基于地鐵運營施工管理系統的資源沖突管理系統實現路徑

劉紀儉 沈小兵

(蘇州軌道交通集團有限公司運營分公司，215101，蘇州∥第一作者，工程師)

夜間施工組織是地鐵運營過程中的重要環節。地鐵運營施工計劃是在運營施工任務中協調各專業的施工，從而實現控制整個施工范圍與進度的目的。由于各專業系統需要資源的復雜性及施工要求的多樣性，在計劃過程中不可避免地會出現計劃與資源的各種沖突。包含沖突的計劃是不可實施的，必須對有沖突的施工計劃進行調整。因此，沖突檢測與計劃修正作為地鐵運營施工計劃優化的一個過程，是實施施工調度管理系統必不可少的重要功能。

本文以蘇州軌道交通實施的施工調度管理系統為例，在施工調度管理系統基本功能的基礎上，重點介紹地鐵施工計劃沖突檢測的基本原理，并對系統實現的方法進行初步探討。

1 施工管理現狀

蘇州軌道交通的施工調度管理，先匯總各施工部門提交的未來2周施工作業計劃和施工資源要求，再由總調所的施工計劃管理員檢查各施工作業的資源是否沖突，進而形成未來2周的《施工行車通告》。每周甚至每天，各施工作業部門會根據實際情況，調整施工作業計劃，并由施工計劃管理人員進行沖突檢查，形成新的《施工行車通告》。在這個過程中，施工計劃數量多，匯總核對資源工作量大，配合計劃協調多，施工資源占用情況沒有直觀的展現，不便于資源信息的共享與監視。因此，需要建立一套完整的系統統一調度和管理整個施工過程，實現安全高效生產［1］。

2 系統實施方案

任何一個組織管理通常都必須對如何向不同的活動分配資源的問題作出決策，以最好地達到組織的目標。在許多情況下，大量的資源必須同時分配到不同的生產活動中。這些活動會導致一些問題的產生，因為它們爭奪同一資源［2］。地鐵運營施工管理就是要找出這些施工活動的最佳組合。

2.1 規范地鐵運營施工類型

地鐵運營中施工組織過程主要涉及到“人、車、電”3個因素。資源的組合就是要避免這3個因素在同一時間、同一空間出現沖突。所有的活動是這些資源條件下的設備維修及作業等。蘇州軌道交通把所有的施工分為3大類，具體的類型定義見表1。

表1 蘇州軌道交通施工類型說明表

2.2 重新優化管理流程

首先，對部門填報的施工計劃與施工執行流程進行優化，再由，施工調度管理系統配合優化后的流程建立相關的控制規則。系統的整體業務流程如圖1所示。

圖1 施工調度管理系統業務流程

通過有效控制業務流程，每一項施工從計劃、執行到結束，每一步驟都有相應的記錄。各調度中心調度員、車站值班員、施工負責人，負責相應的請點、停送電作業管轄范圍和管轄職能，且操作分工明確。各節點間采用工作流的方式進行控制，有效保證相關工作連鎖控制，保證了施工安全［3］。

2.3 建立系統管理模型

2.3.1 正線作業區域管理模型

正線作業區域管理模型如圖2所示，區域劃分原則為一站一區間。圖2中，1A01為入段線，1A02為木瀆站上行線，1A03為木瀆站—金楓路站上行線，1C01為木瀆站交叉渡線。作業區域申報規則為:在輔助線施工時，必須申報輔線掛靠的正線區域。例如:要在1C01施工，必須申報1A03+1C01或1B03+1C01。出入段線施工較為特殊，1A01掛靠1A02，1B01 掛靠1B02。

2.3.2 A1 作業防護設置模型

A1類作業防護設置模型如圖3所示，防護區域生成規則為一站一區間。對于區間作業，共有4個防護站需要設置紅閃燈。如在金楓路站—汾湖路站區間進行作業，則相關的木瀆站、金楓路站、汾湖路站及玉山路站都需要設置紅閃燈。對于車站作業，共有3個防護站需要設置紅閃燈。如在汾湖路站區施工，則金楓路站、汾湖路站及玉山路站需要設置紅閃燈防護。

圖2 正線作業區域管理模型

圖3 A1類作業防護設置模型

2.3.3 車輛段作業區域管理模型

圖4 車輛段作業區域的管理模型

車輛段作業區域管理模型如圖4所示，作業區域劃分原則為“股道+道岔”。車輛段作業區域以股道和道岔進行劃分:股道由2個信號機定義開始和結束位置，股道以外的作業區域由道岔填充。1個道岔有3條腿，每條腿可能連接股道，也可能連接另一個道岔;兩個道岔連接處的軌道邏輯上分為兩段，每個道岔各一段。

2.4 建立資源沖突模型

圖5所示為各種施工資源的沖突模型，其規范了施工所需資源之間的沖突關系。系統基于這些原則建立相關的沖突規則庫，明確“人、車、電”3個要素相互沖突的邏輯關系。

2.5 沖突處理的算法

系統在人工檢測資源沖突的基礎上，提出了系統自動提示沖突的概念，將原來由人工處理的沖突，通過系統調用一個完備的沖突消解規則庫來解決，最終實現計劃資源沖突的提示修正。這種自動提示修正沖突的處理方式可有效提高計劃生成的效率，減少由人工操作帶來的安全隱患。其基本算法框架結構如圖6所示。

首先，將施工計劃從設備設施維修系統中集成過來;然后，使用沖突檢測規則庫對其進行沖突檢測，用以發現某日計劃中資源的各類矛盾沖突;再后，對檢測出的各種沖突進行簡單分類，并分別計算出沖突的資源;最后，計劃管理人員根據系統提示的相關類別進行確認，優化相關的計劃。沖突通常體現在時間沖突、作業區間沖突及用電資源沖突等。一個經過沖突檢測優化消除的計劃往往帶來新的狀態，如事件的時間或相互關系發生變化。這種變化有可能導致新的沖突，所以有必要重新進行沖突檢測［4］。因此，在計劃優化及計劃提報過程中，往往需要反復進行計劃修正和沖突檢測工作，直到沖突消除為止。

圖5 各種施工資源的沖突模型

圖6 計劃沖突檢測的基本算法框架

3 系統特點

該系統與行業同類系統比較具有如下特點:

(1)高效管理思想的實現。由于地鐵施工地點比較分散，人工管理需要大量的人力資源，效率效益非常低，并且容易產生施工事故。本系統可實現高效管理思想，提高施工管理效率，有效減少施工事故發生。

(2)有效集成工單計劃。施工計劃通過設備設施維修系統中的工單計劃集成，實現了設備設施預防性作業計劃、施工資源沖突檢查、發布行車通告、簽發作業令、請銷點及工單的完工報告等施工的全生命周期管理;可有效地將施工與設備數據統一，提高了設備數據匯總、分析和決策的效率。

4 結語

地鐵運營施工管理系統的沖突自動檢測功能將徹底打破傳統計劃沖突解決方法的局限，真正意義上提高計劃生成的效率和可靠性，有力地保證了施工安全。計劃沖突規則的建立是實現該功能的重點，還需在實踐中不斷總結和創新，以進一步完善。

［1］何志銘，羅妙堏，何志波，等.地鐵運營施工管理系統設計與實現［J］.現代計算機:專業版，2009(2):165.

［2］希利爾 F S，希利爾 M S.數據、模型與決策［J］.2版.北京:中國時代經濟出版社，2009:19.

［3］胡明利.施工管理軟件在南京地鐵中的運用［J］.科技創新導報，2011(25):126.

［4］郇佩，劉成軍.測控計劃的沖突檢測與自動修正［J］.載人航天，2010(2):26.