“经济发展，社会凝聚力和环境保护必须携手并进”。可持续发展的主要威胁是：温室气体排放，生物多样性丧失和区域不平衡。
在一般意义上，“可持续路面”应以低能源需求，低排放和环保设计为特征，该路面应是安全的，并满足当前的运输需求，而不会影响未来满足这些需求的能力。现代路面应该采用允许减少交通噪声和改善排水参数的材料[8,9]。使用现有的材料和技术，可以大大改善原生材料与再生材料的替代[10,11]，包括基于沥青和水泥的技术[12]，在社会成本方面，需要很长的耐久期，例如应用所谓的沥青永久性技术[13]，可以减少碳足迹，同时延长建筑通过应用温拌沥青（WMA）技术[14,15]，最后，“未来”技术正在通过使用纳米尺寸材料[16,17]和其他基于技术的可持续解决方案接近当前的建筑市场[18,19]。
一般来说，传统材料和道路技术以及现代创新解决方案可用于在波兰建造可持续路面。 应考虑以下技术：
- 沥青路面 - 使用沥青材料结合的路面;
- 水泥混凝土路面 - 使用水泥粘结的路面;
- 路面与回收材料 - 道路路面与拆除废物，材料形成道路重建和用于结构层的其他后工业材料;
- 长期（所谓的永久性）路面 - 特别道路路面设计和建造达到至少50年的耐久性;
- 智能路面 - 具有内置仪表的特殊道路路面，主要用于监测道路和交通状况;
- 安静的路面 - 特别道路路面设计，并建造以减轻交通噪声。
可以看出，在国家政府一级，需要收集关于道路路面技术在环境方面的发展方向的最新信息。 一旦这些信息可用，必要的法规和策略可以被接受并传播给行业。
在现有的出版作品中，作者没有遇到Delphi方法在道路技术的制定中对于环境问题的应用。
3.Delphi调查技术
Delphi方法是一种专家研究，其中专家的观点被视为在制定关于未来的判断和解决不确定性情况下的复杂问题方面的合格贡献。 在经典方法中，该方法使得彼此保持匿名的专家组的有效通信能够解决复杂的问题。 该方法用于预测长期过程或现象，其知识不充分或不确定，即在没有关于它们的可靠数据存在或者外部因素对它们具有决定性影响的情况下。 此外，这些问题不适合作为传统预测的精确分析技术的主题。 因此，基于与集体智慧/集体智慧相关的经验和直觉的方法可用于分析这些问题[20,21]。
在经典方法中，Delphi研究之前是Delphi论文和辅助问题的制定。 每个Delphi论文指的是由研究的特异性，其背景和目标引起的问题之间的依赖性的未来描述。 在最简单的方法中，它是一个关于未来的研究问题，以论文的形式（对依赖性的描述）。 辅助问题包括专家知识水平的评估，论文的实施时间，有利于本论文的实施的因素，论文的实施障碍以及论文的预期效果[22]。
Delphi法已被用于不同的格式和不同的领域，如医疗保健，管理，教育[23,24]。最近关于该方法的出版物涉及在基于Delphi的研究中提高严格性，提出诸如可靠性，有效性和判断评价的可信度等标准[25]。 Delphi方法在路面管理中的应用的一个有趣的例子已经在[26]中提出。工作的主要范围是“开发一种简单，灵活和具有成本效益的方法来评估道路网络中的路面和路肩状况”。这种方法是基于使用Delphi方法的专家调查开发的路面条件模型。 Delphi方法应用的另一个有趣的例子已经在工作中提出[27]。作者描述了模糊Delphi法应用和Grey Delphi法的应用量化专家对区域道路安全，城市道路安全和公路安全的态度，目的是构建三套道路安全绩效指标。
本文提出的Delphi研究的目的是就未来道路路面技术的主题与专家社群进行磋商，并促进就未来道路建设的可能（和可取的）图片达成共识。 Delphi研究的方法如图1所示。
图1. 研究中使用的Delphi方法。
第一阶段的研究重点是确定道路和桥梁建设领域的研究领域。 研究的后续阶段的目的是制定一个Delphi调查问卷，然后发送给更广泛的专家组。 在研究程序的下一步中，进行了Delphi方法专家的数据库的创建。 随后的研究任务的目的是对大量专家进行适当的Delphi研究，即进行第一轮调查，分析第一轮调查的结果，进行第二轮研究和分析 第二轮的结果。 完成上述任务实际上导致了最终任务，即确定材料和建筑技术/优先技术的发展方向。
4.Delphi研究领域和论文
基于文献综述，多个地方和国际会议的发现和集思广益技术支持，项目组开发了以下研究领域[28,29]：
OB1: 波兰耐用路面施工技术（研究方法：项目团队研讨会，集思广益，文献综述）。
OB2: 材料，技术和设计解决方案的环保和可持续发展（研究方法：文献综述，专家小组，集思广益）。
OB3: 环保和耐用的道路和桥梁结构路面施工（研究方法：项目团队研讨会，集思广益）。
初步/工作Delphi所有领域的论文都是在第一批核心专家小组中制定的。 下一专家小组的目的是确定论文等级。 最后，作为专家小组工作的结果，研究论文被定义如表1所示。
表1.研究领域的论文。
OB1: 波兰永久道路的建筑技术
- 开发沥青和水泥混凝土技术将为波兰建造的道路提供至少三十年的耐用性
- 铺路水泥混凝土主要用于高速公路和高速公路的建设
- 沥青路面将用于所有类别的道路的建设
OB2: 道路建设在环保和可持续发展方面的材料，技术和设计解决方案
- 波兰制造的沥青和改性沥青将满足波兰不同气候条件的要求
- 回收材料将常用于道路路线的建设
OB3: 环保耐用的道路和桥梁路面
- 道路表面将有一个内置的驾驶员警告系统
- 将建设能源回收路面
- “永久”耐用沥青路面将建成
在关于未来在波兰建造的道路耐久性的第一个领域，专家小组选择了三个论文，指出在未来三十年的观点中，将使用水泥和沥青混凝土技术。 由于采用改性水泥混凝土技术和沥青技术，高品质材料和新一代“永久性”材料的应用，可以保证长期耐用性，在道路和高速公路的情况下达到50年， 类型路面。 水泥混凝土路面应大量建设在高速公路上，但是预计沥青表面将仍然是未来的核心技术。
第二个专门讨论道路建设材料和技术问题的领域将包括关于波兰粘合剂质量和使用再生材料的两个论文。 假定生产的粘合剂的性质将适应波兰的恶劣气候条件。 这些主要是改性粘合剂，包括橡胶改性沥青和新添加剂生成。 实施可持续发展原则的建设实践将使再生材料的使用量增加70％。
在第三个领域，强调了与长寿命路面施工相关的三个最重要的论题。 这些是“永久”技术，能够从加热表面获取能量，内置系统监测路面状况，自我修复系统和系统，允许交通安全改善。
5.Delphi研究结果和讨论
专家的任务是评估论文对道路建设技术发展的重要性，确定在给定时间内实施论文的概率，评价影响论文实现的因素，障碍和活动。 本文介绍了表1中所列的结果。
5.1. 论文重要性
Delphi论文从它们的重要性/意义的角度来评价。 四个最重要的论文出现，重要性指标达到0.90以上（图2）。与处理永久铺面的论文3.3相比，观察到最高水平的显着性指数。 接下来两个非常重要的论题涉及环境保护和可持续发展（OB2）方面的物质和技术解决方案。 根据专家的判断，对于道路建设的发展，沥青满足变化的波兰气候条件的要求是非常重要的。 同样重要的是广泛使用由再生材料构成的路面结构层。
图2. 在第一轮和第二轮Delphi研究中审查的论文的重要性指数水平。
对于论文1.1还观察到非常高的重要性指标，其中指出沥青和水泥混凝土的技术的发展将提供在波兰建造的路面的至少三十年的使用寿命。 重要的是要强调的事实是，大多数注册的论文在Delphi调查的第二轮后有了更高的重要性。
5.2 论文实现时间
专家还指出了未来实施特定论文的最可能的时间（图3）。 在计算了特定论文的中值实施时间之后，可以注意到，根据专家，大多数论文在2030年有很大的机会完成。只有论文3.2涉及使用能够回收能量的路面， 将在未来（2030年后）完成。 一般来说，可以说道路技术开发是高度动态的。 与过去十年（XX世纪）相比，技术成熟期要短得多，因为技术实施期通常约为二十年。
图3. 论文实施时间（中位数）
5.3 影响理论可能性的因素
从事这项研究的专家估计，影响论文实施（或完成）的因素有多强，所有分析论文的因素列表是相同的：
- 增加研发投资（研发部门）。
- 扩大科研机构与企业的合作。
- 引入适当的法律和经济机制。
-
增加社会接受程度（例如通过适当的宣传运动）。<!--
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