摘 要

近30年来，我国公路交通运输系统得到了前所未有的发展。与此同时，我国公路安全运营状况不容乐观，道路交通事故的发生率和数量都在逐年的大幅度提高。如何在公路设计或改建阶段，通过分析评价，改进和完善公路几何设计，以减少公路本身可能引起的安全隐患、有效地保证公路的安全性，具有十分重要的研究意义。交通部颁布的《公路项目安全性评价规范》中以运行速度作为公路安全性评价的一个主要指标。利用预测的运行速度对公路路线的安全性进行评价。本文在此基础上设计实现了全景式公路设计与安全分析系统。

本文首先讨论了全景式公路设计与安全分析系统的开发背景，明确了全景式公路设计与安全分析系统的目标、研究内容和拟解决的关键技术问题。接着详细阐述了系统的功能性需求与非功能性需求，并按照软件工程的思想和设计理念，采用UML等工具完成了系统的功能建模，给出了系统的用例模型。

在需求分析的基础上，对全景式公路设计与安全分析系统的架构进行了设计，提出了全景式公路设计与安全分析系统的技术架构和功能架构。在架构设计的基础上，完成了全景式公路设计与安全分析系统的模块设计。接下来借助Visual Studio 2010等开发工具完成了系统的功能实现，主要包括速度计算、数据分析、图表、辅助等四大功能模块的实现。系统的试运行情况表明，所开发的全景式公路设计与安全分析系统不论在功能需求，还是在性能需求等方面，均满足用户的需求。

关键词：运行速度计算；数据分析；安全性评价

Abstract

The road transportation system in China has been developing by leaps and bounds in the past 30 years, while the security situation of which is not very optimistic. As the number of the traffic accidents have increased greatly year by year, it's of great significance to improve the road geometric design through analysis and evaluation during the construction phase to reduce security risks caused by the road itself and ensure the security effectively. The evaluation norms of road safety issued by the Ministry of Transport regard operating speed as a major indicator of road safety evaluation, which is used for the road to do safety evaluation. On that basis, here comes the design and implementation of a panoramic road design and safety analysis system.

First of all, this thesis, which is based on the discussion of the developing background of the panoramic road design and safety analysis system, has outlined the object of the system, the content to be studied as well as the key technology problems which remain to be solved. Then, it elaborates the functional and non-functional requirements of the system, and presents a systematic use-case model by using the unified modeling language according to the idea and design thought of software engineering.

Based on the requirement analysis, we make sure of the system's architecture design and put forward the technical architecture and the functional architecture. And on the base of what have been done, the thesis accomplished the modular design of the road design and safety evaluation system. Next, this thesis focuses on function implementations including the operating speed module, the data analysis, the diagram and the auxiliary module through Visual Studio 2010. Finally, the trial operation has proved that the road design and safety evaluation system is able to meet the needs of users in both functional requirements and performance requirements.

Keywords: Calculation on operating speed; data analysis; safety evaluation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 主要研究内容 2

1.4 本文组织结构 2

第2章 系统需求分析 3

2.1 系统概述 3

2.1.1 业务术语说明 3

2.1.2 目标 3

2.1.3 运行环境 4

2.1.4 条件限制 4

2.2 数据描述 4

2.2.1 静态数据 4

2.2.2 动态数据 4

2.2.3 数据库描述 5

2.2.4 数据采集 6

2.3 功能需求 6

2.3.1 功能划分 6

2.3.2 功能描述 6

2.4 性能需求 7

2.4.1 数据精确度 7

2.4.2 时间特性 7

2.4.3 适应性 7

2.5 运行需求 8

2.5.1 用户界面 8

2.5.2 故障处理 8

2.6 本章小结 8

第3章 系统设计与实现 9

3.1 总体设计 9

3.1.1 需求概述 9

3.1.2 软件结构 9

3.1.3 开发环境 12

3.2 速度计算模块 12

3.2.1 单元划分 12

3.2.2 运行速度计算 15

3.3 数据分析模块 18

3.3.1 功能描述 18

3.3.2 业务算法流程 18

3.3.3 限制条件 18

3.3.4 界面 19

3.4 图表模块 26

3.4.1 运行速度曲线图样式管理 26

3.4.2 运行速度曲线图样式明细 27

3.4.3 运行速度计算表 28

3.4.4 运行速度曲线图 29

3.5 辅助模块 31

3.5.1 特征点桩号 31

3.5.2 导出漫游数据 32

3.6 本章小结 32

第4章 系统测试与运行 33

4.1 测试环境 33

4.2 功能测试报告 33

4.2.1 运行速度模块测试报告单 33

4.2.2 数据分析模块测试报告单 36

4.2.3 图表模块测试报告单 38

4.2.4 辅助模块测试报告单 41

4.3 测试结论 42

4.4 本章小结 42

第5章 总结与展望 43

5.1 总结 43

5.2 展望 44

参考文献 45

致谢 46

绪论

课题研究背景

公路是交通运输基础设施系统中重要的组成部分，在国民经济发展中起着不可替代的作用。近30年来，我国公路交通运输系统得到了前所未有的发展。据统计，截至2015年底，全国公路通车总里程达457万公里，其中高速公路里程突破12万公里，稳居世界首位。资料表明，在公路建设持续发展的同时，我国公路的安全运营状况并不乐观，道路交通事故的发生率和数量都在逐年的大幅度提高[^[1]]。交通事故在给国家和人民生命财产造成巨大的经济损失的同时，还严重破坏了公路的基本服务功能，无法保障国民最基本的出行安全需求，危及社会的正常运转效率[^[2]]。

研究表明，约1/4的交通事故是由于“人”与“道路/环境”的不协调而引发的[^[3]]。正基于此，在我国交通基础设施建设快速发展的同时，大量的公路项目设计、建设和运营，对项目的设计与管理质量提出了更新更高的要求，迫切需要采用更加先进的可视化设计与安全分析技术对项目进行更为形象的管理、表达和分析[^[4]]。公路项目的安全性评价已被提升到一个全新的高度。2016年1月，原有的《公路项目安全性评价指南》升格为《公路项目安全性评价规范》（JTG/T B05-2015）。该规范颁布后，公路项目的安全性评价将成为公路项目设计中不可缺的一部分，如充分应用可有效降低公路设计中的安全隐患。