静态公路运营安全管理系统核心技术研究

论文摘要

随着我国公路建设的迅速发展,公路密度不断提高,公路交通网络逐步形成,但同时已建成通车的公路在运营中也出现了较为严重的安全问题。管理手段滞后,管理体制不完善,管理水平低是造成这一现象的重要原因。因此,迫切需要采用先进的信息、安全与管理技术,建立一个公路运营安全管理系统,以确保公路的运营安全。本文依托公路安全管理技术指南研究课题和沪蓉西高速公路建设工程,以区域公路网为研究对象,从静态管理的角度出发,对公路运营安全管理系统进行了需求分析,构建了静态公路运营安全管理系统的框架,并对系统的核心技术,即公路运营阶段的静态安全管理技术进行了深入的理论分析和建模。论文首先对静态公路运营安全管理的概念进行了阐述,明确了其内涵,根据管理的需求提出了短期、中期和长期三个分析周期。然后从用户需求和功能需求两方面深入分析了系统的需求,由此构建了静态公路运营安全管理系统的层次结构和功能结构,提出了系统的业务流程。构建了静态公路运营安全管理系统的框架之后,论文对系统的核心技术展开了深入研究,包括系统信息的采集与处理技术、不同分析周期的公路运营安全状态的评价技术、预测技术以及项目级和网级公路运营安全管理决策技术。在系统的信息采集与处理技术研究中,论文对系统的信息需求及信息来源作了简要分析,重点研究了系统的信息处理技术。针对静态信息的处理,研究了服务于运营安全管理的公路网划分方法及不同层次路段的静态特征表述方法。针对动态信息,分别研究了离散性动态信息和连续性动态信息的处理方法,以及路段动态特征的表述方法。在公路运营安全状态评价技术研究中,通过分析公路运营安全性的内在本质与外在表现,提出并阐述了公路运营安全状态的概念及内涵。根据静态公路运营安全管理的决策需求,考虑事前评价和事后评价两方面,建立了综合的公路运营安全状态评价指标体系,并针对不同类型的路段运营安全特征,对各项评价指标进行了分析和量化。针对事故指标、交通流运行安全性指标和道路交通设施安全性指标,分别建立了评价模型。基于评价结果提出了两种公路运营安全状态的描述方法,一是公路运营安全状态的三维向量描述及雷达图显示,并根据状态向量和雷达图特征研究了公路运营安全状态的分类与判别标准。二是单一的公路运营安全状态综合评价指标描述方法,分别研究了路段、单条公路、各等级公路子网以及区域公路网的运营安全状态综合评价指标计算方法。最后说明了静态公路运营安全管理系统中路段、单条公路、各等级公路子网以及区域公路网的运营安全状态表述方法。在公路运营安全状态的预测技术研究中,针对中短期项目级运营安全管理和中长期网级运营安全管理的决策信息需求,分别研究了确定型和概率型预测模型。对确定型预测模型作了简要介绍和分析,在时间序列分析预测的基础上,提出了针对改善对策的实施效果对预测模型进行修正的方法。运用马尔柯夫理论深入研究了概率型预测模型,鉴于数据的局限,采用经验分析法建立了状态转移概率矩阵。在公路运营安全状态评价和预测技术研究的基础上,论文对静态公路运营安全管理的决策技术进行了研究。基于公路运营安全状态的评价和预测结果,分别提出了项目级和网级公路运营安全管理的标准。运用最优化方法和马尔柯夫决策过程理论建立了项目级和网级公路运营安全管理决策模型。最后,依托沪蓉西高速公路,将静态公路运营安全管理系统研究成果应用于工程实践,并对进一步工作的方向进行了简要的讨论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 我国公路建设现状
• 1.1.2 我国公路交通安全现状
• 1.1.3 国内外公路安全管理现状
• 1.1.4 立题依据
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 相关系统研究现状
• 1.2.2 道路安全评价方法研究
• 1.2.3 道路安全预测方法研究
• 1.2.4 道路安全管理对策与决策方法研究
• 1.2.5 国内外研究总结
• 1.3 本文主要研究内容
• 1.3.1 静态公路运营安全管理系统功能分析与结构设计
• 1.3.2 公路运营安全管理信息采集与处理技术
• 1.3.3 公路运营安全状态评价技术
• 1.3.4 公路运营安全状态预测方法
• 1.3.5 静态公路运营安全管理决策技术
• 1.3.6 工程应用
• 1.4 技术路线
• 第2章 静态公路运营安全管理系统总体设计
• 2.1 静态公路运营安全管理的内涵及管理周期分析
• 2.1.1 静态公路运营安全管理的内涵
• 2.1.2 静态公路运营安全管理周期分析
• 2.2 静态公路运营安全管理系统需求分析
• 2.2.1 静态公路运营安全管理系统用户需求分析
• 2.2.2 静态公路运营安全管理系统功能需求分析
• 2.3 静态公路运营安全管理系统结构设计
• 2.3.1 静态公路运营安全管理系统层次结构设计
• 2.3.2 静态公路运营安全管理系统功能结构设计
• 2.3.3 静态公路运营安全管理系统业务流程
• 2.4 本章小结
• 第3章 静态公路运营安全管理系统信息处理技术
• 3.1 系统的信息需求与信息来源
• 3.2 静态信息的处理技术
• 3.2.1 公路参考系与公路网划分
• 3.2.2 公路编码设计与路段的静态特征表述
• 3.3 动态信息的处理技术
• 3.3.1 离散性动态信息的处理
• 3.3.2 连续性动态信息的处理
• 3.3.3 路段的动态特征
• 3.4 本章小结
• 第4章 公路运营安全状态评价技术
• 4.1 公路运营安全状态的概念及其度量指标
• 4.1.1 公路运营安全性的本质与外在表现
• 4.1.2 公路运营安全状态的概念
• 4.1.3 公路运营安全状态评价指标体系
• 4.1.4 公路运营安全状态评价指标的分析与量化
• 4.2 公路运营安全状态评价方法
• 4.2.1 事故率指标的评价模型与评价标准
• 4.2.2 交通流运行安全性指标的评价模型与评价标准
• 4.2.3 道路交通设施安全性指标的评价模型与评价标准
• 4.3 公路运营安全状态的描述与判别标准
• 4.3.1 公路运营安全状态的三维向量描述及雷达图显示
• 4.3.2 公路运营安全状态的单一综合指标描述
• 4.3.3 静态公路运营安全管理系统中运营安全状态的表述
• 4.4 本章小结
• 第5章 公路运营安全状态预测技术
• 5.1 公路运营安全状态预测的目的
• 5.2 公路运营安全状态预测方法的选择
• 5.2.1 预测方法的类型
• 5.2.2 预测方法的选择
• 5.2.3 不同分析周期公路运营安全状态预测信息需求及预测方法
• 5.3 公路运营安全状态预测模型研究
• 5.3.1 中短期公路运营安全状态确定型预测模型
• 5.3.2 中长期网级公路运营安全状态概率型预测模型
• 5.4 本章小结
• 第6章 静态公路运营安全管理决策技术
• 6.1 公路运营安全管理典型对策库
• 6.2 公路运营安全管理标准
• 6.2.1 项目级公路运营安全管理标准
• 6.2.2 网级公路运营安全管理标准
• 6.3 公路运营安全管理决策模型
• 6.3.1 项目级公路运营安全管理决策模型
• 6.3.2 网级公路运营安全管理决策模型
• 6.4 本章小结
• 第7章 工程应用
• 7.1 工程背景
• 7.2 运营安全状况信息采集与处理
• 7.2.1 静态信息的处理
• 7.2.2 动态信息的处理
• 7.3 不同分析周期系统决策支持分析案例
• 7.3.1 短期内项目级公路运营安全管理决策分析
• 7.3.2 中期内项目级公路运营安全管理决策分析
• 7.3.3 中长期内网级公路运营安全管理决策分析
• 第8章 结论与展望
• 8.1 主要内容及结论
• 8.2 本文创新点
• 8.3 进一步工作方向
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果