路面管理系统优秀PPT.ppt
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1、课程简介课程简介 路面管理系统是马路与城市道路、道路与桥梁工程及地理信息系统等本科专业的一门专业课程。路面管理系统是近20余年来在道路工程界出现的一个新探讨领域,主要探讨如何运用现代管理科学的理论、系统分析的方法和计算机运算手段,为路面工程各管理部门供应科学的分析工具和方法,以便能够为更有效地运用有限的资源、供应具有足够服务水平的路面做出科学的管理决策。本课程的主要内容包括:路面破损分类及检测方法、路面运用性能评价、运用性能预料、路面养护决策和路面管理系统的主要功能及其应用、工程建设管理和路政管理。通过本课程的学习,使学生能够驾驭路面管理系统的理论、方法和实践阅历,并了解这一领域的发展趋势。在
2、此基础上,使学生对马路的养护与管理决策具有确定的分析实力,为从事马路的养护与管理工作打下基础。本课程举荐教材及参考书本课程举荐教材及参考书n n教教 材:材:路面管理系统原理路面管理系统原理,潘玉利主编,潘玉利主编,人民交通出版社,人民交通出版社,19981998。n n参考书:参考书:路面管理系统路面管理系统,姚祖康编,姚祖康编,人民交通出版社,人民交通出版社,19931993。路面管理系统基础教程路面管理系统基础教程 ,潘玉利主编,潘玉利主编,人民交通出版社,人民交通出版社,20022002。第一章第一章 绪绪 论论1.1 1.1 概念及背景概念及背景 路面管理技术的探讨始于70年头初期的
3、北美。美国在经验了大规模的马路建设后,面临着大量的路面养护工作。为了精确地了解马路网的破损状况,把有限的养护资金安排到最须要养护的路段上,探讨人员开发了路面破损数据检测设备,建立了数据库,制定了评价方法、标准和优先养护排序模型,从而起先了基于计算机应用技术的路面养护管理技术的开发和应用时代。随着该项技术的不断发展和完善,该项技术在发达国家得到了具体应用。此项技术被称为:路面管理系统(简称PMS:Pavement Management System)路面管理系统的定义及分类路面管理系统的定义及分类n n美国美国美国美国AASHTOAASHTO路面管理系统指南:用于决策者在马路评价路面管理系统指南
4、:用于决策者在马路评价路面管理系统指南:用于决策者在马路评价路面管理系统指南:用于决策者在马路评价养护中寻求投资有效安排方案(养护中寻求投资有效安排方案(养护中寻求投资有效安排方案(养护中寻求投资有效安排方案(Cost-EffectCost-Effect)的工具。)的工具。)的工具。)的工具。n n澳大利亚道路探讨所:澳大利亚道路探讨所:澳大利亚道路探讨所:澳大利亚道路探讨所:用于优化利用路面养护可用资源,用于优化利用路面养护可用资源,用于优化利用路面养护可用资源,用于优化利用路面养护可用资源,包括信息采集、信息分析和方案决策的管理方法。包括信息采集、信息分析和方案决策的管理方法。包括信息采集
5、、信息分析和方案决策的管理方法。包括信息采集、信息分析和方案决策的管理方法。n nPMSPMS一般分为两类:一般分为两类:一般分为两类:一般分为两类:网级系统和项目及系统。网级系统和项目及系统。网级系统和项目及系统。网级系统和项目及系统。n n网级网级网级网级PMS PMS:涉及整个马路网的、用于制定路网养护政策、涉及整个马路网的、用于制定路网养护政策、涉及整个马路网的、用于制定路网养护政策、涉及整个马路网的、用于制定路网养护政策、确定路网养护需求和养护费用优化安排的确定路网养护需求和养护费用优化安排的确定路网养护需求和养护费用优化安排的确定路网养护需求和养护费用优化安排的 宏观分析系统。宏观
6、分析系统。宏观分析系统。宏观分析系统。n n项目级项目级项目级项目级PMS PMS:以路段为对象,从技术和经济角度分析养以路段为对象,从技术和经济角度分析养以路段为对象,从技术和经济角度分析养以路段为对象,从技术和经济角度分析养护方案。护方案。护方案。护方案。路面管理系统在我国的发展和应用状况路面管理系统在我国的发展和应用状况1、沥青路面养护管理系统(BSM,1983-1985),中英科技合作项目。2、移植应用世行马路管理模型,建立我国路面管理系统(HDM-III,1988-1991),中英科技合作项目。3、沥青路面管理系统山东试点应用(1988-1991),中芬科技合作项目。4、干线马路路面
7、评价养护系统(CPMS)成套技术探讨(1986-1990),“七五”国家重点科技攻关项目。(第一代 CPMS)5、路面管理系统二期工程探讨(1991-1995),“八五”交通部重点科技攻关项目。6、干线马路沥青路面管理系统(CPMS)推广应用(1991-1996),“八五”国家重点新技术推广项目。(其次代 CPMS)7、路面管理系统(CPMS)全国推广应用(1996-2001),“九五”国家重点新技术推广项目。8、马路前方图像管理系统探讨(ROWII,1999-2001),“九五”交通部重点科技项目9、马路投资综合效益分析系统探讨(HIBA,1996-2000),“九五”国家重点科技攻关项目。
8、10、GIS在马路设计中的应用探讨(1996-2000),“九五”国家重点科技攻关项目。1.2 1.2 路面管理系统基本组成及作用路面管理系统基本组成及作用 CPMS是包括硬件设备和计算机软件系统的技术实体。主要包括数据采集系统、数据库管理系统、网级系统和项目级系统等部分。CPMS是一个困难的决策系统,它涉及了道路工程、工程经济、系统工程及计算机技术,是马路养护工程师进行路网评价、路况性能分析、养护资金需求及养护资金优化安排的协助决策工具。以下分别以 CPMS Vn97 和 CPMS 2001 为例说明 PMS 各组成部分的作用。路面管理系统基本组成路面管理系统基本组成CPMS Vn97 系统
9、:一、一、数据采集系统数据采集系统 路面管理系统决策的依据是大量、精确的路面管理系统决策的依据是大量、精确的数据信息。数据信息的取得依靠于高效、快速的检数据信息。数据信息的取得依靠于高效、快速的检测设备。数据采集信息主要包括:马路几何、路面测设备。数据采集信息主要包括:马路几何、路面破损、平整度、弯沉、摩擦系数、交通量、车速和破损、平整度、弯沉、摩擦系数、交通量、车速和轴重等数据。轴重等数据。路面几何数据:路面几何数据:几何数据检测仪几何数据检测仪路面弯沉:路面弯沉:路面自动弯沉仪(贝克曼梁)路面自动弯沉仪(贝克曼梁)路面平整度:路面平整度:平整度自动检测仪平整度自动检测仪表面破损:表面破损:
10、路面病害摄影仪(人工目测路面病害摄影仪(人工目测/记录器)记录器)抗滑性能:横向力系数仪(摆式仪);抗滑性能:横向力系数仪(摆式仪);轴重:轴轴重:轴重仪。重仪。交通量:交通量:交通量自动记录仪;交通量自动记录仪;车速:雷达测速仪。车速:雷达测速仪。二、数据库管理系统二、数据库管理系统 数据库管理系统一般由路网参照系统、数据文件数据库管理系统一般由路网参照系统、数据文件和数据管理三部分组成。和数据管理三部分组成。路网参照系统由各类不同形式的编码组成。如路路网参照系统由各类不同形式的编码组成。如路网由路途组成,路途又分成若干个网由路途组成,路途又分成若干个10km-30km 长的区长的区间,区间
11、再进一步分成间,区间再进一步分成 1km 长的路段,给路途、区间长的路段,给路途、区间和路段不同编码,从而使不同的数据存放在不同的层和路段不同编码,从而使不同的数据存放在不同的层次上,以满足系统分析的要求。次上,以满足系统分析的要求。数据库数据一般包括四大类:几何属性、路面状数据库数据一般包括四大类:几何属性、路面状况、交通量和路面养护历史数据。数据库具备的基本况、交通量和路面养护历史数据。数据库具备的基本功能为:功能为:1、数据编辑打印;、数据编辑打印;2、数据检索查询;数据检索查询;3、数据统计分析;、数据统计分析;4、为网级系统供应决策数据为网级系统供应决策数据5、为项目级系统供应工程分
12、析数据。、为项目级系统供应工程分析数据。三、网级路面管理系统三、网级路面管理系统 利用数据库中的数据信息,通过路面状利用数据库中的数据信息,通过路面状况评价、路面运用性能预料、道路运用者费况评价、路面运用性能预料、道路运用者费用预料、养护方案效益分析和优化决策,网用预料、养护方案效益分析和优化决策,网级系统将实现:级系统将实现:1、路网当前运用性能评价;、路网当前运用性能评价;2、路面将来养护需求分析;、路面将来养护需求分析;3、路网车速预料和评价;、路网车速预料和评价;4、路面养护水平(标准)优化分析;、路面养护水平(标准)优化分析;5、养护预算优化安排;、养护预算优化安排;6、优化投资敏感
13、性及风险性分析;、优化投资敏感性及风险性分析;7、新建、改建项目投资效益分析。、新建、改建项目投资效益分析。四、项目级路面管理系统四、项目级路面管理系统 项目级系统的主要作用是补强设计方案项目级系统的主要作用是补强设计方案优化和罩面方案选择。优化和罩面方案选择。当路面强度不足时,项目级当路面强度不足时,项目级CPMS 可利可利用我国马路沥青路面设计规范规定的理用我国马路沥青路面设计规范规定的理论方法进行路面补强设计,建立可选方案。论方法进行路面补强设计,建立可选方案。对可选方案利用经济模型进行经济效益分析,对可选方案利用经济模型进行经济效益分析,通过经济指标确定最佳的补强方案。通过经济指标确定
14、最佳的补强方案。罩面设计方案选择则是依据罩面设计方案选择则是依据CPMS评价结评价结果和路面处治标准,选择一种合理的、以修果和路面处治标准,选择一种合理的、以修复路面表面破损为目的的罩面方案。罩面方复路面表面破损为目的的罩面方案。罩面方案选择不涉及路面强度问题,罩面的厚度取案选择不涉及路面强度问题,罩面的厚度取决于道路等级和路面状况。决于道路等级和路面状况。CPMS 2001 系统(Pavement Management System for China Highways,Version 2001)CPMS 2001 分高速马路和一般马路二个版本,适用于沥青路面、水泥路面、砂石路面的路网状况评
15、价、养护需求分析、投资效益评估、资金优化安排和路面养护支配编制。该系统主要有以下八个基本系统组成:1、数据采集系统(RDAS:Road Data Acquisition System)2、马路路面数据库(DataInfo:Data Information)3、马路模型数据库(ModelBank:Model Bank)4、路面管理系统(养护决策,Network:Network Level)5、日常养护系统(RoMS:Routine Maintenance Management)6、前方图像管理系统(ROWII:Right of Way Image Information)7、马路地理信息系统(H
16、GIS:Highway Geometry Information System)8、养护报告制作系统(RepGenerator:Report Generator)我国马路网的基本组成1.3.1 1.3.1 我国马路发展概况我国马路发展概况1.3 1.3 国内外马路的发展概况及趋势国内外马路的发展概况及趋势道路功能分类表我国马路基础设施增长状况1.3.2 1.3.2 国外高速马路发展概况国外高速马路发展概况 高速马路是经济发展的必定产物,是20世纪新技术成果在交通运输领域的重大突破和具体应用。在设计和建设上,高速马路实行限制出入、分向分车道行驶、汽车专用、全封闭、全立交等较高的技术标准和完善的交
17、通基础设施,为汽车快速、平安、经济、舒适运行创建了条件。与一般马路相比,高速马路具有行车速度快、通行实力大、运输成本低、行车平安舒适等突出优势,其行车速度相比一般马路可提高 50%以上,通行实力提高 26 倍,并可降低 30%以上的燃油消耗、削减 1/3 的汽车尾气排放、降低 1/3 交通事故率。经过70多年的探究和发展,目前全世界已有 80 多个国家和地区拥有高速马路,通车里程超过 23 万公里。共有 12 个国家高速马路通车里程超过 2000 公里,主要分布在北美洲、欧洲和东亚。其中美国、日本、德国等发达国家已经构筑起与本国经济社会发展相适应的高速马路网。德国最早修建高速马路(1933年)
18、;美国的高速马路通车里程最多,1937年起先修建,现在近9万公里;日本是同时代高速马路发展较快的国家,从1957年起先修建,到80年头修建了7000多公里;车道最多的高速马路是加拿大多伦多的401高速马路,有1418个车道。谛视世界高速马路发展史,我们可以看到,高速马路犹如汽车一样,从诞生的那一刻起,就深刻影响着它所服务的每一个人和触及的每一寸土地,对于促进国家经济增长、提高人民生活质量、维护国家平安等都具有特别重要的价值。发达的高速马路网不仅是交通现代化的主要标记,也是一个国家或地区现代化的重要标记,也是马路先进生产力的集中代表。日本的高速马路发展状况日本的高速马路发展状况日本的高速马路发展
19、状况日本的高速马路发展状况 日本的高速马路网规划起先于40年头初。尽管当时日本的经济实力还很弱,财政困难,人民生活水平不高,但是,由于看到高速马路在西方发达国家经济与社会发展中起到的主动作用,及其带来的巨大经济效益和社会效益,当时日本政界和金融界提出建设纵贯日本南北高速马路的设想,这样有利于国土的普遍开发、人口的匀整分布及经济的协调发展。经过三年的调查和研讨,1943年日本提出了5490公里的高速汽车国道规划方案。随着日本战后经济的复兴和外资的引入,国内建设高速马路的呼声高涨。19551957年,日本国会探讨并通过了“国土开发纵贯马路建设法”、“高速马路法”和“道路公团法”,正式批准了7条纵贯
20、国土、共计3730公里的高速马路建设支配,并成立高速马路公团特地负责高速马路的建设和管理工作。1966年日本国会通过的“国土开发干线马路建设法”明确提出,至2000年全国建设32条、总长7600公里高速马路网的发展规划。制定该项规划的基本原则是:1从高速马路开发功能考虑,以纵向贯穿国土的高速马路为骨架,辅以横向高速马路并与纵向高速马路相连,形成脊椎骨与肋骨的关系;10万人以上的地方中心城市、新兴产业城市、工业开发城市等为主要限制点,高速马路必需连接这些城市;除边远山区外,全国各地都能在2小时之内到达高速马路。2从高速马路布局的合理性和完善性考虑,对连接主要限制点的比较路途,计算远景交通量,选出
21、交通量大的路途;对各条路途计算沿线城市人口,对某些单位路途长度城市人口多的路途,增补一些路途;对高速马路网围绕的各个区域,分析其交通量是否与高速马路的实力相适应,对不适应的区域,再补充路途。依据该项规划确定的目标,在规划实现之后,在日本全国范围之内,1小时内可到达高速马路的地区占70%,2小时内可到达高速马路的地区占90%。1987年日本国土厅发表的“第四次全国综合开发规则”确定21世纪日本的国土结构目标为:“发挥区域的独立性,通过进一步的沟通,多方面的联络,形成统一的圈域,同时,各圈域的中心城市之间形成较高层次的路网,即形成多中心的分散型国土”。针对21世纪国土结构的设想和交通需求,同年5月
22、的日本内阁会议确定将1966年法定的7600公里高速马路扩展到1.4万公里,并更名为“高标准干线马路”。“高标准干线马路”由三部分道路组成:(1)高速马路11520公里,即原规划的7600公里和新规划的3920公里;(2)本州四国联络道路180公里;(3)一般国道中汽车专用道2300公里。“高标准干线马路”是既作为一般国道的骨架,又作为高速、综合交通系统加以规划的。制定该支配的主导思想是:(1)加强10万人口以上城市的联络;(2)强化东京、名古屋、大阪等特大城市的环行和绕行高速马路;(3)加强重要港口、航空港等客货集中地的连接;(4)在全国形成从城市和农村各地1小时内可到达高速马路的干线网络;
23、(5)建设在出现灾难时有牢靠的、并能替代其他运输方式的高速马路网;(6)消退已有高速马路中交通严峻拥挤路段等。高速马路建设支配的有效实施,必需有长期、稳定和足够的资金来源做保障。日本在起先修建高速马路时国家财政特别困难,无力解决高速马路建设资金问题,因此,不得不借助于日本1952年通过立法建立和实施的的收费马路制度,实行借款修路、过路收费、收费还债的方法解决财力不足的问题。其中第一条高速马路名神高速马路是通过向世界银行贷款建设的,1966年建成通车后,取得了巨大的社会经济效益。这种制度至今仍在日本高速马路建设和资金筹措中发挥着重要作用。依据这种制度,道路的建设资金从政府和金融机构借款取得,并通
24、过道路通车后收取的通行费来偿还。此外,日本政府每年还向高速马路建设拨款,主要用于贴息。我国1988 年 10 月 31 日全长 18.5 公里的沪嘉(上海嘉定)高速马路建成并正式投入运用,结束了我国大陆没有高速马路的历史(台湾1970年动工,用了8年时间,1978年建成第一条全长373.4公里的高雄至基隆高速马路),有如星星之火孕育了高速马路发展黎明的曙光。1990 年9月全长 375 公里的沈大高速建成通车,开创了我国大陆建设长距离高速马路的先河,沈大高速马路全部工程由我国自行设计、自行施工,为90年头我国大规模的高速马路建设积累了阅历。1993年京津塘高速马路通车,这是我国第一条经国务院批
25、准利用世界银行贷款建设的跨省、市的高速马路工程,全长142公里,时速120公里,设置监控、通信、收费、照明等服务设施。1.3.3 1.3.3 我国高速马路发展概况我国高速马路发展概况 在短短的十多年时间,我国高速马路建设伴随着中国经济的腾飞,走过了一条从无到有,从少到多的高速发展之路,大踏步向世界前列迈进。至1998年底,全国高速马路通车总里程达到8733公里,跃居世界第六;至1999年10月突破了1万公里,位居世界第四,仅次于美国、加拿大和德国;2000年底达到1.6公里,居世界第三;到2001年末达到1.9万公里,跃居世界其次,全国除西藏外,其他30个省(自治区、直辖市)均通了高速马路;至
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