养护站点布设及系统开发需求分析-(修复的).doc

1.引言
近年来我国公路交通事业得到了快速的发展，高速公路的里程不断延伸，根据交通部规划，2010年我国新建高速公路达到2.4万公里以上，总里程达到6.5万公里，规划确定的国家高速公路网采用放射线与纵横网格相结合的布局形态，构成由中心城市向外放射以及横连东西，路面等级也不断提高，随之而来公路的养护工作将占到主导地位。随着交通量的迅速增长，养护管理作为公路管理中非常重要的一个环节, 是保证道路质量及保障公路安全、快速、舒适、畅通的基础同时公路养护的难度越来越大 ，要求越来越高。这对公路养护管理部门来说无疑是一场严峻挑战。
公路养护管理是公路建设的延续和发展，对公路使用功能的发挥起着重要的保障作用。随着国家公路网结构的日趋完善，养护管理在整个公路系统中的主导地位将逐渐建立起来。机械化程度高的公路养护站点将在我国的高速公路养护工作中起到越来越重要的作用。合理的设置养护站点位置，能够有效地节约养护成本，提高养护设备的利用率，从而提高公路养护的整体质量和技术水平。当前在高速公路养护站点的选址方面，缺乏一个经济适用、科学有效的辅助决策依据。站点的设置主要由管理部门根据经验来决定，往往不能充分发挥机械设备的效益，最大限度地满足养护任务应急性要求，同时养护的经济性也有待进一步提高。怎样合理设置养护站点的个数及位置，保证养护设备利用率最大，养护效率最高，是完成公路养护任务的前提。因此如何利用信息技术开发一套“养护站点合理布局系统”就显得十分重要。
1.1编写目的
本需求的编写目的在于研究高速公路养护站点合理布设以及应用系统的开发。
本需求的预期读者是与高速公路养护站点合理布局系统软件开发有联系的决策人，开发组成员，让高速公路的养护实现信息化，支持本项目的领导和公司人员，软件验证者。
1.2项目背景
项目名称：高速养护站点合理布设以及应用系统的开发
本项目是陕西省交通厅的科技项目，由陕西省高速公路建设集团公司、长安大学及陕西省交通建设集团公司共同承担。预期用户为陕西省高速公路养护管理部门的决策人员。
本系统是基于B/S三层结构模型的在线管理系统。在Windows操作系统下，采用ASP.NET技术和Visual Studio2005开发平台，语言使用.NET应用的首选语言C#，后台使用SQL Server 2005数据库作数据支持。
1.3定义
台账：明细记录表，是企业为了加强某方面的管理、更加详细地了解某方面的信息而设置的一种辅助账簿。
辅助决策系统：为行业研究机构以及政府部门提供决策依据，起到帮助、协助和辅助决策者的目的。
1.4参考资料
[1]陕西省交通厅.陕西省交通厅科技项目可行性研究报告, 2008.12
[2]金卓.高速公路养护站点布设及设备配置研究[D] ．长安大学，2009
[3]交通部. 关于公路养护管理暂行规定[S] ．2004.5
[4]我国高等级公路养护管理存在问题及解决对策. 郭鑫,崔刚（黑龙江省密山市公路管理站）
[5]高速公路养护管理手册，人民交通出版社出版，2002
[6]2008年中国交通运输部公路建设研究报告[Z] ，2008，11
[7]交通部规划研究院．国家高速公路网规划[Z] ，2004，09
[8]吴永平．机械化养护作业的技术经济评价模型[J] ．长安大学学报，2002，09
[9]陈荫三，焦生杰等．公路养护工程机械配置标准[J] ．筑路施工与施工机械化，2004，02
[10]金卓.高速公路养护站点布设及设备配置研究[D] ．长安大学，2009
[11] 汪洋—高速公路养护站点合理布局系统的设计与开发.长安大学.2010
[12]算法设计与分析基础（第二版）清华大学出版社。

2.项目概述
2.1开发意图
(1)在一定区域的告诉公路网内，确定若干个养护站点的最优配置，并对养护站点进行合理的分级和配置，使得在一个较长的年限内，区域中养护站点能够充分满足高速公路养护工作的应急性和经济性的要求；
(2)为了各站点配备的养护设备更具针对性，提高养护质量和效率；
(3)为了机械设备的管理更完善，提高设备利用率；
2.2应用目标
以高速公路养护站点的合理布局为主要内容，根据高速公路路基、路面、桥梁、隧道等的养护任务、病害处治方案和工艺，配置适当的养护设备，根据路网养护规模的应急性和经济性要求，分析并提出路网养护中养护站点的分级配置，以及各级站点的功能和作用，在分析并在总结国内外前沿研究及应用成果的基础上，对高速公路的养护站点合理布局、特别是三级站点的布设及配置等问题进行分析研究，旨在为我国高速公路养护站点布局、养护设备的配置和管理提供一个数字化、信息化的辅助决策、管理平台。主要应用对象为负责高速公路的管理人员，管理部门。通过本软件，帮助管理人员利用计算机，合理方便地设立养护站点及配置养护机械，简单方便地查阅保存报表及档案，用来确定兼顾经济和效率等的养护方案。
2.3产品功能
在高速公路养护站点选址时，首先根据养护任务的不同，将站点分成三个级别，使用不同的选址模型得出各站点的合理位置。根据用户提供的待建养护站点区域相关数据，以及复选信息自动计算出相应的三级站点并给出与之相关的机械设备配置建议。复选信息主要考虑到三个方面对于养护站点设置的影响。包括地形地貌，气候，交通量及类型。三个选项可任意组合。这样在选址的时候就可以考虑到不同地区的实际情况，给出合理的三级站点布设位置及机械配置建议。然后在其基础之上计算出一级站点和二级站点位置及各自相对应的机械配置建议。并能够收集、鉴别、存储、维护、使用、传输公路养护机械设备所需的数据，自动统计并生成设备管理的所有报表、账册及档案，对设备台帐、卡片等技术档案进行计算机管理，具有合理化、高效化的特点，并具备一定的辅助管理决策的功能。因地制宜的配置方案不但提高了机械的利用率，避免出现设备盲目配置出现的设备闲置等现象。最重要的是提升了高速公路养护质量与效益。
3.数据描述
3.1静态数据
包括各种养护机械设备的编号，名称，生产厂家，养护半径，机械等参数
3.2动态数据
处理文件及记录。包括输入和输出数据。如养护站点的地理位置，地形地貌，气候，交通量及类型，养护机械的数量等。
3.3数据库介绍
本系统采用Microsoft SQL Server 2005作为数据库管理系统（DBMS）， 它是一个全面的数据库平台，使用集成的商业智能 (BI) 工具提供了企业级的数据管理。SQL Server 2005 数据库引擎为关系型数据和结构化数据提供了更安全可靠的存储功能，可以构建和管理用于业务的高可用和高性能的数据应用程序。它为用户带来了强大的、熟悉的工具，同时减少了在从移动设备到企业数据系统的多平台上创建、部署、管理及使用企业数据和分析应用程序的复杂度。

3.4数据字典
数据字典是结构化分析方法的一个有力工具，它对数据流程图中出现的所有数据元素给出逻辑定义，是在数据库设计时用到的一种工具，用来描述数据库中基本表的设计，主要包括字段名、数据类型、主键、外键等描述表的属性的内容。有了数据字典，使数据流程图上的数据流、加工和文件能得到确切的解释。
（1）登陆表
此表存放操作人员的信息
字段名
描述
定义
类型
管理员
对网站进行管理，在后台工作
管理员=5{字符串}10
Text
登陆者
网站的使用者，可以进行选址及管理报表
登陆者=5{字符串}10
Text
权限
不同的用户享有不同的权限
权限=[管理员︱普通登陆者]
Text
密码
管理员和用户的登录密码
密码=5{字母或数字}10
Text

（2）账号资料表
此表存放操作员工详细信息表
字段名
描述
定义
类型
账号
登录时的口令
账号=5{字母或者数字}
Text
姓名
登陆者的真实姓名
姓名=2{字符}7
Text
性别
男或者女
性别=字符
Text
职务
担任的职务
职务=2{字符}7
Text
角色
管理员还是普通员工
角色=2{字符}7
Text
密码
员工的登陆密码
密码=5{字母或数字}10
Text
密码效验
效验码
密码效验=4{字母或数字}6
Text
手机
注册登记手机号
手机=11{数字}15
Text
传真
登记的传真号码
传真=10{数字}12
Text
Email
电子邮箱
Email=10{字符}20
Text
邮政编码
所在地区的邮编
邮编=5{数字}7
Text
通讯地址
联系地址
通讯地址=数字+字符
Text
备注
补充
备注=数字+字符
Memo

（3） 历史养护记录信息表

字段名
描述
定义
类型
路线编号
养护路段在养护系统中的编号
路线编号=5{字母或者数字}
Text
路线名称
养护路段的名称
路线名称=5{字符}10
Text
养护站点编号
此站点在养护系统中的编号
养护站点编号=5{字符}
Text
养护站点名称
此站点的在养护系统名称
养护站点名称=5{字符}10
Text
养护开始日期
此站点历史养护的开始时间
养护开始日期=2{数字}7
Text
养护结束日期
此站点历史养护的结束时间
养护结束日期=2{数字}7
Text
养护站点类别
养护站点属于几级站点
养护站点类别=5{字母或数字}10
Text
养护原因
路段破坏原因
养护原因=11{字母或数字}15
Text
养护范围
养护过程中涉及的范围
养护范围=10{字母或数字}20
Text
养护费用
养护总共用去的费用
养护费用=2{数字}7
Text
经费来源
养护经费的来源
经费来源=5{字符}10
Text
质量评定
养护质量等级
邮质量评定=5{字母或数字}7
Text
养护单位
完成养护的公司
养护单位=5{字符}10
Text
监利单位
监利名称
监利单位=5{字符}10
Text
备注
补充
备注=数字+字符
Memo

（4）养护站点选址表
此类表存放养护站点的信息
名字
描述
定义
位置
三级站点选址方案表
三级站点的具体选址建议
三级站点选址表=站点级别+地理位置
输出到打印机
二级站点选址方案表
二级站点的具体选址建议
三级站点选址表=站点级别+地理位置
输出到打印机
一级站点选址方案表
一级站点的具体选址建议
三级站点选址表=站点级别+地理位置
输出到打印机

（4）养护设备配置表
此类表存放养护站点的设备配置信息
名字
描述
定义
位置
标准配置表
高速公路养护机械配置标准建议
标准配置表=站点级别+灾害类型+灾害原因+机械种类
输出到打印机
特色设备配置表
根据站点选择自动生成的因地制宜的机械配置建议
特色配置表=序号+名称及型号+数量+功率+其他参数＋生产厂家+价格+预计工作时间+效率
输出到打印机

（４）设备档案表
此表存放设备的档案信息
名字
描述
定义
位置
设备列表
设备的详细记录
设备列表＝设备编号＋名称＋规格型号＋发动机号＋底盘编号＋生产厂家＋购入日期＋使用时间＋原价＋设备状态
输出到打印机

3.5数据流图
(1)整体数据流模型：

（2）登陆数据流图

登陆成功

身份验证
用户名及密码

登陆失败

(3）养护机械特色配置数据流图

气候
地形
病害类型

通行能力
交通量及其类型
特色设备配置单

作业效率
作业质量
作业量和 强度

（4） 设备管理数据流图

（5） 报表管理数据流图

4.养护站点的布设及其选址

4.1养护站点的分级原则
根据高速公路的养护任务及要求，本文把养护站点分为三个级别，分别是一级站点、二级站点和三级站点。由于各级站点养护的侧重点不同，所以配置的设备也不尽相同，主要目的是能够及时地修复和解决公路出现的各种病害。从实际的调研中得到，一级站点的设立主要考虑经济性，二级站点的设立主要考虑应急性，三级站点的设立主要考虑便捷性。它们的职能与特征见下表4.1所示。
表4.1 各级站点的职能与特征
站点
侧重点
数量
设备存放周期
机械化程度
针对角度
反应速率
一级站
经济性
少
长
高
宏观
快
二级站
应急性
适中
短
高
功能
快
三级站
便捷性
多
短
低
设施
慢
1、一级站点的经济性分析
根据实际调研发现，一级站点所需要考虑的侧重点是经济性原则。所谓经济性原则在路网养护工作中主要体现于养护综合成本最小化，因此就有必要将影响养护成本的因素分析清楚。通过系统的归纳，可以将影响因素分为固定费用和可变费用两大类，具体见下表4.2所示。
表4.2 养护成本影响因素表
费用类型
费用名称
主要费用
主要说明
固定费用
站点设置费
是
站点土地、建筑、设备等

可变费用
人工费

工人工资、工资性补贴、福利费等
材料费

在养护作业过程中耗用的原材料
运输费
是
养护工作中运输所需物资，其中包括施工物料、养护设备所产生的直接费用

其他直接费

其他直接费是指直接费以外的施工过程中发生的直接用于养护作业的费用，包括冬、雨季、夜间施工增加费、施工辅助费、高原地区施工增加费等。
续表4.2
费用类型
费用名称
主要费用
主要说明

可变费用

现场经费

否
现场经费是指养护作业企业为施工准备、组织和管理施工生产所发生的全部施工间接费支出，包括基本管理费用和临时设施费、主副食运费补贴、职工探亲路费、职工取暖补贴、工地转移费。
在路网一定的情况下，站点的设置数量为一个不定值。如果设点个数少，单位路段中平均分配站点的设置费用少，随之设备及混合料的运输费增加;如果设点个数多，则站点的设置费随之增加，单位路段平均分配站点设置费大，而设备及混合料的运输费小。另外站点的布局是否合理也会影响到运费的变化。在上述养护成本中，人工费、材料成本费，机械使用费，随养护里程的增长而线性增加，可视为可变费用；运输费跟养护里程并无明显的直线比例增长关系，而是取决于养护中心位置的布局情况，可视为可变费用；对于养护中心设置费一般为固定的值，当养护中心数目和机械配置确定以后，这个费用就是个常数。其他直接费和现场经费一般按照直接费的百分比计取，所以也是一个变化值，可视为可变费用。
以养护段长度为养护规模研究的变量，分析每公里养护作业时的成本构成。对于养护成本中的固定费用在单位长度养护成本中可按养护里程进行摊销，养护里程越长，这部分固定成本在每公里养护成本中的摊销费越小；但是不是养护里程越长，每公里路面施工成本就越低呢？情况并非如此，因为每公里养护成本中养护材料运输费是随养护里程增加而增加的变量。因此，存在一个最佳养护里程，能使每公里养护成本趋于最小化。
综上所述，养护段长度是影响养护中心规模经济性的主要因素，养护中心设置费和材料运输费是影响养护单位成本的主要费用因素。养护站点的设置个数与费用的关系如图4.1所示。
B
A
C
总费用
站点设置费
运输费用
养护站点个数m
费用

图4.1 养护站点个数与费用关系图
在路网一定的情况下，养护站点的设置个数为一可变值。养护站点设置数多，则设置费增加，单位路段摊销的设置费大，而养护材料的运输费相对变小；在极限的情况下，如果在每个养护需求点都设置养护站点，那么养护材料的运输费将等于零；设置数少，则单位路段摊销的养护站点设置费少，但养护材料的运输费明显增加。图中所示的各条曲线上的点仅对于m是整数的时候有意义，最小费用解出现于曲线C的最低点附近。
（1）站点设置费用
养护站点是高速公路养护工程必不可少的机构。由于高速公路养护是一项永久性的工作，养护中心的位置是固定的，通过固定点向一个合理的经济范围辐射。因此，必须根据高速公路网的特点合理的选择养护站点的设置个数及位置。目前养护站点正向大型化发展，养护站点的设置费也越来越高，从而此项费用在很大程度上决定着该养护规模经济性的发挥。站点设置费的组成
站点设置费由以下几个部分组成:
(1)机械设备搬运转移费；
(2)站点征地及平整费用；
(3)辅助设施费用；
(4)基础建设费用；
(5)配置机械设备费用；
(6)参加施工人员的待工费；
总费用 A=+++++
站点的设置费用依据养护设备养护能力的大小不同而变化，养护能力越大所需的相关费用越多，然而在养护设备种类及数目确定的情况下，站点的设置费用基本上为常数。
（2）设备及材料运输费
设备及混合料运输费
根据养护任务需求，准备相应的设备和材料，混合料经拌和设备加工后，由自卸运输车运至养护现场。计算设备及混合料运输费，首先要确定运输单价。实际施工中，混合料运输费Fl,是以每吨公里运价为依据确定料的运输费用。
可将任意路段养护费用简单的表示为:F=k*P*L
k为设备及混合料的运输费率；
P表示路面全部养护所需设备及混合料总量；
L表示养护路段全部所需设备及混合料运输的平均运输距离，即可认为是由站点至养护段的最短路距离。
计算养护材料运输费，需要确定运输单价。在《公路工程施工概算预算编制办法》中对此作了规定：实际施工中，运输费是以每吨每公里运价为依据确定每车料的运输费用，或者以台班价格计费。所以运输费率的计算公式：
K=p/4vw （2.2）
其中： K：运输费率，单位为（yuan/t.km）
p：车辆的台班价格，每台班按8h计算；
v：车辆平均运输速度，单位为（km/h）；
w：车辆载重量，单位是（t）
2、二级站点应急性分析
当恶劣天气、自然灾害或者重特大交通安全事故等突如其来时，如何快速恢复高速公路的安全、畅通，这对公路路政管理部门来说无疑是一场严峻挑战。因此，怎样合理的设置高速公路养护站点，使其在恶劣天气、自然灾害、突发事件等发生时，能够具有快速的反应能力和高效的执行效率，就显得很有必要了。
本文提出的站点分级建立的思想中，二级站点主要侧重于应急性原则。站点的应急性是指当突发事件(包括自然灾害、交通事故等影响高速公路网正常运作的事件)出现时，养护中心能够迅速并顺利投入抢险救援工作，快速高效、及时有序地向事故、受灾地及时提供充足的应急设备和物资，做好高速公路突发事件的救援工作，确保高速公路安全运营，最大限度地降低由突发事件造成的人员伤亡和财产损失。
根据2009年4月交通部颁发的《公路交通突发事件应急预案》中的相关要求表明，为了切实加强公路交通突发事件的应急管理工作，提高突发事件预防和应对能力，控制、减轻和消除公路交通突发事件引起的严重社会危害，及时恢复公路交通正常运行，保障公路畅通。要求当高速公路突发事件、自然灾害发生时，应急抢险队负责人在15分钟内要进入指挥位置，40分钟以内赶赴现场指挥；救援人员需要在30分钟内到达现场进行救援工作；常用救援设备需在2小时内到达事发地点，大型设备需要在2小时内准备就绪，事发后5小时内到达现场参与救援工作。
由于二级站点要兼备应急性的考虑，因此它的选址决策对于应急管理至关重要。这是由于将养护站点置于合理的位置，不仅可以降低成本，而且还能够保证提供物资和应急设备的时效性，从而避免更大的损失发生。
3、三级站点便捷性分析
三级站点要求侧重于便捷性原则，可以从两方面体现出来。一方面是三级站点的设置数量多，另一方面是它的工作任务所决定的。它主要是完成日常巡查、绿化、清扫任务及一些突发性的事件，例如冬季除冰、除雪等，作业范围小。
4.2养护站点功能及其任务
4.2.1.三级站点功能及其任务
三级站是规模最小的养护站点，它是公路养护网络中的最小单位。其功能位置处于公路养护的下游，一般存放的设备种类、数量少，不存放原材料。所存放的设备可以完成日常巡查、绿化、清扫任务及一些突发性的事件，例如冬季除冰、除雪等，作业范围小。
三级站具备如下一些基本功能:
①巡视功能
为及时掌握路面的技术状况，必须对路面进行经常性的检查与巡视。路面上是否有明显的坑槽、裂缝、拥包、沉陷、松散、泛油、波浪、麻面、冻胀、翻浆等病害，及其危害程度和趋势。一旦发现上述病害，应立即通知上级站点处理。检查路面上是有可能损坏路面或妨碍交通的堆积物，并立即清除。

②清扫功能
及时清除路面上的垃圾和杂物，保持路面良好的卫生状况。随时清捡隔离栏、中央隔离带及边坡上的白色垃圾。及时清除路面(桥面)的积水，防止道路损坏。
4.2.2.二级站点的功能及其任务
二级站所负责的养护任务主要有:
麻面、啃边、脱皮、拥包、沉陷、车辙、波浪搓板、泛油、磨光、翻浆、冻胀。
二级站是具有一定规模的养护站点。它是公路养护网络中的中转站，也是实施养护管理的重要设施之一。其功能位置处于公路养护的中游，一般存放的设备种类、数量较少。除去特殊情况，二级站不存放养护任务所需原材料。所存放的设备可以完成路面日常养护及小修任务及一些突发事件。二级站采用“点对点”的运送方式，其作业范围较大，为本地区的最终养护点服务。
4.2.3．一级站点的功能及其任务.
一级站是规模最大的养护站点。它是公路养护网络中的枢纽，也是实施养护管理的重要设施之一。其功能位置处于公路养护的上游，一般存放的设备种类、数量较多，并且存放一些养护任务所需的原材料。所存放的设备及材料可以完成路基病害、路面中大修、桥涵、隧道及交通设施养护任务及一些灾害突发事件，也可以作为二级站、三级站的设备和原料供应处。一级站具有多目标源、多养护种类、多频次的养护功能。因为多目标源、多种类才能实现保管、运送设备的规模化、规范化，节约费用。一级站一般采用“点对面”的运送方式，其作业范围大，为本地区的二级站和最终养护点服务。一级站具备如下一些基本功能：
①集散功能
一级站凭借其在养护网络中的枢纽地位和拥有的各种先进的设施设备，将原本分散的资源都集中到一起。
②衔接功能
通过设备和原料的运送到二级站或养护需求点，客观上起到了养护传输链的衔接作用，在其间形成了相互沟通的机会。
③运输功能
一级站拥有一定规模的运输工具。根据所服务地区的养护任务需求，把原料和设备在规定的时间内运送到低级站或养护需求点。与此同时，一级站也可以把各个任务所需的多种设备进行有效地组合，形成经济合理的处治公路病害方式。
④储存功能
为了顺利而有序的完成运送设备的任务，一级站要兴建仓库并配置一定数量的仓储设施，用于存储设备。比如保温设备，便于冬季一些机械设备的启动性能等。
一级站所负责的养护任务主要有:
①路基类:路基坍滑、滑坡、崩塌、高填土路基沉陷、软土地基加固。
②路面类:沥青路面 面层普遍性或大范围病害的集中处理、严重病害的处理(如大型龟裂、重度横缝及纵缝等)、路面稀浆封层养护、路面基层缺陷、整段路面改善、
路面整段加铺面层、重大自然灾害造成路面损坏的修复。
③桥涵类:混凝土裂缝、伸缩缝破损、混凝土破损剥落、钢筋锈蚀、支座病害。
④隧道类:衬砌裂缝、地表水下渗、地下水或围岩水入侵、冻融。
⑤交通设施维修保养:交通标志养护、交通标线养护。
⑥灾害防治类。

4.3养护站点选址相关理论基础
区域公路网作为一个整体，在平面上所显示出来的图形，可以简化为以路线连接(通过)的县市为节点，两点间的道路为边线的网络图式。公路网的网络图式，是由节点和线条组成。由于节点的位置，主要取决于区域内各县市的地理位置，一般不会有较大变动，而线条是表示公路的基本走向(包括现有公路和规划公路)。公路的平面线形实际上是迂回曲折的，但在网络图式中将其取为直线。网络图式中的线条，可以按照实际情况分别注明其里程。这样我们就可以用图的方法来表示路网。
4．3.1.图论基础
图论(Graph Theory)是数学的一个分支。它以图为研究对象，研究项点和边组成的图形的数学理论与方法。图论中的图是由若干给定的顶点及连接两顶点的边所构成的图形，这种图形通常用来描述某些事物之间的某种特定关系，用点代表事物，用连接两点的线表示相应两个事物间具有这种关系。
图、节点和边:图是由一些节点和连接这些节点的边组成的，也就是点与边的某一集合，一般记为G=(V, E)。其中图中的点称为节点，一般用 (i=1,2... ,n)表示，图中的边一般用 ( j=1,2--- ,n)表示。
端点、关联边:设边E，是图G中连接节点和节点的一条边，则称节点和节点是的两个端点，同时称边是节点和节点的关联边。
相邻:如果节点和节点与同一条边相关联，则称节和点相邻;若边和边有同一个端点，则称边和边相邻。
4．3.2路网形式
由于各个地区的自然环境、社会及经济发展程度的不同，公路路网的形式也各不相同。典型的路网形式有三角形、放射形、并列形、树权形等。
1、三角形:规模相当的重要城镇之间的直达交通。
2、放射形:中心城镇与外围郊县、周围城镇之间的交通。
3、并列形:平行的几条干线分别联系着一系列的城镇。
4、树权形:公路网中的最后一级，从干线公路分叉出去的支线公路。
4.3.3最短路问题
最短路问题是图论理论的一个经典问题。寻找最短路径就是在指定网络中两结点间找一条距离最小的路。最短路不仅仅指一般地理意义上的距离最短，还可以引申到其它的度量，如时间、费用、线路容量等。在路网养护中，为节约养护成本和提高站点在路网中的辐射范围。设备及混合料的运输应当选择站点所在位置到需求点所在位置之间的最短路径，即当站点设于某一供应点，为某一路段的需求点养护时，所经过的路线必须是两者之间的最短路时，所需的运费才可能最小，所以首先要找出任意供应点与需求点间的最短路。
Dijkstra算法和Floyd算法是两个最经典的求解方法。Dijkstra算法是著名的单起点最短路径算法，Dijkstra算法一般用于解决权值为正的情况下的两点之间最短路问题，该方法简便易行，但对于复杂的情况求解效率不高或无法求解。如要求计算图中任意两点之间的最短路问题，该方法求解的复杂度将增加O(倍。而且存在负边权时，则无法求解。
Floyd算法却可解决复杂问题，而且当其权值为负时，可以探测网络中的负圈。Floyd算法通过一系列n阶矩阵来计算一个n顶点加权图的距离矩阵： D(0),D(1),…,D(k-1),D(k), …,D(n)
每一个这种矩阵都包含了所讨论的矩阵在特定路径约束下的最短路径的长度。明确地说，矩阵D（k）（k=0,1,2…，n）的第i行第j列的元素等于从第i个顶点到第j个顶点之间所有路径中一条最短路径的长度，并且路径的每一个中间顶点的编号不大于k。具体来说，这一系列矩阵从D(0)开始，该矩阵不允许他的路径中包含任何中间顶点。所以D(0)就是图的权重矩阵。该序列的最后一个矩阵D(n)中，包含了能够以所有n个顶点作为中间顶点的全部路径中最短路径的长度，因此它就是我们打算求的距离矩阵。
其具体的算法步骤如下：
(1)对一个有n个顶点的图G，将顶点用n个整数（从1到n）进行编号。把G的权邻接矩阵W作为距离矩阵的初值，讲D改为D(0)，即D(0) =(dij(0))n×n=W，其中

则权邻矩阵中第i行第j列的元素表示从点到点的不经过任何中间
点的最短路的路长。
(2) D(1) =(dij(1))n×n，其中dij(1)=min{ dij(0)，di1(0) +d1j(0)}是从vi到vj的只允许以v1作为中间点的路径中最短路长度。
(3) D(2) =(dij(2))n×n，其中dij(2)=min{ dij(1)，di2(1) +d2j(1)}是从vi到vj的只允许以v1，v2作为中间点的路径中最短路长度。
(n)D(n) =(dij(n))n×n，其中dij(n)=min{ dij(n-1)，din(n-1) +dnj(n-1)}是从vi到vj的只允许以v1，v2，…，vn-1作为中间点的路径中最短路长度， ，即是从 vi到vj中间可插入任何顶点的路径中最短路的长度，因此 D(n)即是最短距离矩阵。
Floyd算法步骤
(1)k=0,对于所有节点i和j，令=j，=0（可认为=0）,=（若节点i和j之间没有连线，认为）
(2) k=k+1。对于所有节点i和j，若≤+,=,=；否则令=；=+。
（3）如果k=n，结束。否则转（1）。
4.3.4时间限制性约束条件
（1）技术性时间限制约束条件
技术性时间限制是指在运输沥青混合料的过程中，由于一些技术约束条件控制的混合料最长运输的时间。根据沥青路面养护时对混合料温度的控制要求，可以得出混合料在运输过程中的最长允许时间，从而得到该时间的最大的运输路程。
根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004)中对于普通沥青混合料的施工温度有着明确规定。沥青路面养护中沥青混合料的温度特性，对施工质量影响重大，它潜在地控制着生产规模、工艺流程等。养护单位考虑经济的角度，还应该结合混合料运输车的保温条件，把沥青路面养护施工的温度控制作为约束条件，对养护站点中的拌和站沥青混合料的供料范围进行限制。
影响沥青混合料主要考虑运输时间因素。混合料温度在运输过程中的损失，通常与运料汽车在运输中的运输时间成正比关系。通常养护站点与养护需求点距离较大，受外部因素影响较大，因此控制沥青混合料在运输过程中的运输时间是温度控制的重要环节。根据己有资料可以得到技术性时间限制的表达式如下:

Tc：拌合站出料温度(℃) ；
Ts：要求的摊铺施工温度(℃) ；
ε：运输过程中的温降系数（℃/min）；
Vy：运输车辆平均运料速度（km/h） ；
th：技术时间限制（h）；
从而可以得到最大技术限制运距=
式中：---沥青混合料技术限制的运输距离（km）；
---运输车辆的平均运输速度（km/h）。
（2）规定性时间限制约束条件
规定性时间限制约束条件是指在病害或紧急情况发生时，养护队伍到达养护需求点的最长规定时间。根据当地养护管理部门对病害处治时间控制要求，可以得出养护设备运输过程中的最长允许时间，从而得到该时间的最大的运输路程。
本文规定规定性时间限制为，从而可出最大规定时间限制运距的表达式为:
=
式中:—设备及原料最大规定时间限制的运输距离(km)；
—运输车辆的平均运输速度(km/h)。
综上所述，进一步可以得出时间限制约束条件为技术性时间限制t*和规定性时间限制中的最小值，其表达式为:
t=min{}
而最大限制运距为
=t
4.4.养护站点选址模型
4.4.1.三级站点选址模型
三级站点选址数据流图
路段地形

三级站点的选选址方案
气候条件

交通量及类型

根据2004年交通部颁布的《关于公路养护管理暂行规定》里的介绍，公路养护机构（养护道班、养护中心）建议其管养范围为20~40Km，高速公路养护机构建议其养护为60~100Km，以上标准仅为参考数据，各地应根据当地公路养护的实际需求，适当调整养护机构的管养范围。
三级站点的便捷性，是由它的设置数量与工作内容所体现的，它所做的都是日常基础性工作。
陕北地区（高原为主）
关中地区（平原为主）
陕南地区（山地为主）
气候干旱，冬季严寒，有沙漠气候特征
温带季风气候，四季分明，温度适中
亚热带的气候风貌，降水明显，湿度较同纬度地区相对偏高，冬季温暖湿润
陕北地区气候条件比较恶劣，每50~70Km设置一个养护站点
关中地区三级清扫绿化较为方便，每70~100km设置一个养护站点
陕南地区三级清扫绿化较为方便，每70~100km设置一个养护站点

4.4.2.一级站点选址模型
一级站点是高速公路养护站点中最顶级站点，为二三级站点提供原材料，同时用于处理较大的高速公路病害，因此一级站点一般设置在高速公路经过的城市和车流量较大的县城。

4.4.3.二级站点选址模型
4.4.3.1选址模型的建立
设养护需求点集为F={F1，F2，…，Fm}，Fi(i=1，2，…，m)为养护需求点；S={S1，S2， …，Sn}为养护站点集，Sj(j=1，2，…，n)为养护站点。tij表示从养护站点Sj到达养护需求点Fi之间的最短时间。考虑到各个需求点Fi的养护内容，对于养护需求点Fi规定其时间限制期为ti 。
假设对于任意的Fi∈F称Ni={ j | tij ≤ ti ，j=1，2， …，n}为可为养护需求点Fi服务的养护站点集。
考虑各个养护需求点出现病害或紧急事件的等级不同，需要养护站点的数目也不同，对于养护点i，如果发生病害时，需要能在规定的时间限制期ti到达的养护站点数至少为bi ，定义一个系数矩阵 ：
，
则选址模型为

其中：

4.4.3.2贪婪启发式算法
步骤如下：
（1），；
（2），，则无可行解，结束。否则转（3）；
（3）对于，如果，则，，，。如果，则，对于所有，计算；
（4）如果，转（6），否则转（5）；
（5）选择，以使，则，，。对于，如果，则。对于所有的，计算；
（6）将S中的元素按照降序排列，依次取出，如果对本文提出的数据所有，，则令，，则S就为最优解。
4.4.3.3.选址计算流程图
综合上述的模型和求解过程，得出二级站点选址计算流程图如下图2.2所示：

图2.2 二级站点选址计算流程图

5.功能需求
5.1养护站点的布设
（1）规格说明
输入（I）
加工（P）
输出（O）
1.养护站点待建区域的主要城市点信息。
2.养护区域的病害类型地貌，气候，交通量及类型选项选择。

通过各种模型对应的求解方法进行计算

各级站点的设置个数与位置
（2）解释说明
为了计算出应该设立养护站点的个数及位置，需要先将待建区域的相关信息输入到系统之中。首先根据需要设立养护站点的级别，选择相应的标签。然后选择待建立养护站点的备选点，再勾选与待建区域相应的地貌，气候，交通量及类型等复选信息。
由于三级站点所做的都是日常基础性工作，站点数量大，工作内容相对稳定，所以对它的便捷性要求高。二级和一级站点都是在三基站的基础上选择出来的，所以三级站点的确立对整个养护业务来说举足轻重。在确定的被选区域中包括地形地貌，气候，交通量及类型等三个小模块。
（3）功能
根据选择和输入所要设置养护站点区域的相关参数，由系统自动运算后给出分级站点（一级站、二级站、三级站）合理的个数及位置。
5.2站点的设备配置
（1）规格说明
输入（I）
加工（P）
输出（O）
各区域内影响养护机械配置的具体参数
通过养护机械配置标准及机械
养护机械配置参考单
（2）解释说明
为了得到针对性强的养护机械配置单，需要先将具体