Innovative approaches to Airport Pavement Evaluation and Management: from high-performance surveys to AI-driven solutions

This thesis critically analyses and applies Airport Pavement Management Systems (APMS), exploring traditional methodologies and innovative solutions for the assessment and management of airport pavements. The aim is to provide a technical and scientific contribution aimed at improving safety, operational efficiency and the optimisation of economic resources in the maintenance of flight infrastructure. The work is the result of a six-month collaboration with RODECO Group, a company specialising in road and airport pavement engineering, and is developed through a process that integrates the regulatory framework, investigation methodologies and practical application to a real case. The first part analyses the main performance indicators: the Pavement Condition Index (PCI), according to ASTM International standards and Federal Aviation Administration guidelines; bearing capacity through non-destructive testing with Heavy Weight Deflectometer (HWD), processed with back-calculation software; longitudinal regularity indices (IRI and BBI); as well as the regulatory framework of reference, which includes ICAO, FAA, EASA and ENAC. A specific focus is on the evolution of surveying techniques, from high-performance laser systems to artificial intelligence-based solutions for automatic distress detection. In this context, the integration of innovative technologies is analysed, such as the inspection robot developed in partnership with Shanghai Guimu Robot, capable of automating the process of acquiring and classifying defects, reducing the subjectivity of assessments. The second part presents the operation of the APMS RO.MA. software, with particular reference to the definition of maintenance scenarios, the prioritisation of interventions and the management of budget constraints. The case study, relating to an Italian airport, demonstrates how the adoption of an APMS allows a shift from a reactive maintenance approach to preventive and optimised planning throughout the entire life cycle of the pavement. In conclusion, the thesis highlights how the integration of high-performance surveys, predictive models and advanced digital tools is the key to sustainable, safe and cost-effective management of airport pavement infrastructure.

La presente tesi analizza in modo critico e applicativo gli Airport Pavement Management Systems (APMS), approfondendo metodologie tradizionali e soluzioni innovative per la valutazione e la gestione delle pavimentazioni aeroportuali. L’obiettivo è fornire un contributo tecnico-scientifico orientato a migliorare sicurezza, efficienza operativa e ottimizzazione delle risorse economiche nella manutenzione delle infrastrutture di volo. Il lavoro nasce da una collaborazione semestrale con RODECO Group, realtà specializzata nell’ingegneria delle pavimentazioni stradali e aeroportuali, e si sviluppa attraverso un percorso che integra quadro normativo, metodologie di indagine e applicazione pratica su un caso reale. Nella prima parte vengono analizzati i principali indicatori prestazionali: il Pavement Condition Index (PCI), secondo gli standard ASTM International e le linee guida della Federal Aviation Administration; la capacità portante tramite prove non distruttive con Heavy Weight Deflectometer (HWD), elaborate con software di back-calculation; gli indici di regolarità longitudinale (IRI e BBI); nonché il quadro regolatorio di riferimento che include ICAO, FAA, EASA ed ENAC. Un focus specifico riguarda l’evoluzione delle tecniche di rilievo, dai sistemi laser ad alte prestazioni fino alle soluzioni basate su intelligenza artificiale per il riconoscimento automatico dei dissesti. In tale ambito viene analizzata l’integrazione di tecnologie innovative, come il robot di ispezione sviluppato in partnership con Shanghai Guimu Robot, capace di automatizzare il processo di acquisizione e classificazione dei difetti, riducendo la soggettività delle valutazioni. La seconda parte presenta il funzionamento del software APMS RO.MA., con particolare riferimento alla definizione degli scenari manutentivi, alla prioritizzazione degli interventi e alla gestione dei vincoli di bilancio. Il caso studio, relativo a un aeroporto italiano, dimostra come l’adozione di un APMS consenta di passare da una logica manutentiva reattiva a una pianificazione preventiva e ottimizzata lungo l’intero ciclo di vita della pavimentazione. In conclusione, la tesi evidenzia come l’integrazione tra indagini ad alte prestazioni, modelli previsionali e strumenti digitali avanzati rappresenti la chiave per una gestione sostenibile, sicura ed economicamente efficiente delle infrastrutture aeroportuali pavimentate.