This dissertation presents a novel mathematical framework to construct an optimal road asset management system considering condition inspection policies and information value. Accurate and frequent inspection is an essential component of improving the efficiency of maintenance policy and reducing a significant amount of social costs. Accordingly, various road asset inspection technologies have been developed. However, most previous studies have excluded consideration of inspection techniques and strategies in optimizing the road asset management system. They have mainly focused on a bi-level problem with deciding on maintenance activities and allocating a pooled budget. This dissertation covers two topics related to inspection strategies in road asset management systems. In the first part, an optimized road asset management system is established based on the current road asset inspection technology. In order to achieve that, we integrate multi-scale decisions, including segment-level maintenance policy, group-level inspection strategy, and network-level budget allocation. In the second part of the dissertation, we propose a new road asset management system according to the future innovation in inspection technologies and the increase in market share of connected vehicles, and evaluate its potential benefits. We conduct a numerical study using a real-world roadway network in South Korea. Results of the numerical analysis confirm that the optimal maintenance policy involving inspection strategies has the lowest social costs, and show the effectiveness of the real-time road asset monitoring system using connected vehicles.
본 논문은 상태점검 정책 및 정보가치를 고려한 최적의 도로자산 관리시스템을 구축하기 위한 새로운 수학적 프레임워크를 제시한다. 정확하고 주기적인 도로자산 상태 파악은 유지·관리 정책의 효율성을 증가시키며 또한, 상당한 사회적 손실을 줄일 수 있는 필수 요소이다. 이에 다양한 점검기술이 지속적으로 발전하고 있으나, 대부분의 기존 연구들에서는 도로자산 관리시스템을 최적화함에 있어 점검기술 및 전략에 대한 고려를 배제하여왔다. 본 연구는 총 두개의 파트로 구성되어있다. 첫번째 파트에서는 현 도로자산 점검기술을 바탕으로 최적화된 도로자산 관리시스템을 구축한다. 이를 위해 도로구간별 보수정책, 도로그룹별 점검전략 그리고 네트워크레벨의 예산배분 문제와 같은 멀티스케일 결정요인을 통합한 최적화 문제를 해결한다. 두번째 파트에서는 향후 도로자산 점검기술의 발전 및 커넥티드 차량의 상용화에 따른 새로운 형태의 도로자산 유지·관리시스템을 제시하고 이에 따른 잠재적 가치를 도출한다. 본 연구는 한국의 실제 도로 데이터를 기반으로 사례연구를 수행하였다. 사례연구 결과를 통해 상태점검 정책을 함께 고려하였을 때 가장 낮은 사회적 비용을 가짐을 확인하였으며, 향후 커넥티드 차량과 협력한 실시간 도로자산 모니터링 시스템의 효용성을 입증하였다.
