路面管理系统--

《路面管理系统》课程讲义河南省道路检测工程技术研究中心个人介绍湖北·孝感·安陆人环水学院95级，水工专业毕业目前在河南省道路检测工程技术研究中心，主要从事GIS技术的应用、公路信息系统开发工作Email:zpchen@主要讲授内容1、PMS的数据库管理系统，网级、项目级路面管理系统原理，路网养护分析及路面养护决策，CPMS及CBMS（97版）软件介绍及演示；4课时2、3S技术（GIS、GPS及RS）在路面管理系统中的应用；2课时3、路面管理系统开发方法概述，包括面向对象的软件设计、开发平台及数据库平台的搭建、PMS软件系统演示（河南高速公路地理信息系统等）。2课时第一讲PMS数据库管理系统一、数据库在路面管理系统中的作用二、路网参照系统三、PMS数据库基本编码四、PMS数据库分类五、PMS基本数据库六、第二次全国公路路况普查数据库结构一、数据库在路面管理系统中的作用路面管理系统是借助于计算机技术进行路面养护评价、预测、分析和决策的计算机辅助决策系统，数据库是这一系统的基础。如下图所示，系统所需的各种路况数据以不同的方式采集后输入计算机，通过数据库加以处理和管理，为系统的网级及项目级决策提供所需要的数据。路面管理系统总体构架从上图可以看出，数据库在路面管理系统中主要担负着如下作用：1、通过数据转换接口与数据采集设备相关联，直接接收并存储来自数据采集设备的数据；2、通过数据库管理模块接收并存储手工输入数据；3、通过数据转换接口，接收或向其它应用系统传送数据；4、存储并管理系统的模型参数数据；5、为网级和项目级系统提供数据；6、通过结果输出模块输出路网基本数据信息。思考数据是路面管理系统的核心，如何对路面数据进行有效的组织？二、路网参照系统1、公路参照系统的分类

公路是路面管理系统的主要管理对象，本身具有典型的线性特征。传统的公路管理通常采用里程桩作为公路的参照系统；在软件系统设计时，随着GIS技术逐步应用于路面管理系统，大地坐标定位参照系统也被广泛的使用。参照系统里程桩定位参照系统大地坐标定位参照系统实现方式每一条路线具有其特定的编号及沿一定方向建立的、表示与路线起点距离的里程桩，其与公路上的实际位置一一对应。地球表面任意一点都可用三维大地坐标精确的描述。除公路设计等特定情况，高程坐标变化微小常被省略，一般采用二维大地坐标定位。优点简单、直观、定位方便1、定位准确且不会受路线改线影响，是一种绝对定位；2、易于计算机的地图信息处理。缺点是一种相对定位，变更困难1、数据采集困难，精度要求高，成本高；2、与习惯的管理方式不一致。2、CPMS的参照系统

早期的CPMS不具备GIS功能，主要采用里程桩定位参照系统；后期随着功能的不断完善，从CPMSVn97开始增加了GIS功能，采用两种参照系统相结合的方法作为路网参照系统，这同时也是当前的主流方法。根据实际需要，路面管理系统通常要为两种参照系统实现相互转换算法。在CPMSVn97中，大地坐标定位参照系统主要应用于GIS空间数据的管理，里程桩定位参照系统则应用于其它属性数据库。应用里程桩定位参照系统，CPMS将路网分为三个管理级别，即路线、区间及路段。

1、路线：在路面管理系统中，路线指的是某一条公路在本行政区域（如省或地区）内的全部。2、区间：将路线按一定的划分原则，依不同的特性划分为若干部分，每一部分称作为一个区间。（区间的划分在后面将会详细论及）3、路段：将区间按照里程桩划分为若干个指定长度的部分，每一部分称作为一个路段。路段在路面管理中作为最小单位，记录路况的基本数据。路段的长度通常取为1000m。三、PMS数据库基本编码编码是数据库系统经常会用到的一种方法，主要目的是规范数据、节约存储空间及简化数据录入等。下面是一个简单的例子：姓名…毕业院校张三…郑州大学李四…郑州大学王五…河南农业大学贝贝…河南大学京京…郑州大学………欢欢…河南大学迎迎…河南农业大学姓名…毕业院校张三…01李四…01王五…02贝贝…03京京…01………欢欢…03迎迎…02郑州大学01河南农业大学02河南大学031、政区编码及养管单位编码

政区编码政区编码数据库涉及的内容包括政区编码、政区名称及处治价格系数。政区编码根据《中华人民共和国行政区划代码》（GB2260-88），组成如下：

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＊其中1-2位为省代码，3-4位为地市代码，5-6位为县代码，如河南省郑州市金水区的编码为410105。养管单位编码一般情况下，政区范围内的公路就是政区内公路养管单位管理的公路，但也有例外，如：城市环线等公路。养管单位编码构成如下：

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其中前6位为养管单位所在地政区编码，7-8位为养管单位分类代码，JT0022-90规定如下：代码单位分类代码单位分类11省级公路管理局22地（市）辖公路管理处12直辖市公路管理处23地（市）级高速公路管理所13省级高速公路管理局31县（市）级公路管理段14计划单列市公路管理处32县（市）辖公路管理站21地市级公路管理总段33县（市）级高速公路管理站2、路线编码

路线是路面管理系统里程桩参照系统的第一级，包括路线编码、名称、起点、终点、长度和走向等。路线编码路线编码由1位公路管理等级代码和3位数字组成，如下所示：

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＊＊＊其中管理登记代码见下表：管理等级代码意义管理等级代码意义G国道Y乡道S省道Z专用公路X县道Q其它公路路线名称路线名称采用路线的简称，如G030-京珠线、G045-连霍线。路线起点、终点及路线长度均采用里程桩号，以N8.3表示，整数位4位，小数位3位。

路线走向

起点到终点的大致走向，取值如下表：路线走向意义路线走向意义路线走向意义路线走向意义E东W西SE东南NW西北S南N北SW西南NE东北3、区间编码

区间是路面管理系统里程桩参照系统的第二级。区间编码数据库包括区间编码、起止点桩号、长度、所属政区、所属养管单位及技术等级等信息。

区间的划分如下图所示，区间的划分时应考虑以下划分原则：行政区划的分界点养管单位的分界点，一般与行政区划分界点重合交通量分界点，一般发生在交叉路口技术等级分界点人为分割点，因区间长度不宜超过30km并且尽可能考虑区间长度的均匀性区间的划分区间编码区间编码为6位字符，如下所示，前4位为路线编码，后2位为数字编号。

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＊＊数字编号可以不连续，同时为了使各政区同一路线的区间编码不重复，在建立路面管理系统前，应考虑对路线进行区间编码编号范围的分配。技术等级由于技术等级是划分区间的原则，在区间内技术等级是一致的。技术等级为2字符，取值范围见下表：代码公路技术等级代码公路技术等级10高速公路23三级一般公路11一级汽车专用公路24四级一般公路12二级汽车专用公路98等外公路22二级一般公路99其它公路4、路段编码

路段是里程桩参照系统的第三级，也是系统定义的最小长度单位。在路面管理系统中除了一些宏观数据如交通量、路况数据、评价分析结果等以外，都是以路段为单位进行存储和处理的。路段编码数据库主要包括路段编码、起止点桩号、长度、路面宽度、车道类型、路面等级等基本信息。

路段的划分路段的长度一般为1000m，通常以里程桩为界划分路段。当区间起点或终点桩号不为整公里时，路段长度可以不等于1000m。如下例所示：路段的划分路段编码路段编码为9位字符，其构成如下：

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＊其前6位为路段所在区间的区间编码；7-8位为数字编号，取值为00-99；第9位为备注位，用来表示道路复线、重复桩号及多车道数据等复杂路况，取值如下表所示：代码含义N或空白正常路段S复线R重复桩号1、2、3…多车道编码-上行A、B、C…多车道编码-下行车道类型代码及路面等级代码均为1位，取值如下表：代码车道类型1单车道2双车道4四车道6六车道9其它代码路面等级1高级路面2次高级路面3中级路面4低级路面9无路面5、公路主要构造物编码

公路的主要构造物包括桥梁、涵洞、隧道及渡口等。桥梁编码

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L＊＊＊

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＊＊＊＊＊＊其中1-4位为路线编号；5-8位为桥梁编号，若桥梁为公路铁路两用桥，“L”变为“J”；9位为扩充位，未扩充前一般充“0”；后6位为行政区划代码。另外桥梁性质、桥梁类型、结构形式等国标均有规定，不一一赘述，以下同。涵洞编码

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H＊＊＊＊

＊＊＊＊＊＊其中1-4位为路线编号；5-9位为涵洞编号；后6位为行政区划代码。隧道编码

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U＊＊＊

＊＊＊＊＊＊其中1-4位为路线编号；5-8位为隧道编号；后6位为行政区划代码。渡口编码

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D＊＊＊＊

＊＊＊＊＊＊其中1-4位为路线编号；5-8位为渡口编号；后6位为行政区划代码。6、面层、基层及土基结构编码在路面管理系统中，面层、基层及土基结构的编码，国标均有规定供参考。如GB920-89就规定了路面等级与面层类型编码。四、PMS数据库分类路面管理系统中的数据库，依据其在系统中的作用主要分为三类：原始数据库、中间结果库及分析结果库。原始数据库用于记录、存储系统的基本编码以及路况数据和资料；中间结果库用于存储系统运行产生的中间结果，是临时性的；分析结果库用于存储系统所产生的分析和决策结果，主要用来出报告、报表。原始数据库依其存储数据的性质分为两类：

静态数据库

静态数据库数据相对稳定，一般保持不变，包括：1）路线编码、2）政区编码、3）养管单位编码、4）区间编码、5）路段编码等动态数据库

动态数据库存储的数据依据路况的变化而变化，需要定期更新，包括：1）交通量数据、2）路面病害数据、3）路面平整度数据、4）路面弯沉数据、5）路面磨擦系数数据、6）处治历史数据等。三维数据库上述动态数据库的数据是随时间变化的，比如说路面弯沉，更新数据时，一般不是直接修改原数据表，而是新建弯沉数据表，这样同一路段具有不同时间的多个弯沉数据，这样做可以记录该路段弯沉变化情况从而进行对比分析，是很有必要的。关系型数据库一般是二维的，象上面这种情况等于是给数据库加上了一个时间轴，关系数据库加上时间维，这就构成三维数据库。五、PMS基本数据库

1、交通量数据库交通量数据以区间为单位存储有关交通量的数据。交通量数据可以分为两类：一类是交通量调查数据；另一类是交通量统计数据。2、路面病害数据

路面病害数据以路段为单位记录各个路段的路面破损情况，包括21种病害类型及根据病害面积和路段面积计算出的破损率等数据。

3、路面平整度数据路面平整度数据以路段为单位记录各个路段平整度的测点数据及由此计算出的累积路面平整度BI、国际平整度指数IRI等。4、路面弯沉数据库

路面弯沉数据库以路段为单位记录各个路段弯沉的测点数据及由此计算出的平均弯沉、方差及代表弯沉等数据。5、处治历史数据库

处治历史数据库以路段为单位记录各个路段的修建及处治历史数据。

6、宏观数据库

宏观数据库以年度为单位记录本省或本地区各个年度的宏观经济数据及公路里程数据等。7、综合数据库

综合数据库主要存储各个路段原始测试数据计算出的各种指数，如PCI和RQI等。综合数据库是一种分析结果库，主要提供数据给网级系统及项目系统进行分析处理。思考一：以上内容讲述了PMS数据库怎样组织数据！六、第二次全国公路路况普查数据结构2001年，交通部组织了第二次全国公路普查，涉及到的数据采集项目涉及面很全面，同时也使公路管理部门由此整理出一套比较完善的路况资料，这些资料可为我们建立路面管理系统提供很大的方便。下面是路况普查涉及到的数据采集项目，分7个采集子集，共有42张数据表：

1、路线概况集（16张）路线现状技术等级车道特征用地宽度平曲线纵曲线横断面断链重复里程不纳入里程的断头路段养护范围城管路段交叉路口绿化现状GBM工程文明样板路2、路基集（5张）路基现状路基左防护路基右防护路基左排水路基右排水3、路面集（6张）路面等级路面类型路面结构路面宽度路面现状路面病害4、主要构造物集（5张）桥梁概况桥梁现状涵洞状况公路隧道状况公路渡口5、沿线设施集（6张）交通管理设施交通安全设施公路服务设施公路管理设施地下管线设施公路收费站6、交通量集（1张）站点交通量7、沿线环境集（3张）公路定位控制点沿线村镇公路沿线地形

作业题：1、简述路线、区间、路段的定义，并谈谈三者之间的关系？2、简述里程桩定位参照系统与大地坐标定位参照系统之间有何异同，二者之间如何实现互相转化？第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理上述五条原因使实际与理论循环不同。4）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响1）余隙容积Vc的影响2）进排气阀及流道阻力的影响3）吸气预热的影响2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单