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高速公路资产管理系统研究

作　者: 吴文娟
导　师: 沙爱民
学　校: 长安大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 高速公路资产管理系统资产性能指数多目标优化遗传算法蒙特卡罗风险分析
分类号: U495
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着我国路网的完善,大面积的高速公路建设时期已成为过去式,养护与管理将成为未来的业务核心。在大量公路资产逐渐老化的情况下,如何有效地维护其价值、功能；如何在有限的财政基础上达到最优的使用性能或是在既定的服务水平下达到最少的资本投入,这些都已成为管理部门所亟需解决的问题。本文正是在这样的背景下,开展了对高速公路资产管理系统(HAMS)的理论研究。首先介绍了HAMS的发展历史及研究使用现状,并从我国实际情况出发,提出了保障系统实施的建议。设计了基于GIS的高速公路资产管理系统总体框架,并对各模块功能和系统实施关键技术做了探讨。分析了HAMS数据库,从资产数据的作用、分类、采集、管理及质量保证等方面进行了论述,为系统的实现提供了帮助与指导。重点评述了沥青路面现有的使用性能评价方法,利用灰色聚类理论建立了基于熵权的三角白化权函数路面使用性能综合聚类评价模型,并提出了高速公路资产性能指数(API)的计算表达式。由于我国路产管理刚刚起步,且路面和桥梁养护数据匮乏,故经对比分析,选择最适合国内情况的同济模型和BCI模型,作为HAMS资产性能预测的基本模型。最后从管理的角度出发,建立了基于资产性能最优和投资效益最大的路面和桥梁综合优化管理模型,并利用遗传算法对模型进行了求解,并通过蒙特卡罗随机模拟,对决策方案进行了风险分析,为管理部门提供了更为可靠、科学的决策支持,初步实现了路面和桥梁的综合管理,充实了系统分析工具。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-21
  1.1 背景  10-12
    1.1.1 问题的提出  10
    1.1.2 研究的意义  10-12
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  12-15
    1.2.1 国内研究现状  12-14
    1.2.2 国外发展应用与研究现状  14-15
  1.3 道路资产管理概念及系统  15-20
    1.3.1 高速公路资产  15-16
    1.3.2 道路资产管理的定义  16-18
    1.3.3 道路资产管理系统  18-20
  1.4 主要研究内容  20-21
第二章高速公路资产管理系统实施条件分析  21-26
  2.1 高速公路资产的特点  21
  2.2 我国高速公路管理体制  21-22
  2.3 道路资产管理的特点与过程  22-23
    2.3.1 道路资产管理特点  22
    2.3.2 道路资产管理过程  22-23
  2.4 高速公路资产管理现状  23-24
  2.5 道路资产管理系统实施条件  24-25
  2.6 小结  25-26
第三章基于GIS的高速公路资产管理系统设计  26-30
  3.1 需求分析与系统目标  26
  3.2 系统总体结构设计  26-28
  3.3 功能设计  28
  3.4 系统实现关键技术  28-29
    3.4.1 系统开发方式与平台  28-29
    3.4.2 系统体系及网络结构  29
  3.5 小结  29-30
第四章高速公路资产管理系统数据库  30-38
  4.1 高速公路资产数据分类  30-31
  4.2 基于GIS的系统数据库  31-33
    4.2.1 系统中数据库的作用及GIS的集成  32
    4.2.2 基于GIS的HAMS数据库设计  32-33
  4.3 路产数据的采集  33-36
    4.3.1 数据采集原则与质量等级  33-34
    4.3.2 数据采集政策与程序  34
    4.3.3 数据采集及关键技术  34-36
  4.4 数据质量分级控制与质量保证  36-37
  4.5 小结  37-38
第五章高速公路资产性能评价  38-56
  5.1 高速公路路面性能评价  38-48
    5.1.1 我国高速公路沥青路面性能单项指标评价  38-43
    5.1.2 基于嫡权的三角白化权函数高速公路路面综合性能评价  43-48
  5.2 其它资产性能状况评  48-51
    5.2.1 路基状况评价  48-49
    5.2.2 桥涵构造物状况评价  49-50
    5.2.3 沿线设施状况评价  50-51
  5.3 高速公路资产性能综合评价  51-54
    5.3.1 高速公路资产性能综合评价指数(API)  51-54
    5.3.2 高速公路资产性能综合评价标准  54
    5.3.3 高速公路数据检测周期  54
  5.4 小结  54-56
第六章高速公路资产性能预测  56-63
  6.1 路面使用性能衰变模型  56-60
    6.1.1 路面性能预估模型的研究发展  56-57
    6.1.2 同济模型  57-60
  6.2 桥梁使用性能衰变模型  60-62
    6.2.1 桥梁预测理论的发展  60-61
    6.2.2 国内外桥梁预测技术研究现状  61-62
  6.3 小结  62-63
第七章高速公路资产综合优化管理  63-77
  7.1 多目标优化问题的提出  63-64
  7.2 基于多目标的高速公路资产综合优化管理模型  64-67
  7.3 模型求解  67-72
    7.3.1 现有优化方法回顾与分析  67-68
    7.3.2 基于遗传算法的路面和桥梁综合优化管理方法  68-69
    7.3.3 算例分析  69-72
  7.4 投资养护的风险分析  72-76
    7.4.1 蒙特卡罗风险估计  72-73
    7.4.2 工程模拟  73-76
  7.5 小结  76-77
结论及建议  77-79
  主要研究结论  77-78
  研究展望  78-79
参考文献  79-84
致谢  84

高速公路资产管理系统研究

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