高速公路養護管理系統數據庫設計研究

古麗米娜·吐爾遜

(獨山子公路管理分局)

1 高速公路路面養護管理系統的概論

高速公路的特點及高速公路建設的規范化程度，決定了未來高速公路在管理和養護中，對管理數據化，檢測標準化，養護規范化和決策科學化的要求。高速公路管理系統的應用將在很大程度上促進高速公路管理的科學進步，加快公路管理現代化建設的步伐。系統的應用體現在社會和經濟方面的好處(效益)，主要包括:(1)由于決策科學，提高了公路管理部門的資金使用率。(2)充分利用有限的養護資金，提高路網的使用質量，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)。國內外研究證明，這部分費用的節省，將遠遠高于公路養護投資的直接效益。(3)提高了公路部門職工的科學管理水平，促進了公路行業的現代化建設。

2 高速公路路面養護管理系統的基本理論知識

2.1 高速公路路面養護管理系統的組成

根據高速公路路況的實際情況，路面管理系統由如下部分構成:(1)數據管理系統;(2)模型管理系統;(3)前方圖像管理系統;(4)地理信息管理系統;(5)養護決策管理系統;(6)日常養護管理系統;(7)數據管理系統。

2.2 高速公路數據管理系統主要對如下數據內容進行管理

(1)道路建設概況;(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)路面結構強度(瀝青路面);(8)交通量及組成;(9)道路環境數據;(10)路面結構和強度;(11)路面養護方案，如材料、厚度、價格等。

2.3 模型管理系統

在高速公路養護管理系統中，為了適應不同狀態下的公路信息，建立了大量的模型及參數，這些數據的變化是通過模型參數管理系統進行處理，參數數據庫包括如下主要數據:(1)車輛特征;(2)交通量換算系數;(3)路面性能評價模型:路面破碎率換算系數;PCI 評價模型;PSSI 評價模型;PQI 評價模型;RDI 評價模型;(4)路面使用性能預測模型:PCI 預測模型;PSSI 預測模型;PQI 預測模型;RDI 預測模型;(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

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

2.5 高速公路地理信息系統

建立地理信息系統與高速公路數據庫的關系，將數據和決策結果通過數字地圖(1∶250 000)的友好界面進行分析、統計、匯總、顯示。這些數據可包括從動態到靜態的所有數據，例如交通量分布、路面破損分析、養護計劃、路面結構等。

2.6 路面養護決策系統

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

養護決策系統的功能就是通過對上述養護形式的分析，為養護管理部門提供決策的數據和依據。

2.7 日常養護管理系統

日常養護管理系統是養護公司日常路面養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:(1)養護人員管理系統，包括有人員的自然狀況，合同，勞動保險，各階段的養護成果考核記錄等;(2)按里程統計的路產和交通設施的數量、缺損和維修更換的記錄;(3)排水及防護設施的位置、數量、損壞和維修記錄;(4)按月、季、年的養護用工、材料和設備使用的消耗記錄和成本預測模型;(5)正常作業記錄和惡劣天氣(除雪)的養護工作記錄。

3 數據庫管理系統

3.1 數據庫的作用

高速公路養護管理系統是通過先進的計算機技術對公路路面進行科學的評測和分析，將公路路面的信息數據輸入在數據庫系統中，通過對數據的觀察和分析，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。以數據庫為中心，描述了數據庫與系統其他主要部分之間的相互關系。數據庫管理系統如圖1 所示。

圖1 數據庫管理系統

通過圖1 分析，高速公路養護管理系統數據庫的作用有:通過數據庫轉換接口與數據庫采集設備相連接，將采集設備中的數據直接收入并存儲于數據庫中。

(1)通過數據庫管理模塊接受并存儲手工輸入數據。

(2)通過數據庫通信接口，接受來自其他應用系統傳送數據。

(3)存儲并管理系統的模型參數數據。

(4)為網級和項目及系統提供數據。

(5)通過結果輸出模塊和路網基本數據。

3.2 數據庫分類

高速公路養護管理系統數據按照作用分類可分為原始數據庫、中間結果庫、分析結果庫，原始數據記錄的是公路的基本編碼及公路建設完成后的最初數據庫信息;中間結果庫用于存儲系統在運行過程中產生的中間結果。這類庫是系統內部應用的，在系統中為數不多，也沒有用戶界面;分析結果庫用于存儲系統所產生的分析和決策結果。CPMS 根據數據庫中存儲的數據狀態可以分為靜態數據庫與動態數據庫。

(1)靜態數據庫。靜態數據庫是對路況進行信息采集后，組建成數據庫系統，如不是特別需求，數據庫數據保持不變的狀態。靜態數據庫主要包括:①路線編碼;②政區編碼;③養管單位編碼;④區間編碼;⑤路段編碼。

(2)動態數據庫。動態數據庫是根據路況的變化產生的數據通過實時更新建立起來的，動態數據庫主要包括:①交通量數據;②路面平整度數據;③路面病害數據;④路面彎沉數據;⑤路面抗滑數據;⑥處治歷史數據等。

(3)CPMS 數據庫關系。在CPMS 數據庫中，各數據庫之間由于數據的相互調用，存在著一定的數據關系。這種關系決定了CPMS 數據庫在建立的過程中應有一定的先后次序，CPMS 舉例給出了數據庫的關系，如圖2 所示。

4 結束語

高速公路路面養護管理系統實現了遠程網絡實時管理及管理;提供了豐富的報表樣式和打印工具，實現了數據斷電保護技術，多路數據接口，系統規劃合理、設計先進、功能強大、完整、可靠、操作簡便、界面美觀，為高速公路路面養護部門提供了科學的管理手段。

圖2 CPMS 數據庫的關系

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