（安全技术及工程专业论文）主枢纽城市交通信息港框架研究.pdf

a b s t r a c t t h em a i nh u bc i t ys u p p o r t sh i g h w a yn e t w o r k so fo u rc o u n t r y w h i l e f a c i n gw i t hm a n yi n t e r n a t i o n a lt r a f f i cp r o b l e m s ，i ti so n eo ft h ek e y s t or e s e a r c ht h e i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ( i t s ) i n t h e s e c i t i e s t r a f f i ci n f o r m a t i o nc e n t e rw i l l b e c o m ea n i n t e g r a t i v e p l a t f o r mw i t ha d m i n i s t e r i n gt h en e t w o r k ，m a n a g i n gp a s s e n g e rt r a n s p o r t f r e i g h t ，i s s u i n gt r a f f i ci n f o r m a t i o n ，a n ds oo n a n di td e v e l o p m e n t s w “l p r o m o t e t h e h i g h w a yt r a n s p o r t a t i o n w i t h i n t e l l i g e n c e a n d i n f o r m a t i o n i n t e r r e l a t e dp r o b e m sa b o u tt r a f f i ci n f o r m a t i o nc e n t e r a r es t u d i e di nt h ep a p e r t h ec o n t e n t sa r ea sf o l l o w s ： t h ec o n n o t a t i o no ft h et r a f f i ci n f o r m a t i o ni st h ei n f o r m a t i o n c e n t e r s p h y s i c a l l y f o u n d a t i o n t h e a n a l y s i s o ft h ei n f o r m a t i o n d e m a n di st h ep r e c o n d i t i o nt oc o n s t r u c tt h ec e n t e r b e g i n n i n gw it h t h ei n f o r m a t i o nd e f i n i t i o n ，t h em e a n i n ga n da t t r i b u t eo ft h et r a f f i c i n f o r m a t i o na r ed i s c u s s e di nt h et h e s i s ：t h ec o n c e p t i o no fb r o a ds e n s e t r a f f i ci n f o r m a t i o ni sb r o u g h tf o r w a r d b a s e do nt h ep e c u l i a r i t i e s o fi n f o r m a t i o nu s e r s ，t r a f f i ci n f o r m a t i o nc o n t e n t sa r es t u d i e df o r t h r e eo b j e c t s t h et r a f f i ci n f o r m a t i o nc e n t e rf r a m ei ss t u d i e di nt h et h e s i s o nt h eb a s i so ft h et r a f f i ci n f o r m a t i o nd e m a n do f a d m i n i s t r a t o r ， m a n a g e ra n dp u b l ic ，t h ef r a m eisd iv id e din t of o u rs y s t e m sa n dm a n y s u b s y s t e m s i ns u b s y s t e m s ，t h ee m p h a s e sa r ep u to na n a l y z i n gm a n i f o l d i n f o r m a t i o nf o ro n ei n f o r m a t i o nu s e r ，a n dc a r e df o rt h ec o n n e c t i o n s w it ht h eo t h e r s a i m e da tt h e p e c u l i a r i t yo fv a r i e t ya n dc o m p l e x i t y ，i ti s a r r a n g e da s ”f r o mo v e r a l lt op a r t i t i o n ，m a c r o m a n a g e m e n tc o m b i n e d w i t hc o n c r e t eo p e r a t i n ga n dm i c r o i n f o r m a t i o nd e m a n d ”i nt h ep a p e r ， a n d t h es t r u c t u r e so fs u b s y s t e m sa r e s t u d l e d t h ei n f o r m a t i o ni s a d m e a s u r e ds t e pb ys t e pi n t od i f f e r e n td e m a n do b j e c t s ，t os t r u c t u r e t h ew h o l et r a f f i ci n f o r m a t i o nc e n t e rf r a m e k e yw o r d s ：i n t e l li g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ；m a i nh u bc i t y ：t r a f f i c i n f o r m a t i o nc e n t e r ：i n f o r m a t i o nd e m a n d 西南交通大学研究生硕士学位论文 第1 页 第1 章绪论 1 1 论文研究的背景和意义 1 、论文研究的社会背景 随着经济的迅速发展，能源消耗( 包括不可再生能源的消耗和土地资源 的占用) 、环境污染、交通事故损失、以及交通效率低下等道路交通问题日 益突显出来。从小的方面讲，这些问题严重的影响到人们的日常生活，对经 济发展的制约性越来越强；从大的层面讲，不利于整个人类的可持续发展。 因此，以解决这些问题，促进人类生存的可持续性为目的的智能运输系统 ( i t s ) 应运而生。 能源消耗、环境污染、交通事故损失、以及交通效率低下等统属世界性 的问题，但是对于我国这样的发展中国家而言，这些问题来的更猛烈、解决 的要求更加追切。其原因在于：世界上的发达国家早在八十年代左右其公路 网就已经基本形成，并且在冷战结束后，许多军用科技都逐渐转向民用，公 路交通基础设施建设和公路科技同步进行增长，相对来说大大减少了交通的 不利因素，缓解了交通与能源，交通与环境，交通与社会经济之间的矛盾： 在我国，公路主骨架虽已逐步建成，但羽翼未丰，特别是国家高速公路网的 规划与建设，公路在未来2 0 年内仍处在大规模的建设过程中：2 0 0 0 年底， 我国公路总里程达到1 4 0 2 7 万公里，高速公路达到1 6 3 万公里，而与我们 国土面积差不多的美国，其公路总里程在1 9 9 3 年时已超过6 0 0 万公里，高 速公路近1 0h 1 万公里。一方面，我们没有足够的资金和先进的技术投入， 另一方面，我国的公路交通有着自己独特的特点，不能完全抄搬外国经验， 这就需要我们在实践中不断探索，学习经验，总结教训。 2 、论文研究的意义 从长远和可持续发展的观点来看，在今后公路交通建设和发展中，应当 把交通信息化、智能化作为基础设施建设的重要组成部分进行规划和建设。 由于土地和环境资源的有限性决定了公路、枢纽站点建设的有限性，要从根 本上保证公路运输的可持续发展，关键在于公路管理现代化、集约化水平的 西南交通大学研究生硕士学位论文 第2 页 提高，尤其取决于公路交通管理网络化、信息化、智能化建设发展的进程和 水平。 从智能交通的开发和应用技术上讲，我国与国外发达固家相比至少有十 几年的差距。鉴于这种情况，想要提高公路管理技术水平、缩小与发达国家 的差距，就要加快建立公路网络的信息系统，提高管理效率和技术水平，努 力采用新技术建立高效、智能化的路网管理体系，解决我困公路路网在管理、 养护、通讯、规划等领域标准化、系统化、自动化的问题，实现公路管理的 现代化。建设公路网信息系统首先就要对系统的框架结构进行分析和设计， 打好基础。论文主要对主枢纽城市的交通信息港的信息需求进行探讨，其目 的和意义正在于此。 1 2 论文的目的 从信息的使用角度讲，交通信息的使用者可以分为三个层次：第一是交 通管理部门。交通管理部门的作用是列交通行业进行管理，对公路网的规划、 建设、维护进行决策。正确的管理手段和决策必须依靠科学，交通信息化建 设是实现科学管理的必由之路。通过主枢纽城市信息港提供信息分析、科学 管理和决策支持，合理配置交通资源，从而保证政府管理部门决策的证确性 和高效性。 第二层次是交通行业经营者。当前，公路货运输业所面临的一个主要问 题就是信息不通不畅，供求信息不能发挥其真f 的信息价值。信息港将作为 物流信息的承载平台，进行信息发布，信息查询和信息共享。 第三层次是社会公众。虽然有很多获取信息的途径，但若有一个完善的 系统，能够让人们轻松地获取更多、更方便、更有价值的出行信息将是非常 重要的。作为出行者，通过主枢纽城市交通信息港掌握多方面的出行信息， 将提高出行的效率和便捷度，从而提高路网交通能力。 交通信息港建设是智能运输中基础的部分。论文的目的是通过分析不同 行业和社会公众对公路网信息的需求，研究主枢纽城市公路交通信息港的主 要框架结构，构建各子系统的信息内容，使信息港能够面向三个服务层次提 供服务：第一，为交通行业管理部门服务，提供决策支持和信息处理功能： 第二，为社会公众服务，提供交通综合信息：第三。为行业经营管理者服务， 西南交通大学研究生硕士学位论文 第3 页 提供信息服务和接入的平台。 1 3 国内外发展现状 1 、国外公路网信息系统发展 国外公路网信息系统研究项目以地理信息系统构成的数据库为基础，动 态路径诱导系统为核心，动态路径诱导系统结合了出行者信息系统和车载路 径诱导系统，根据出行的起讫点向驾驶员提供最优路径引导指令和丰富的实 时可视化交通信息，或者通过获得的实时交通信息帮助驾驶员找到一条从出 发点到目的地的最优路径。这种系统能够有效防止交通阻塞的发生，减少车 辆在道路上的逗留时间，并且最终实现交通流量在各个路段上的合理分配。 动态路径诱导系统可以给驾驶员带来实在的效益，但是因为具有很多的理论 和实施技术难度而成为信息系统研究的焦点和研究、开发的目标。 过去1 0 年来，以美国为代表的发达国家开展了大量的关于公路网信息先 导项目研究，取得了令人瞩目的成就。这些成就包括 ： ( 1 ) 更好更有效地利用现有的地面交通设施： ( 2 ) 为出行者提供各种信息以便他们更合理地计划出行t 7 程： ( 3 ) 大幅度地减少各种交通伤亡事故： ( 4 ) 增强对交通事故的应变能力，提供更快，更有效的急救服务和事故 现场清理，保障正常交通的迅速恢复； ( 5 ) 通过缓解交通拥塞，减少撞车事故，实现收费自动化和货车边境入 关检查自动化，来保持各种道路设施的通畅。 2 、国内研究现状 从整体来讲，我国公路网信息系统的研究处于起步和学习的阶段，交通 部在召开第二次全国公路普查会议中指出要建立全国统一的公路数据库，建 立起规范、高效的信息化公路管理体系，以提高公路现代化管理和科学化决 策的水平。在信息化、智能化思想的指导下，许多省市已经初步建成或已详 细规划了公路数据库。国内些城市，如沈阳、柳州、广州、济南等城市在 公路交通信息港的规划和建设中，都取得了不同程度的阶段性成果。其基本 西南交通大学研究生硕士学位论文 第4 页 的规划思想是2 1 ：以g i s 为平台。以公路管理业务为信息来源，覆盖公路 管理各方面业务，以公路设施数据库为核心，实现公路设施管理信息的采集、 存储、分析与应用，为公路规划、建设、管理、养护、路政、规费征收等工 作提供包括图文等各种信息在内的一体化信息与决策支持。整个系统的内容 基本包括g i s 三级网、公路设施管理系统、路政管理系统、最佳路径选择以 及规划、建设、监管、征收等网上查询子系统。 1 4 论文的主要研究内容 论文的主要内容是通过分析交通行业管理部门、社会公众、行业经营管 理者三个层次对公路信息的不同需求，按照系统工程的指导思想，建立交通 信息港的主体框架，根据需求，对各个信息子系统的功用和信息内容加以分 析，从信息需求方面构建系统的框架结构。 1 、主枢纽城市交通信息港的主体框架研究包括路网管理系统、客运管 理信息系统、交通综合信息服务系统、货运信息系统四个部分。 2 、分析各组成部分的信息需求内容、子系统结构和功能路网管理系统 主要是为主枢纽城市的交通管理部门服务，提供路网的管理信息，以为科学 决策提供支持。 客货运信息系统包括管理和服务两方面的信息，管理信息面向交通运输 行业管理部门，服务信息则面向由客运枢纽出行的社会公众以及物流企业的 经营者，涵盖综合客货运输的车辆管理、信息统计、客运枢纽站信息查询、 网上售票流程及物流信息平台规划等框架的设计。 交通综合信息服务主要是为主枢纽城市路网内的自驾车出行者提供出 行前的信息参考，目的是可使出行者在家里、单位、车内或其他出发地点访 问出行前信息服务系统，以获取当前道路交通系统的相关信息，为确定出行 路线和出行方式提供决策支持。 西南交通大学研究生硕士学位论文 第5 页 第2 章主枢纽城市交通信息港框架设计 主枢纽城市交通网是以交通部批准的4 5 个公路主枢纽城市为中心，公路 向四周辐射形成的公路交通网络。交通信息港涵盖了公路管理、运输组织、 社会服务、政府管理等综合信息服务功能，是公路交通网络化、信息化、智 能化的集中体现，是交通管理体制和服务方式集约化的具体体现，也是主枢 纽中心城市交通信息化建设的出发点和最终目标。 2 1 信息 2 1 1 信息的含义 信息是近代科学的一个专门术语，已广泛地应用于社会各个领域。狭义 信息论将信息定义“酬为“两次不定性之差”，即指人们获得信息前后对事物 认识的差别；广义信息论认为，信息是指主体( 人、生物或机器) 与外部客 体( 环境、其他人、生物或机器) 之间相互联系的一种形式是主体和客体 之间的一切有用的消息或知识，是表征事物特征的一种普遍形式。信息是一 个不甚精确的概念。在信息系统中，信息可定义如下：信息是经过加工后的 数据，它对接受者有用，对决策或行为有现实或潜在的价值，是向人们或机 器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不 随载体物理设备形式的改变而改变。 2 1 2 信息的特点 信息具有以下特点n 6 3 ： ( 1 ) 客观性：任何信息都是与客观事实紧密相关的，这是信息正确性和 精确度的保证； ( 2 ) 实用性：信息对决策是十分重要的，信息系统将地理空间的巨大数 据流收集、组织和管理起来，经过处理j 转换和分析变为对生产、管理和决 西南交通大学研究生硕士学位论文 第b 页 策具有重要意义的有用信息； ( 3 ) 传输性：信息可以在信息发送者和接受者之间传输，既包括系统把 有用信息送至终端设备( 包括远程终端) 和以一定的形式或格式提供给有关 用户，也包括信息在系统内各个子系统之间的流转和交换，如网络传输技术； ( 4 ) 共事性：信息与实物不同，信息可以传输给多个用户，为多个用户 共享，而其本身并无损失。信息的这些特点，使信息成为当代社会发展的一 项重要资源。 2 2 交通信息 根据信息的定义，交通信息的涵义是：交通信息是经过加工后的交通数 据，它对所有使用和管理交通设施者有用，对交通管理决策或交通行为有现 实或潜在的价值，是向特定部门和社会公众提供关于路网交通事实状况的知 识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体物理设备形式的改变而改变。 交通信息具有客观性、实用性、传输性和共享性。 2 ，2 1 交通信息分类 交通信息可以分为狭义的信息和广义信息两类。狭义的交通信息一般按 照交通信息更新的频率快慢，可以将交通信息分为基本信息、定期更新信息 和实时信息三类。基本信息为当前一段时间内不会改变的交通状况，如道路 的车道数、宽度、收费、道路通行能力等，基本信息是数据库的初始记录， 基本构成了路网数据库。定期更新信息是对基本信息的更新和补充，如交通 管制，道路维修，双线改单线等，实际中这两部分信息合并为固定信息，也 称为静态交通信息，认为在一定时间内不发生改变。实时信息是指实时变化 的路况信息，如事故、拥堵、天气等，也称为动态信息，其时间性要素是影 响动态信息存在价值与否得关键性因素。狭义的交通信息主要对驾驶员的出 行产生影响，出行者可以据此制定出行方式、出行路线和出发时间等，并为 不熟悉地形的驾驶员提供向导服务，可顺利到达出行终点。 广义的交通信息除上述信息外还包括公路枢纽的客货运信息，旅游信 息，票务定购服务，道路建设信息，以及物流信息等。广义交通信息的服务 西南交通大学研究生硕士学位论文 第7 页 对象涵盖了交通管理者，运输经营者，以及与交通相关的行业部门。 2 2 2 交通信息要素 交通信息要素指的是交通信息在内容、方式等方面的特性。信息要素包 括 2 0 3 ； ( 1 ) 信息内容包括描述性文字、图形内容和有关的数据，其中包括数 据的信息还涉及数据的精度。 ( 2 ) 信息提供方式指提供信息的媒介形式。 ( 3 ) 信息的时间性指信息描述的情况或提供的数据的时间属性，包括 历史( 已发生的事件和情况) 、现状( 当前状况) 和预测( 对未来状况的预 测) 等几种。 ( 4 ) 信息的更新周期指信息内容更新一次的间隔时间。 2 3 交通信息港整体结构 2 3 1 交通信息系统的涵义 公路交通信息系统是建立在现代的信息技术、数据通讯传输技术、电子 控制技术以及计算机处理技术等基础上，有效地综合运用于整个运输管理体 系而建立起的一种在大范围内 1 0 3 全方位发挥作用的、实时、准确、高效 的运输综合管理系统。其目的是通过对道路使用者、公路交通的管理者和商 业服务的经营者的需求分析，建立不同作用的子系统，以满足社会对公路交 通系统的多种需求，以达到为交通行业管理部门提供决策支持信息，为社会 公众提供综合交通信息服务以及为行业经营管理者信息服务的目标，从而提 高公路交通的管理水平和路网的利用水平，改善出行。加快公路交通发展， 使其成为区域经济发展的先导，为整个社会经济服务。信息系统所包含的交 通信息是指广义的交通信息通过建立不同的子系统，为社会提供广泛的信 息服务。 主枢纽城市交通信息港的实质就是将具有客观性、时间性和实用性的交 通信息通过信息传输手段提供给信息的需求者，使得对各种决策( 包括交通 西南交通大学研究生硕士学位论文 第8 页 战略决策、交通管理化决策、交通方式及交通路线选择决策等) 起到支持作 用的信息和知识在系统中有效流通，提高决策的科学性，引导合理的交通行 为，达到最大限度地发挥已有交通设施的潜力的目的，并使交通信息为整个 社会的多种需求服务。交通信息港的基本功能如图2 1 所示。 交通信息采集 交通信息传输 交通信息处理 提高出行方便性，改 善交通安全性提高 管理和建设的效率 和水平 交通信息服务 图2 1交通信息港的基本功能 2 3 2 交通信息港的系统结构 脱开具体子系统形式来看，信息港的功能可以简单的分为三个部分：信 息采集、信息管理、信息发布。对于信息采集来说，其一是需要有效地完成 将数据经过加工和组织形成信息，将信息经过提炼形成知识的过程：其二是 需要合理处理分布与集中的存储关系，使用频率高的共享信息集中存储，使 用频率低的共享信息和少部分子系统共同使用的信息，以及子系统的自己使 用的信息分布存储：其三是信息规范化问题，如何在已有子系统以及分别开 发子系统的条件上，逐步完成整体的信息规范化。信息管理是将有效信息进 行分类，设置不同的访问权限。信息发布需要重点考虑的问题是根据不同的 用户需求设置查询内容，建立方便的查询机制，使得能够真正实现“在需求 的时间，按照易于理解的形式，将所需要的信息送到用户手中扣。” 根据这三种功能可以将信息港的系统结构划分为四个层次，如图2 2 所示： 1 、基础层基础层的主要功能是信息的采集和传输，包括各种交通信息 的获取和为了信息传递而建立的通信网络。基础层要保证获得的交通信息准 确可靠，通信网络能及时、准确地传递交通信息。交通信息的采集分为静态 西南交通大学研究生硕士学位论文第9 页 交通信息和动态交通信息两种。动态的交通信息主要是通过布设在道路上的 交通状态监测设施取得的数据和通过人工方式采集的路况信息。现在常用的 交通状态监测设备主要包括视频流量监视器、环形线圈检测器、微波测速检 测器等。配有g p s 和通信设备的交通管理人员也是动态交通路况信息的来源 之一 2 1 o 2 、信息管理层信息管理层的主要功能是对基础层所提供的信息进行整 理分类，建立不同功能的数据库，对数据库进行管理。信息管理层主要包括 路网信息管理、客货运信息管理、公共交通信息服务、路网商业信息服务。 3 、共享信息层共享信息层是在信息管理层的基础上，将各种交通信息 融合分析，建立信息共享的平台。共享信息层主要是以地理信息系统平台作 为支撑工具，为实现交通管理决策措施、设计交通运输方案、道路的规划与 设计、提高出行者出行质量等提供有力的帮助。 l 路网管理规j f 客货运输管理jl 路网出行信| i 物流信息服i il 划决策支持| | 及信息查询 ii 息查询ii 务l 二二二二二二二二? ? 耻二二二二二二二二二 一 图2 - 2 交通信息港系统结构层次图 囵 图 园 西南交通大学研究生硕士学位论文第1o 页 4 、服务层服务层是整个系统的最高层，是系统与交通信息使用者实现 交互的窗口，是信息港整体功能的外在表现。系统通过服务层向公路网管理 部门提供决策支持信息，向出行者提供路况信息，向社会提供客货运输信息 等。 2 3 3 信息通道分析 主枢纽城市交通信息港的信息通道主要由以下几个部分组成，如图2 m 3 所示： 1 、中心机房。中心机房是信息港各种信息的集散点，也是路网管理、 客货运输、交通信息发布的中心。中心机房是信息管理层的核心控制器，主 要由小型机组成。 2 、光纤微波信息通道。通过光纤微波通道可以将主枢纽城市的各个分 散的信息点联系在以前，从而构建成一个区域性的交通城域网。基础层信息 通过其进入中心机房，在籍此实现信息港的管理和信息发布的功能。 图2 3 交通信息通道结构图 3 、电信网络a 通过电信网络可以与交通行业的主管部门( 交通部、交 通厅) 、其他枢纽城市、交通方式以及银行、保险等进行信息的交换。如行 业管理信息、客货运输信息、网络售票的银行结算等。 西南交通大学研究生硕士学位论文 第1 1 页 -_一一 2 4 信息港的理论框架 交通信息港按照上面的四个层次，又可以分为技术和理论两个部分。技 术框架主要侧重于基础层和信息管理层的设计和连接，包括网络建设、信息 的采集、传输和数据库开发等。理论框架主要侧重于对信息港共享层中的三 个主要信息平台的研究，总体框架如图2 4 所示。 2 4 1 管理与决策支持信息平台 管理与决策信息平台的目的是将公路网的多种信息提供给公路管理部 门，依据这些信息对客货运输进行监督，调度运输车辆，合理利用路网资源， 从而提高公路交通管理的效率和决策的科学化水平。 2 4 2 交通综合信息服务平台 通过分析交通出行者对客运枢纽的信息需求和自驾车出行前对路网交通 信息的需求。交通综合信息服务平台将为社会公众提供客运枢纽线路、发班 信息、网上预定票和自驾车出行前的道路详细信息，以扩大交通信息的供给， 提高社会公众出行的信息化辅助决策水平。 2 4 3 路网商业信息平台 路网商业信息平台的目标是达到主枢纽城市公路网相关的货源供 应、运力资源、建设招投标等商业信息的共享和公开，促进路网建设决 策的透明度和科学化，提高物流企业和建设施工单位的社会竞争力。商 业信息主要包括货运物流信息，招投标的项目信息，运输企业黄页等。 西南交通大学研究生硕士学位论文第12 页 i 确鞋酥罩吾一j l 交通综合信息ii 路网商业i i 里堑兰竺ji 堡璺兰皇i i 一i 一 图2 4 信息港主体结构幽 西南交堡查兰! 窭竺堡主堂堡堡塞 苎! ! 里 一 第3 章路网管理系统规划 路网管理系统的主要功能是以包含历史数据和现状数据的公路网信息数 据库为信息基础，对主枢纽城市公路路网内的道路、桥梁进行管理，为路网 的规划建设做科学的决策基础，为整个路网的养护工作提供决策支持a 路网 管理系统的功能如图3 1 所示。 图3 1 路网管理系统功能幽 信息港的路网管理系统根据对主枢纽城市所辖公路网的详细统计资料 建立路网信息数据库。管理者可以通过路网管理系统，调用数据库中的多种 公路、桥涵的数据，作为决策的事实依据。 3 1 道路、桥涵管理及路网养护管理子系统 公路交通的规划、设计与建设信息、需求特征交通o d 、流量、城市土 地利用及其交通设施的地理信息等是科学的公路交通规划与设计，投资与 建设，制定城市大区域发展战略等的重要依据。目前，公路交通管理部门用 于这方面工作的基础数据，尚主要依赖于历史上耗大量的人力、物力所获取 的交通调查资料。由于区域内的交通状况是随诸多影响因素而实时变化的， 而以往的资料统计不系统、不全面，不能快速准确全面的获取所需区域整个 时间带的交通数据。因此，需要加强对区域公路网相关数据的科学化、系统 西南交通大学研究生硕士学位论文 第1 4 页 化和智能化的管理，查询。 另外，公路从竣工验收开始，就有大量维修工作。公路路况信息复杂、 数量大、使用频繁，如果仍采用传统的手工方式而不通过计算机等现代化工 具进行管理，查找使用会非常费时和不便利，即浪费大量的人力、物力，还 得不到及时、准确的结果。公路路况基本信息的现代化管理也提到议事同程 上来了。 3 1 1 信息需求分析 作为公路管理部门，其主要的职责是承担着公路的规划、建设、养护管 理任务，因而公路管理信息既要能够完成公路管理中的同常业务操作处理， 实现对路况数据的实时或定时收集：同时又要求能够为公路的建设、养护管 理提供联机分析处理及决策支持能力；另一方面，从系统的角度看，公路部 门作为社会大系统的一部分，不是一个封闭的系统，从而要求浚系统作为整 个社会综合信息系统的一部分，具有与社会相关系统相联系的功能与接口。 根据以上公路规划建设和养护两方面的需求分析，可以确定区域路网管理信 息子系统的目标为：通过对公路路况、路线、道路基础设施等数据的采集、 存储、显示与处理，了解区域公路网各个路段的运行现状和服务质量：获取 公路使用状况的具体数据，判定是否需要采取养护、改建等措施，并采用适 宜的对策；实现有关数据与社会相关系统的综合信息发布与共享。 主枢纽城市公路网的管理、规划、决策和养护，根本的起点在于收集统 计何种公路信息才是有用信息。有用信息的内容是建立公路管理系统的基 础，为管理方式和决策方向提供正确的信息储备。参考交通部发布的公路 路况普查数据采集指南，信息港公路网管理和养护信息内容如下，见表3 1 和表3 - - 2 。 表3 1 信息港路网数据信息内容 信息类别 信息内容 建成日期、修建日期、使用年限、总造价、通公路城镇 综合统计名称、管理养护单位名称、养护质量评定、施工单位情 况、全年通车里程、城管里程、断头路里稗 路线等级 行政等级、技术等级、路面等级、各等级里程、路面类 路网型、各等级道路t - 路网比例及分类别里程 统计主要构筑物统桥梁总数、桥梁总延米、各类型桥梁数及总五正米、隧道 指标1 r总延米、各类型隧道数及总延米、涵洞总数、通道总数 公路损毁总里程、路面损毁& 度、损毁时间、损毁程度、 修复时问；桥梁损毁原冈分类、日期、维修检查评定、 损毁统计指标 修复日期：隧道损毁日则、修复日删、损毁原冈分类、 维修检查评定 路线 公路路线、路段、重复路段的名称、起终点桩号、车道 路线概况数据 概况指标分类、用地宽度 与数据项 路面类型、路面上c o f 面层厚度及材料类刑：路面弯沉 路面数据值、平整度、摩擦系数、p c i 值、公路技术状况评定等 级、好路率 路基宽度、高度：基层、底基层与垫层厚度、材料类型： 路基数据 路基损毁及病害k 度、类型；路基地质类型 平曲线几何数 直缓点、缓直点桩号，超高值、缓和曲线氏度、加宽值、 据 圆曲线起终点桩号、平曲线半径、转角 纵断面几何数 竖曲线：起终点桩号、半径、起终点标高、顶点标号、 据顶点标高、最大纵坡 横断面几何数 路基横断面形式、路面横向坡度、路面宽度、超车道宽、 行车道宽、慢车道宽、路肩宽、路肩类型与坡度、路缘 据 带宽、中央分隔带宽、边坡高度与坡度 路面排水设施类型、路基排水长度及形式、路基建筑材 公路排水数据 料、桥上排水类型、隧道排水类型 西南交通大学研究生硕士学位论文 第1 6 页 交叉口及绿化交叉口名称、交叉种类、交叉形式、绿化起止点桩号、 数据绿化种类 桥梁名称、桩号、总长、主桥长、前后引桥长、桥梁跨 径分类、主桥：主跨径、边跨径、孔数；多孔跨径总跃、 桥梁上下部结构形式、桥面铺装类型、桥墩类型、桥台 桥梁数据类型、伸缩缝类型、支座类型、桥梁建筑材料、桥上线 公路主要 型、桥面净宽、桥面纵坡、桥f 净空、桥梁性质分类、 构筑物指 设计载荷、跨越地物、河流名称、通航等级、发计抗震 标与数据 等级、设计洪水频率、桥梁技术状况评定、桥梁总造价 名称、桩号、长度、宽度、行车道宽度、净高、洞口形 隧道数据式、断面形式、衬砌材料、设施类型、通风方式、照明、 隧道内路面类型、隧道内人行道宽 公路沿线 设施类型、+ 起点桩号、k 度、距路中距离、f 埋深度、路基防护工程类 设施指标 型、设施公路收费站名称、类型、公路收费性质、收费年限、开始收费 与数据项时间、收费里程 交通量观测站类型、桩号、观测路段起点桩号、代表里程、交通量凋查 公路交通 车型、年平均日交通量折算值、年平均b 汽车绝对值、汽车折算值、拖 量指标与 拉机折算值、非机动车折算值、各型货车绝对值( 年平均日交通邕绝对 数据项 值) 、小型客车绝对值、人型客车绝对值、其他交通量折算值或绝对值、 调查时间 公路沿线 环境指标沿线地形、沿线城镇及主要概况、路线走向 与数据项 信息类别 信息内容 道路基本 路线名称、路段名称、起终点桩号、路面结构材料及类型、上中下面 层材料及厚度、基层底基层材料及厚度、设计弯沉、路面宽度、路面 信息 厚度 所属路线名称、所属路线等级、桥梁名称、桥位桩号、功能类型、下 穿通道名称、下穿通道桩号、设计荷载、通行载重、弯斜坡度、桥面 桥梁基本 铺装、管养单位、建成日期、桥k 、桥面总宽度、车行道宽、桥面标 高、桥下净高、引道总宽、路面宽和线形、上部构造、下部构造、伸 信息 缩缝类型、支座形式、抗震烈度等级桥台护坡、护墩体、调治构造、 常水位、设计水位、历史洪水位、档案资料、最近技术状况评定、修 建工程记录、桥梁j c 片 检测数据道路弯沉数据及其统计分析信息、横向力系数及其统计分析信息、平 信息整度数据及其统计分析信息 巡查数据路面巡查数据、路基巡查数据、桥梁巡查数据、涵洞通道、安全设施、 信息绿化巡查数据、沿线设施 桥梁检查 桥梁经常检查数据、定期检查数据、特殊检查数据 数据信息 养护费用计划数据、日常养护计划数据、专项工程计划数据、大修工 养护年度计划 程计划数据、灾害性预防及抢修工程计划数据、公路养护优良率指标 信息 计划和好路率指标计划数据、绿化计划数据、其他计划数据 养护维修里程桩号、维修时间、维修项目、维修结果 信息 日常管理养护人员管理信息、合同管理信息、设备管理信息 信息 西南交通大学研究生硕士学位论文 第18 页 3 1 2 功能设计 公路网的信息及养护信息的功能设计，是为了使主枢纽城市公路管理部 门能够对路网各种信息数据进行查询，并实现与其他系统的连接。见表3 3 。 表3 3 公路数据及养护管理功能设计 主枢纽城市公路网数据信息管理主枢纽城市公路网养护管理 实现功能说明实现功能 说明 对公路、桥隧等统计对基本数据以及养护指标、统 数据管理数据管理 数据进行操作管理计数据进行操作管理 系统接口对外部系统提供接口系统接 j对外部系统提供接口 实现公路数据的商询实现对历史及现状路网养护 查询统计查询统计 和综合性统计 信息的查询统计 采用数学方法对路网的养护 现状进行综合评价，为养护计 查询结果由报表形式评价决策 划提供科学依据：提供各种维 报表管理输出，方便统计和进及费用分 修方法的单价和费率设置，对 一步研究析 养护费用进行组成分析，统计 养护费h 1 、数据管理数据管理主要是通过基层养护管理人员对主枢纽城市公路 网路段、桥梁的基本数据收集和对养护数据的统计、计算，将数据录入在信 息管理数据库中，作为现状公路网的多层次基础信息，并及时更新。基本数 据库可以基于g i s 来建立，使数据更新、信息查询和对假设的决策方案进行 可视化的操作分析，大大增强科学化管理和指导水平。 2 、系统接口组成信息港的各个系统的基础数据库是不尽相同的，不同 的开发工具、不同的硬件平台、不同的操作系统、不同的网络协议、不同的 数据库管理系统( d b m s ) 开发的，其所承载的海量信息绝大部分都是采用 各自不同的数据结构、不同的数据类型、不同的编码方式、不同的表示形式 和不同的检索方法等，而查询者的要求就是屏蔽各个层次的异构特性，不必 西南交通大学研究生硕士学位论文 第19 页 知道各物理数据库系统的分布，也不必知道各物理数据库的结构组成，不必 自己去进行数据转换和结果汇总，只需通过简单的全局查询便可以得到一个 综合结果。公路数据和养护管理是其他各个系统的基本数据库，也是信息港 对外连接的基础信息库，所以在系统接口方面要做好准备。 3 、查询统计查询统计是交通管理者、经营者和社会大众这些信息使用 者对路网管理系统中交通信息的访问方式。其主要的查询方式可以有以下几 种： ( 1 ) 按路段( 桥梁) 名称查询。内容包含全部的路段信息，并以报表的 形式打印。 ( 2 ) 利用电子地图查询。在主枢纽城市的公路交通电子地图上可以直接 选择，并显示路段的所有相关信息。 ( 3 ) 按等级查询。可以将区域内所有公路按照技术等级( 行政等级、路 面等级) 对各个路段进行统计，显示路段的详细信息。 4 、评价决策及费用分析详细掌握公路网的各个路段的基本情况之后， 就需要对路桥的检测数据信息进行数学分析，对公路和桥梁的多项养护指标 进行综合排序，得到各个路段和桥梁的养护序列，再辅以相关的养护费用值， 为养护决策提供理论依据。 3 2 路政管理子系统 公路路政管理是指对公路的路产、路权在公路用地的范围内进行管理 目的是维护公路的安全畅通，保护公路财产不受非法的侵犯。 3 2 1 路政管理的内容 公路路政管理机构的职责是： ( 1 ) 负责贯彻执行公路路政管理法律、法规和规章。 ( 2 ) 负责管理和保护公路路产。 ( 3 ) 实施公路路政巡查。 ( 4 ) 对违反公路路政管理法律、法规、规章的行为，有权制止并依法进 行处罚。 嚣豢交逶夹攀赣襄垒疆学德埝文 繁约黉 _ _ _ _ _ _ _ 一一一 ( 5 ) 与规划、国土、城建部门抉同依法控制公路两侧建筑甄线。 ( 6 ) 镌避铁地下、蟪器、上空穿( 跨) 越公鼹驰其怨建筑设旋事宣。 ( 7 ) 羧妻乏公路熬特殊占雳及越强媛输，并对其安施行燕遵霞避督捡查。 ( 8 ) 绦拶公路、公路鼹霹酶莽重产、施工作、韭的燕鬻秩窿a ( 9 ) 法律、法规、规帝规定的篡他职权。 踌政管理的主要内容见表3 4 。 表3 4 路政审批项隧袋 净 项目名称当事人提供资料 母 l 、瘁谗掇整 注明理由、地点、桩号、嫩l 方案教竣 l占朋、挖掘公路审批工时间) ；2 、施”r 影响寰全部f 1 通行的附公安部 意觅 跨越，穿越公照及繁设、 l 、零谚掇告( 注胡理垂、恁点、桩号、薅i 方案爱浚 2 对闼) ；2 、涟【：影酶炭垒帮门遥苻麓，辫公安簿f 1 埋设锗线电缆审批 意见 l 、孽l 游报告( 注臻理虫、恁点、棱号、鼹 ：方案及竣 3设藿平瑟交冀邋霉窜嚣乏工e 孛阈) ：2 、藏l ：影璃安全部f l 疆幸亍鹃，辩公安郝门 4 意见 非公鼹标志、标牌设慧 i 、申请报告( 注明理由、地点、桩号、施【方案教竣 季 工对辫) ：2 、瓣互影镌蜜全郄趣蘧孬懿。辫公安帮f j 窜魏 意见 l 、申请搬告( 注明理由、地点、桩号、行道树静类、 5玫伐褥道楗露懿 数量) 。安垒瓣漉；2 、擗缫纯方案 6车辆越壤运输窜糖申请摈蠹，荠穗鞲运行臻强爱莛汔趣赢 铁轮举、履带车上踺行 7 申请报告，并说明运行线路及起讫地点 驶及试车审批 注：瓷辩来添嚣j l ；省交遵厅公黠赣玻慧醺条鹤 西南交通大学研究生硕士学位论文 第2 1 页 3 2 2 功能分析 路政管理部门在受理申请的同时，还要对道路的基本现状进行了解，这 样才能做出正确的决策。对于路政部门，通过信息港的公路网管理系统路政 管理子系统，将实现以下功能： ( 1 ) 申请人在网上提供申请材料，路政管理部门通过对道路基本情况的 掌握和相关原则，在信息系统内对申请进行快速、准确的审批，并及时反馈 到申请人手中。 ( 2 ) 对公路路政管理的条例和政策在信息系统中进行发布，做到行政执 法的透明化，促进社会公众和舆论对公路路政管理的信息反馈和监督。 ( 3 ) 查询功能。申请人通过申请提交的时间，或者申请的内容，在规定 申请处理日期之后，可以登录到信息港进行查询是否申请通过。未通过的原 因等。 ( 4 ) 与道路数据库相连接，为路政管理者和申请人提供相关的道路信息。 信息内容见表3 5 。 表3 5 路政道路信息 路段名称，路段桩号道路殴施状况、 数量道路等级，绿化数据，路段交通 路政管理者 量，沿线地形、沿线城镇及主要概况、 路线走向 路段名称，路段桩号，绿化数据，沿 申请人 线地形、路线走向 ( 5 ) 将路政巡查的违反案例信息进行发布，并通报处理结果。路政管理 功能如图3 2 所示。 塑壅塑查兰堡窒竺堡圭兰竺望塞 兰丝要 _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - _ _ - - 一一 图3 2 路政管理功能幽 3 , 3 事故查询分析子系统 公路交通，包括道路的空间分布和运行轨迹等，具有重要的空间特征。 信息港的公路管理系统如果能够提供路网当中详细的交通事故信息资料，则 据此交通管理者就可以直观的对事故的多发地段和原因进行分析，从而提出 相应的决策措旌，提高路网交通的安全性。 交通事故的发生是否具有某些规律，能否科学预防和及时的总结治理是 交通管理部门最关心的问题。利用公路网管理系统将交通事故的信息收集起 来，提供多角度的详细资料对交通事故进行分析，将过去已发生事故的时间、 地点、方式等进行分类和比较，找出事故发生较为频繁的时问、地点及主要 原因等，从而采取相应的措施以减少类似事故的发生。信息系统将每一起交 通事故的详细资料，包括事故发生的地点、时间、原因、双方司机及乘客的 年龄、性别，双方的车辆牌照、型号、车辆行驶速度、道路状况、天气情况、 车辆碰撞的方式、程度、有无人员伤亡、司机是否酒后驾车等存储在数据库 中，通过数据库这些资料对事故进行全面的分析。 管理者和社会有关部门在对事故查询时，可以按照多种分类方按事故发生 路段名称查询式进行检索，如按时间、地点、车辆种类等，并可以得到范围大 小不同的统计结果。如输出损失在5 0 万元以上的一年内主枢纽城市公路网 的所有事故详细情况报表等。路网中的交通事故查询流程如图3 3 。 西南交通大学研究生硕士学位论文 第2 3 页 图3 3 事故鹰询流程圈 3 4 子系统信息流关系 主枢纽城市交通信息港的公路路网管理系统是信息港中最重要的组成 部分，也是构成信息港的基础，路网信息数据库就是基础数据库。它不但为 路网的管理决策提供信息，还为其他三个子系统提供路网信息参考，为客货 运输信息系统以及交通信息服务系统提供路网信息支持，使交通参与者深入 了解主枢纽城市的公路交通状况，提高交通信息的使用价值。路网的养护信 息，交通事故信息以及路网路政管理信息，除对本子系统的信息支持外，还 未主枢纽城市公路网的管理提供了