高速公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計研究

古麗米娜·吐爾遜

(獨山子公路管理分局)

1 高速公路路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)的概論

高速公路的特點及高速公路建設(shè)的規(guī)范化程度，決定了未來高速公路在管理和養(yǎng)護中，對管理數(shù)據(jù)化，檢測標準化，養(yǎng)護規(guī)范化和決策科學(xué)化的要求。高速公路管理系統(tǒng)的應(yīng)用將在很大程度上促進高速公路管理的科學(xué)進步，加快公路管理現(xiàn)代化建設(shè)的步伐。系統(tǒng)的應(yīng)用體現(xiàn)在社會和經(jīng)濟方面的好處(效益)，主要包括:(1)由于決策科學(xué)，提高了公路管理部門的資金使用率。(2)充分利用有限的養(yǎng)護資金，提高路網(wǎng)的使用質(zhì)量，降低車輛損耗和油耗，提高車輛行駛速度和行駛舒適性(即所謂的社會效益)。國內(nèi)外研究證明，這部分費用的節(jié)省，將遠遠高于公路養(yǎng)護投資的直接效益。(3)提高了公路部門職工的科學(xué)管理水平，促進了公路行業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)。

2 高速公路路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)的基本理論知識

2.1 高速公路路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)的組成

根據(jù)高速公路路況的實際情況，路面管理系統(tǒng)由如下部分構(gòu)成:(1)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng);(2)模型管理系統(tǒng);(3)前方圖像管理系統(tǒng);(4)地理信息管理系統(tǒng);(5)養(yǎng)護決策管理系統(tǒng);(6)日常養(yǎng)護管理系統(tǒng);(7)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

2.2 高速公路數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要對如下數(shù)據(jù)內(nèi)容進行管理

(1)道路建設(shè)概況;(2)高速公路路線基本信息，如樁號、長度、寬度;(3)平面曲線組成，如彎道起點、半徑大小、曲線長度等;(4)豎曲線組成;(5)路面破損;(6)道路平整度;(7)路面結(jié)構(gòu)強度(瀝青路面);(8)交通量及組成;(9)道路環(huán)境數(shù)據(jù);(10)路面結(jié)構(gòu)和強度;(11)路面養(yǎng)護方案，如材料、厚度、價格等。

2.3 模型管理系統(tǒng)

在高速公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)中，為了適應(yīng)不同狀態(tài)下的公路信息，建立了大量的模型及參數(shù)，這些數(shù)據(jù)的變化是通過模型參數(shù)管理系統(tǒng)進行處理，參數(shù)數(shù)據(jù)庫包括如下主要數(shù)據(jù):(1)車輛特征;(2)交通量換算系數(shù);(3)路面性能評價模型:路面破碎率換算系數(shù);PCI 評價模型;PSSI 評價模型;PQI 評價模型;RDI 評價模型;(4)路面使用性能預(yù)測模型:PCI 預(yù)測模型;PSSI 預(yù)測模型;PQI 預(yù)測模型;RDI 預(yù)測模型;(5)評價標準;(6)材料單價;(7)標定方程;(8)決策模型。

2.4 前方圖像管理系統(tǒng)

用于管理高速公路的前方圖像，這些圖像包括不可數(shù)字化的沿線植樹、建筑及路面總體狀況等。

2.5 高速公路地理信息系統(tǒng)

建立地理信息系統(tǒng)與高速公路數(shù)據(jù)庫的關(guān)系，將數(shù)據(jù)和決策結(jié)果通過數(shù)字地圖(1∶250 000)的友好界面進行分析、統(tǒng)計、匯總、顯示。這些數(shù)據(jù)可包括從動態(tài)到靜態(tài)的所有數(shù)據(jù)，例如交通量分布、路面破損分析、養(yǎng)護計劃、路面結(jié)構(gòu)等。

2.6 路面養(yǎng)護決策系統(tǒng)

為了保持高速公路良好的服務(wù)性能，充分發(fā)揮高速公路快速和舒適的特點，公路部門要經(jīng)常地投入養(yǎng)護資金，同時充分的利用給定的養(yǎng)護資金，從技術(shù)和經(jīng)濟上對公路養(yǎng)護的各個可行方案進行多方位的比較分析，尋求最佳的養(yǎng)護方案。如前所述，高速公路養(yǎng)護決策和管理的主要形式為:(1)路面使用狀況評價;(2)路網(wǎng)養(yǎng)護需求分析(限制條件:養(yǎng)護標準);(3)路網(wǎng)養(yǎng)護需求分析(限制條件:養(yǎng)護水平);(4)養(yǎng)護預(yù)算優(yōu)化分配;(5)投資水平與道路狀況分析;(6)道路養(yǎng)護計劃編制(1年);(7)道路養(yǎng)護規(guī)劃編制(多年)。

養(yǎng)護決策系統(tǒng)的功能就是通過對上述養(yǎng)護形式的分析，為養(yǎng)護管理部門提供決策的數(shù)據(jù)和依據(jù)。

2.7 日常養(yǎng)護管理系統(tǒng)

日常養(yǎng)護管理系統(tǒng)是養(yǎng)護公司日常路面養(yǎng)護維修工作的輔助管理和決策工具，它包括有以下幾個子系統(tǒng):(1)養(yǎng)護人員管理系統(tǒng)，包括有人員的自然狀況，合同，勞動保險，各階段的養(yǎng)護成果考核記錄等;(2)按里程統(tǒng)計的路產(chǎn)和交通設(shè)施的數(shù)量、缺損和維修更換的記錄;(3)排水及防護設(shè)施的位置、數(shù)量、損壞和維修記錄;(4)按月、季、年的養(yǎng)護用工、材料和設(shè)備使用的消耗記錄和成本預(yù)測模型;(5)正常作業(yè)記錄和惡劣天氣(除雪)的養(yǎng)護工作記錄。

3 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

3.1 數(shù)據(jù)庫的作用

高速公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)是通過先進的計算機技術(shù)對公路路面進行科學(xué)的評測和分析，將公路路面的信息數(shù)據(jù)輸入在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，通過對數(shù)據(jù)的觀察和分析，及時的了解公路路況信息，對公路維護起到事半功倍的效果。以數(shù)據(jù)庫為中心，描述了數(shù)據(jù)庫與系統(tǒng)其他主要部分之間的相互關(guān)系。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)如圖1 所示。

圖1 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

通過圖1 分析，高速公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的作用有:通過數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換接口與數(shù)據(jù)庫采集設(shè)備相連接，將采集設(shè)備中的數(shù)據(jù)直接收入并存儲于數(shù)據(jù)庫中。

(1)通過數(shù)據(jù)庫管理模塊接受并存儲手工輸入數(shù)據(jù)。

(2)通過數(shù)據(jù)庫通信接口，接受來自其他應(yīng)用系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)。

(3)存儲并管理系統(tǒng)的模型參數(shù)數(shù)據(jù)。

(4)為網(wǎng)級和項目及系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。

(5)通過結(jié)果輸出模塊和路網(wǎng)基本數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)庫分類

高速公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)按照作用分類可分為原始數(shù)據(jù)庫、中間結(jié)果庫、分析結(jié)果庫，原始數(shù)據(jù)記錄的是公路的基本編碼及公路建設(shè)完成后的最初數(shù)據(jù)庫信息;中間結(jié)果庫用于存儲系統(tǒng)在運行過程中產(chǎn)生的中間結(jié)果。這類庫是系統(tǒng)內(nèi)部應(yīng)用的，在系統(tǒng)中為數(shù)不多，也沒有用戶界面;分析結(jié)果庫用于存儲系統(tǒng)所產(chǎn)生的分析和決策結(jié)果。CPMS 根據(jù)數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)狀態(tài)可以分為靜態(tài)數(shù)據(jù)庫與動態(tài)數(shù)據(jù)庫。

(1)靜態(tài)數(shù)據(jù)庫。靜態(tài)數(shù)據(jù)庫是對路況進行信息采集后，組建成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如不是特別需求，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)保持不變的狀態(tài)。靜態(tài)數(shù)據(jù)庫主要包括:①路線編碼;②政區(qū)編碼;③養(yǎng)管單位編碼;④區(qū)間編碼;⑤路段編碼。

(2)動態(tài)數(shù)據(jù)庫。動態(tài)數(shù)據(jù)庫是根據(jù)路況的變化產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過實時更新建立起來的，動態(tài)數(shù)據(jù)庫主要包括:①交通量數(shù)據(jù);②路面平整度數(shù)據(jù);③路面病害數(shù)據(jù);④路面彎沉數(shù)據(jù);⑤路面抗滑數(shù)據(jù);⑥處治歷史數(shù)據(jù)等。

(3)CPMS 數(shù)據(jù)庫關(guān)系。在CPMS 數(shù)據(jù)庫中，各數(shù)據(jù)庫之間由于數(shù)據(jù)的相互調(diào)用，存在著一定的數(shù)據(jù)關(guān)系。這種關(guān)系決定了CPMS 數(shù)據(jù)庫在建立的過程中應(yīng)有一定的先后次序，CPMS 舉例給出了數(shù)據(jù)庫的關(guān)系，如圖2 所示。

4 結(jié)束語

高速公路路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)實現(xiàn)了遠程網(wǎng)絡(luò)實時管理及管理;提供了豐富的報表樣式和打印工具，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)斷電保護技術(shù)，多路數(shù)據(jù)接口，系統(tǒng)規(guī)劃合理、設(shè)計先進、功能強大、完整、可靠、操作簡便、界面美觀，為高速公路路面養(yǎng)護部門提供了科學(xué)的管理手段。

圖2 CPMS 數(shù)據(jù)庫的關(guān)系

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