CN112381251A - 一种公路评定与养护决策信息化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种公路评定与养护决策信息化系统，包含：路网管理模块、检测项目管理模块、路况评定管理模块、路况预测分析模块、病害维修方案库管理模块以及养护决策管理模块；路网管理模块用于对路线进行路线采集及桩号匹配修正，并对采集和匹配修正后形成的路网数据进行管理，检测项目管理模块用于对路线检测项目进行管理，路况评定管理模块用于对路况进行评定和管理，路况预测分析模块用于对路况进行预测分析，病害维修方案库管理模块用于对病害维修方案的数据库进行管理，养护决策管理模块用于对路线的养护进行决策。
Description
技术领域
本发明涉及资产管理领域，更具体地说，涉及一种公路评定与养护决策信息化系统。
背景技术
随着公路信息基础设施建设力度的加大，公路管理单位对公路交通信息可获得总量迅速增加，但信息资源并没有得到有效集成，当前在交通信息资源管理过程中呈现的突出问题有:公路信息资源处于分散状态，由各个管理部门各自掌握；迄今为止国内公路信息管理系统的构建还没有一套完整、成熟的理论、方法可以借鉴，某些公路信息管理系统在建设过程中仅考虑对标准规范的支撑,而没有结合实际需求，导致建成后不能有效地为业务管理提供帮助，形成了大量分散异构的“信息孤岛”，严重地影响了信息化的整体成效。
发明内容
本发明为解决这些突出问题，促进信息资源科学采集、广泛共享、快速流动、深度开发、有效利用、优化配置，提高信息化建设的整体效果和综合效益，本发明应依托现有数据，以应用为中心，充分利用信息化建设的基础，对现有数据资源进行分析，从顶层对资源统一规划、合理共享利用的角度进行资源优化与整合，并采用计算机、互联网(含移动互联网)、地理信息系统、卫星定位、图形图像、摄像监控、数据库、信息处理等技术的融合，打造一个“统一、共享、方便、高效”的公路评定与养护决策信息化系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种公路评定与养护决策信息化系统，包含：路网管理模块、检测项目管理模块、路况评定管理模块、路况预测分析模块、病害维修方案库管理模块以及养护决策管理模块；路网管理模块用于对路线进行路线采集及桩号匹配修正，并对采集和匹配修正后形成的路网数据进行管理，检测项目管理模块用于对路线检测项目进行管理，路况评定管理模块用于对路况进行评定和管理，路况预测分析模块用于对路况进行预测分析，病害维修方案库管理模块用于对病害维修方案的数据库进行管理，养护决策管理模块用于对路线的养护进行决策，其中对于半刚性基层路面，其养护决策方法如下；
S1、判断路面的PSSI是否小于70，若否，则进入步骤S2；若是，则进入步骤S9；
S2、判断路面的DR是否大于0.4，若否，则进入步骤S3，若是，则进入步骤S6；
S3、判断路面的IRI是否大于2，若否，则进入步骤S4，若是，则对路面进行单层挖补；
S4、判断路面的RD是否大于15，若否，则进入步骤S5，若是，则对路面进行微表处；
S5、判断路面的SFC是否大于40，若否，则对路面进行微表处，若是，则对路面进行单层挖补；
S6、判断路面的IRI是否大于2，若否，则进入步骤S7，若是，则进入步骤S8；
S7、判断路面的RD是否大于15，若否，则对路面进行微表处，若是，则对路面进行单层挖补；
S8、判断路面的RD是否大于15，若否，则对路面进行双层挖补，若是，则对路面进行日常养护；
S9、判断路面的DR的大小，若是小于等于0.4，则进入步骤S10，若是大于0.4且小于等于2，则进入步骤S14；若是大于2，则对对路面进行整体补强；
S10、判断路面的IRI是否大于2，若否，则进入步骤S11，若是，则进入步骤S13；
S11、判断路面的RD是否大于15，若否，则进入步骤S12，若是，则对路面进行日常养护；
S12、判断路面的SFC是否大于40，若否，则对路面进行微表处，若是，则对路面进行日常养护；
S13、判断路面的RD是否大于15，若否，则对路面进行日常养护，若是，则对路面进行单层挖补；
S14、判断路面的IRI是否大于2，若否，则对路面进行单层挖补，若是，则对路面进行单层挖补。
进一步地，在本发明的公路评定与养护决策信息化系统中，所述对路线进行路线采集及桩号匹配修正，具体通过下述方法实现：
通过定位采集装置，采集路线上的公里桩D0，D1，D2，......，Dk，Dk+1，......，DK，分别获取其经纬度坐标以及桩号，其中，k和K均为正整数，K+1为该条路线上的公里桩总数，对于任意两个相邻的公里桩Dk与Dk+1，计算Dk与Dk+1之间所有百米桩的经纬度坐标，并分别分配桩号后进行保存；记Dk，Dk+1之间分配的桩号依次为：L1，L2，......，L9，对于任意的Lk,，其经纬度坐标(LatLk，LonLk)通过下述公式递推计算得出：
LatLk＝LatLk-1+k*d×sin(α)/110540m；
LonLk＝LonLk-1+k*d×cos(α)/[111320m×cos(LatDk)]；
其中，m表示米，Dk+1的经纬度坐标为(LatDk+1，LonDk+1)，Dk的经纬度坐标为(LatDk，LonDk)，d＝0.1L，L为Dk与Dk+1之间通过经纬度坐标计算出的距离，当k＝1时，Lk-1即为Dk，
进一步地，在本发明的公路评定与养护决策信息化系统中，记Dk，Dk+1的经纬度坐标分别为(lat1,lon1)，(lat2,lon2)，它们之间的距离通过下述公式计算得出：
其中，a＝lat1-lat2，b＝lon1-lon2，R表示地球半径。
进一步地，在本发明的公路评定与养护决策信息化系统中，所述对采集和匹配修正后形成的路网数据进行管理具体包括：将采集和匹配修正后形成的路网数据在GIS地图上进行可视化展示，在路线上显示路线编码信息，并按照电子地图标准对不同性质的路线以相应的颜色及粗细进行显示，单击路线，则显示路线名称、编码、起讫桩号、技术等级及管养单位信息。
进一步地，在本发明的公路评定与养护决策信息化系统中，所述对路线检测项目进行管理具体是指：一个路线检测项目包括工程名称、项目编码、项目名称、检测路线、负责人、建设单位、养护单位信息，系统提供统计、平铺、列表模式中的一种或者方式，用于对检测项目信息进行展示，路线检测项目的管理流程包含下述人机交互界面：制定检测计划、添加检测任务、检测任务进度登记与查看、检测数据导入、路况数据统计与查看以及项目的文档资料管理。
进一步地，在本发明的公路评定与养护决策信息化系统中，所述对路况进行评定和管理具体包括：采用手机APP对公路的路基病害数据、路面病害数据、沿线设施病害数据进行采集，并依据公路技术状况评定标准的内容对公路的路基技术状况指数SCI、路面技术状况指数PCI、沿线设施技术状况指数TCI进行计算及评定，采用地图或图表形式对评定的路况指标数据进行统计及展示。
进一步地，在本发明的公路评定与养护决策信息化系统中，所述对路况进行预测分析包括利用下述公式求出道路的路面使用性能指数RPI：
所述路面使用性能指数RPI包括：PCI、RQI、RDI、SRI、PWI以及PSSI，RPI0为路面使用性能指数的初始使用值，x为使用年限，e表示自然常数，a和b为大于零的回归参数，代表模型参数。
进一步地，在本发明的公路评定与养护决策信息化系统中，所述道路为沥青路面，a值取为10～50，b值取为0.5～5。
实施本发明的公路评定与养护决策信息化系统，具有以下有益效果：本发明应依托现有数据，以应用为中心，充分利用了信息化建设的基础，对现有数据资源进行分析，从顶层对资源统一规划、合理共享利用的角度进行资源优化与整合，并采用了计算机、互联网、地理信息系统、卫星定位、图形图像、摄像监控、数据库、信息处理等技术的融合，打造了一个统一、共享、方便、高效的公路评定与养护决策信息化系统。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是公路评定与养护决策信息化系统一实施例的原理示意图；
图2是路面使用性能指数函数图；
图3是养护体系的原理图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
参考图1，一种公路评定与养护决策信息化系统，包含：路网管理模块11、检测项目管理模块12、路况评定管理模块13、路况预测分析模块14、病害维修方案库管理模块15以及养护决策管理模块16；路网管理模块11用于对路线进行路线采集及桩号匹配修正，并对采集和匹配修正后形成的路网数据进行管理，检测项目管理模块12用于对路线检测项目进行管理，路况评定管理模块13用于对路况进行评定和管理，路况预测分析模块14用于对路况进行预测分析，病害维修方案库管理模块15用于对病害维修方案的数据库进行管理，养护决策管理模块16用于对路线的养护进行决策。
路网管理模块11对路线进行路线采集及桩号匹配修正，具体通过下述方法实现：
通过定位采集装置，采集路线上的公里桩D0，D1，D2，......，Dk，Dk+1，......，DK，分别获取其经纬度坐标以及桩号，其中，k和K均为正整数，K+1为该条路线上的公里桩总数。通过定位采集装置采集的数据作为支撑信息化系统运行的基础数据，其准确性很大程度上会对路面检测数据及评定数据的准确表现产生影响。定位采集装置采集经纬度坐标采用带有差分定位功能的手持终端PDA设备进行采集(PDA设备支持GPS、AGPS、GLONASS、BDS等多种定位方式)，采集的路线位置数据的精度可达1米以内。
由于公路各公里桩之间存在断链现象(有些两个公里桩之间距离不足一公里，有些两个公里桩之间多于一公里)，为保证数据与实际桩号之间的对应关系，需要对各公里桩之间的百米桩的经纬度坐标进行修正，以在系统对检测数据进行展示时相对误差较小，更贴近实际。
对于任意两个相邻的公里桩Dk与Dk+1，计算Dk与Dk+1之间所有百米桩的经纬度坐标，并分别分配桩号后进行保存；记Dk，Dk+1之间分配的桩号依次为：L1，L2，......，L9，对于任意的Lk,，其经纬度坐标(LatLk，LonLk)通过下述公式递推计算得出：
LatLk＝LatLk-1+k*d×sin(α)/110540m；
LonLk＝LonLk-1+k*d×cos(α)/[111320m×cos(LatDk)]；
其中，m表示米，Dk+1的经纬度坐标为(LatDk+1，LonDk+1)，Dk的经纬度坐标为(LatDk，LonDk)，d＝0.1L，L为Dk与Dk+1之间通过经纬度坐标计算出的距离，当k＝1时，Lk-1即为Dk，
对于L，其具体计算方法如下。记Dk，Dk+1的经纬度坐标分别为(lat1,lon1)，(lat2,lon2)，它们之间的距离通过下述公式计算得出：
其中，a＝lat1-lat2，b＝lon1-lon2，R表示地球半径。其他任意两个桩号之间的距离，也可以参考上述公式进行计算。
对采集和匹配修正后形成的路网数据进行管理具体包括：将采集和匹配修正后形成的路网数据在GIS地图上进行可视化展示，在路线上显示路线编码信息，并按照电子地图标准对不同性质的路线以相应的颜色及粗细进行显示，单击路线，则显示路线名称、编码、起讫桩号、技术等级及管养单位信息等。
检测项目管理模块12对路线检测项目进行管理具体是指：一个路线检测项目包括工程名称、项目编码、项目名称、检测路线、负责人、建设单位、养护单位信息，系统提供统计、平铺、列表模式中的一种或者方式，用于对检测项目信息进行展示，路线检测项目的管理流程包含下述人机交互界面：制定检测计划、添加检测任务、检测任务进度登记与查看、检测数据导入、路况数据统计与查看以及项目的文档资料管理。
路况评定管理模块13对路况进行评定和管理具体包括：采用手机APP对公路的路基病害数据、路面病害数据、沿线设施病害数据进行采集，并依据公路技术状况评定标准的内容对公路的路基技术状况指数SCI、路面技术状况指数PCI、沿线设施技术状况指数TCI进行计算及评定，采用地图或图表形式对评定的路况指标数据进行统计及展示。
路面使用性能的变化是许多因素的函数，包括路面结构、路基强度、路面强度、路面材料、厚度、行车载荷、环境、使用时间、养护类型等。路况预测分析模块14对路况进行预测分析包括利用下述公式求出道路(例如道路为沥青路面)的路面使用性能指数RPI：
所述路面使用性能指数RPI包括：PCI、RQI、RDI、SRI、PWI以及PSSI，RPI0为路面使用性能指数的初始使用值，x为使用年限，e表示自然常数。道路为沥青路面，a值取为10～50，b值取为0.5～5。RPI0一般为100，表示初始情况下路面使用性能最佳，a、b为两个回归参数，均大于0，路面使用性能参数单调递减；当x＝0时，RPI＝RPI0，当x→∞，RPI→0。当x＝a时，无论b值如何变化，
即曲线总是要经过(a，0.368×RPI0)。通过大量工程试验归纳总结，a、b的取值范围如上图所示，通常a值取10～50，b值取0.5～5。通过路面使用性能衰变方程对路面各性能指标进行预测，并可对原始数据与多年预测数据进行对比分析。
为了便于公路养护管理部门制定下一年度养护计划，依据路面使用性能评定结果(路面平整度、路面车辙、路面破损、路面结构强度)对公路路面养护需求进行初步分析，结合公路路面结构、材料、交通载荷、环境等因素采用养护决策分析树的方法，并结合对不同类型公路的多年养护经验和实际情况制定不同的养护决策分析树，不同决策树种选取不同的决策因子，并作为决策树的输入节点，同时建立从决策因子出发到最终养护方案节点的各种可能路径。当养护决策分析时，该方法根据真实数据遍历决策树获取最终结果。养护决策主要包括养护标准、养护对策、养护决策体系、养护需求分析结果和养护建议等内容。
养护标准可参考表：
养护对策如下。
路面损坏：在满足强度要求的前提下，对于路面破损率较小(DR≤0.4％)的路段，以日常养护为主，并对路面局部损坏进行小修，对于不同类型损坏的维修可参照《公路沥青路面养护技术规范》(JTJ073.2-2001)中的有关规定执行；对于路面破损率较大(DR＞0.4％)的路段，应根据破损程度分别采取罩面、热再生、面层挖补等措施对沥青面层进行维修，消除路面破损率。
改善路面平整度：在满足强度要求的前提下，对于路面破损较小、平整度较好(IRI≤2.0m/km)的路段，以日常养护为主；对于路面破损较小、平整度较差(IRI>2.0m/km)的路段，应采取罩面、面层单层挖补或热再生等方案改善路面平整度。
提高路面抗滑能力：在满足强度、破损和平整度等要求的前提下，对于路面抗滑性能较好(SFC≥40)的路段，以日常养护为主，对于路面抗滑性能不足(SFC＜40)的路段，应采用直接罩面或微表处等方案改善路面抗滑性能。
路面补强：对于路面结构强度不能满足要求的路段，应采取大修补强措施以提高其承载能力。
参考图3，其中对于半刚性基层路面，其养护决策方法如下；
S1、判断路面的PSSI是否小于70，若否，则进入步骤S2；若是，则进入步骤S9；
S2、判断路面的DR是否大于0.4，若否，则进入步骤S3，若是，则进入步骤S6；
S3、判断路面的IRI是否大于2，若否，则进入步骤S4，若是，则对路面进行单层挖补；
S4、判断路面的RD是否大于15，若否，则进入步骤S5，若是，则对路面进行微表处；
S5、判断路面的SFC是否大于40，若否，则对路面进行微表处，若是，则对路面进行单层挖补；
S6、判断路面的IRI是否大于2，若否，则进入步骤S7，若是，则进入步骤S8；
S7、判断路面的RD是否大于15，若否，则对路面进行微表处，若是，则对路面进行单层挖补；
S8、判断路面的RD是否大于15，若否，则对路面进行双层挖补，若是，则对路面进行日常养护；
S9、判断路面的DR的大小，若是小于等于0.4，则进入步骤S10，若是大于0.4且小于等于2，则进入步骤S14；若是大于2，则对对路面进行整体补强；
S10、判断路面的IRI是否大于2，若否，则进入步骤S11，若是，则进入步骤S13；
S11、判断路面的RD是否大于15，若否，则对路面进行日常养护，若是，则进入步骤S12；
S11、判断路面的RD是否大于15，若否，则进入步骤S12，若是，则对路面进行日常养护；
S13、判断路面的RD是否大于15，若否，则对路面进行日常养护，若是，则对路面进行单层挖补；
S14、判断路面的IRI是否大于2，若否，则对路面进行单层挖补，若是，则对路面进行单层挖补。
以上述养护决策体系对某路段进行决策，分析结果如下表：
本发明的系统可综合项目信息、路线信息、路线的路况检测数据、评定数据、养护需求分析等数据，按照既定的养护决策报告模板，直接生成养护决策报告。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (8)
1.一种公路评定与养护决策信息化系统，其特征在于，包含：路网管理模块、检测项目管理模块、路况评定管理模块、路况预测分析模块、病害维修方案库管理模块以及养护决策管理模块；路网管理模块用于对路线进行路线采集及桩号匹配修正，并对采集和匹配修正后形成的路网数据进行管理，检测项目管理模块用于对路线检测项目进行管理，路况评定管理模块用于对路况进行评定和管理，路况预测分析模块用于对路况进行预测分析，病害维修方案库管理模块用于对病害维修方案的数据库进行管理，养护决策管理模块用于对路线的养护进行决策，其中对于半刚性基层路面，其养护决策方法如下；
S1、判断路面的PSSI是否小于70，若否，则进入步骤S2；若是，则进入步骤S9；
S2、判断路面的DR是否大于0.4，若否，则进入步骤S3，若是，则进入步骤S6；
S3、判断路面的IRI是否大于2，若否，则进入步骤S4，若是，则对路面进行单层挖补；
S4、判断路面的RD是否大于15，若否，则进入步骤S5，若是，则对路面进行微表处；
S5、判断路面的SFC是否大于40，若否，则对路面进行微表处，若是，则对路面进行单层挖补；
S6、判断路面的IRI是否大于2，若否，则进入步骤S7，若是，则进入步骤S8；
S7、判断路面的RD是否大于15，若否，则对路面进行微表处，若是，则对路面进行单层挖补；
S8、判断路面的RD是否大于15，若否，则对路面进行双层挖补，若是，则对路面进行日常养护；
S9、判断路面的DR的大小，若是小于等于0.4，则进入步骤S10，若是大于0.4且小于等于2，则进入步骤S14，若是大于2，则对对路面进行整体补强；
S10、判断路面的IRI是否大于2，若否，则进入步骤S11，若是，则进入步骤S13；
S11、判断路面的RD是否大于15，若否，则进入步骤S12，若是，则对路面进行日常养护；
S12、判断路面的SFC是否大于40，若否，则对路面进行微表处，若是，则对路面进行日常养护；
S13、判断路面的RD是否大于15，若否，则对路面进行日常养护，若是，则对路面进行单层挖补；
S14、判断路面的IRI是否大于2，若否，则对路面进行单层挖补，若是，则对路面进行单层挖补。
2.根据权利要求1所述的公路评定与养护决策信息化系统，其特征在于，所述对路线进行路线采集及桩号匹配修正，具体通过下述方法实现：
通过定位采集装置，采集路线上的公里桩D0，D1，D2，......，Dk，Dk+1，......，DK，分别获取其经纬度坐标以及桩号，其中，k和K均为正整数，K+1为该条路线上的公里桩总数，对于任意两个相邻的公里桩Dk与Dk+1，计算Dk与Dk+1之间所有百米桩的经纬度坐标，并分别分配桩号后进行保存；记Dk，Dk+1之间分配的桩号依次为：L1，L2，......，L9，对于任意的Lk,，其经纬度坐标(Lat Lk，Lon Lk)通过下述公式递推计算得出：
Lat Lk＝Lat Lk-1+k*d×sin(α)/110540m；
Lon Lk＝Lon Lk-1+k*d×cos(α)/[111320m×cos(Lat Dk)]；
其中，m表示米，Dk+1的经纬度坐标为(LatDk+1，LonDk+1)，Dk的经纬度坐标为(LatDk，LonDk)，d＝0.1L，L为Dk与Dk+1之间通过经纬度坐标计算出的距离，当k＝1时，Lk-1即为Dk，
3.根据权利要求1所述的公路评定与养护决策信息化系统，其特征在于，记Dk，Dk+1的经纬度坐标分别为(lat1,lon1)，(lat2,lon2)，它们之间的距离通过下述公式计算得出：
其中，a＝lat1-lat2，b＝lon1-lon2，R表示地球半径。
4.根据权利要求1所述的公路评定与养护决策信息化系统，其特征在于，所述对采集和匹配修正后形成的路网数据进行管理具体包括：将采集和匹配修正后形成的路网数据在GIS地图上进行可视化展示，在路线上显示路线编码信息，并按照电子地图标准对不同性质的路线以相应的颜色及粗细进行显示，单击路线，则显示路线名称、编码、起讫桩号、技术等级及管养单位信息。
5.根据权利要求1所述的公路评定与养护决策信息化系统，其特征在于，所述对路线检测项目进行管理具体是指：一个路线检测项目包括工程名称、项目编码、项目名称、检测路线、负责人、建设单位、养护单位信息，系统提供统计、平铺、列表模式中的一种或者方式，用于对检测项目信息进行展示，路线检测项目的管理流程包含下述人机交互界面：制定检测计划、添加检测任务、检测任务进度登记与查看、检测数据导入、路况数据统计与查看以及项目的文档资料管理。
6.根据权利要求1所述的公路评定与养护决策信息化系统，其特征在于，所述对路况进行评定和管理具体包括：采用手机APP对公路的路基病害数据、路面病害数据、沿线设施病害数据进行采集，并依据公路技术状况评定标准的内容对公路的路基技术状况指数SCI、路面技术状况指数PCI、沿线设施技术状况指数TCI进行计算及评定，采用地图或图表形式对评定的路况指标数据进行统计及展示。
7.根据权利要求1所述的公路评定与养护决策信息化系统，其特征在于，所述对路况进行预测分析包括利用下述公式求出道路的路面使用性能指数RPI：
所述路面使用性能指数RPI包括：PCI、RQI、RDI、SRI、PWI以及PSSI，RPI0为路面使用性能指数的初始使用值，x为使用年限，e表示自然常数，a和b为大于零的回归参数，代表模型参数。
8.根据权利要求7所述的公路评定与养护决策信息化系统，其特征在于，所述道路为沥青路面，a值取为10～50，b值取为0.5～5。
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