基于地鐵運(yùn)營施工管理系統(tǒng)的資源沖突管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)路徑

劉紀(jì)儉 沈小兵

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

夜間施工組織是地鐵運(yùn)營過程中的重要環(huán)節(jié)。地鐵運(yùn)營施工計(jì)劃是在運(yùn)營施工任務(wù)中協(xié)調(diào)各專業(yè)的施工，從而實(shí)現(xiàn)控制整個(gè)施工范圍與進(jìn)度的目的。由于各專業(yè)系統(tǒng)需要資源的復(fù)雜性及施工要求的多樣性，在計(jì)劃過程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)計(jì)劃與資源的各種沖突。包含沖突的計(jì)劃是不可實(shí)施的，必須對有沖突的施工計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。因此，沖突檢測與計(jì)劃修正作為地鐵運(yùn)營施工計(jì)劃優(yōu)化的一個(gè)過程，是實(shí)施施工調(diào)度管理系統(tǒng)必不可少的重要功能。

本文以蘇州軌道交通實(shí)施的施工調(diào)度管理系統(tǒng)為例，在施工調(diào)度管理系統(tǒng)基本功能的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹地鐵施工計(jì)劃沖突檢測的基本原理，并對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的方法進(jìn)行初步探討。

1 施工管理現(xiàn)狀

蘇州軌道交通的施工調(diào)度管理，先匯總各施工部門提交的未來2周施工作業(yè)計(jì)劃和施工資源要求，再由總調(diào)所的施工計(jì)劃管理員檢查各施工作業(yè)的資源是否沖突，進(jìn)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(yè)部門會(huì)根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)整施工作業(yè)計(jì)劃，并由施工計(jì)劃管理人員進(jìn)行沖突檢查，形成新的《施工行車通告》。在這個(gè)過程中，施工計(jì)劃數(shù)量多，匯總核對資源工作量大，配合計(jì)劃協(xié)調(diào)多，施工資源占用情況沒有直觀的展現(xiàn)，不便于資源信息的共享與監(jiān)視。因此，需要建立一套完整的系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度和管理整個(gè)施工過程，實(shí)現(xiàn)安全高效生產(chǎn)［1］。

2 系統(tǒng)實(shí)施方案

任何一個(gè)組織管理通常都必須對如何向不同的活動(dòng)分配資源的問題作出決策，以最好地達(dá)到組織的目標(biāo)。在許多情況下，大量的資源必須同時(shí)分配到不同的生產(chǎn)活動(dòng)中。這些活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致一些問題的產(chǎn)生，因?yàn)樗鼈儬帄Z同一資源［2］。地鐵運(yùn)營施工管理就是要找出這些施工活動(dòng)的最佳組合。

2.1 規(guī)范地鐵運(yùn)營施工類型

地鐵運(yùn)營中施工組織過程主要涉及到“人、車、電”3個(gè)因素。資源的組合就是要避免這3個(gè)因素在同一時(shí)間、同一空間出現(xiàn)沖突。所有的活動(dòng)是這些資源條件下的設(shè)備維修及作業(yè)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(yōu)化管理流程

首先，對部門填報(bào)的施工計(jì)劃與施工執(zhí)行流程進(jìn)行優(yōu)化，再由，施工調(diào)度管理系統(tǒng)配合優(yōu)化后的流程建立相關(guān)的控制規(guī)則。系統(tǒng)的整體業(yè)務(wù)流程如圖1所示。

圖1 施工調(diào)度管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

通過有效控制業(yè)務(wù)流程，每一項(xiàng)施工從計(jì)劃、執(zhí)行到結(jié)束，每一步驟都有相應(yīng)的記錄。各調(diào)度中心調(diào)度員、車站值班員、施工負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)相應(yīng)的請點(diǎn)、停送電作業(yè)管轄范圍和管轄職能，且操作分工明確。各節(jié)點(diǎn)間采用工作流的方式進(jìn)行控制，有效保證相關(guān)工作連鎖控制，保證了施工安全［3］。

2.3 建立系統(tǒng)管理模型

2.3.1 正線作業(yè)區(qū)域管理模型

正線作業(yè)區(qū)域管理模型如圖2所示，區(qū)域劃分原則為一站一區(qū)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(yè)區(qū)域申報(bào)規(guī)則為:在輔助線施工時(shí)，必須申報(bào)輔線掛靠的正線區(qū)域。例如:要在1C01施工，必須申報(bào)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(yè)防護(hù)設(shè)置模型

A1類作業(yè)防護(hù)設(shè)置模型如圖3所示，防護(hù)區(qū)域生成規(guī)則為一站一區(qū)間。對于區(qū)間作業(yè)，共有4個(gè)防護(hù)站需要設(shè)置紅閃燈。如在金楓路站—汾湖路站區(qū)間進(jìn)行作業(yè)，則相關(guān)的木瀆站、金楓路站、汾湖路站及玉山路站都需要設(shè)置紅閃燈。對于車站作業(yè)，共有3個(gè)防護(hù)站需要設(shè)置紅閃燈。如在汾湖路站區(qū)施工，則金楓路站、汾湖路站及玉山路站需要設(shè)置紅閃燈防護(hù)。

圖2 正線作業(yè)區(qū)域管理模型

圖3 A1類作業(yè)防護(hù)設(shè)置模型

2.3.3 車輛段作業(yè)區(qū)域管理模型

圖4 車輛段作業(yè)區(qū)域的管理模型

車輛段作業(yè)區(qū)域管理模型如圖4所示，作業(yè)區(qū)域劃分原則為“股道+道岔”。車輛段作業(yè)區(qū)域以股道和道岔進(jìn)行劃分:股道由2個(gè)信號機(jī)定義開始和結(jié)束位置，股道以外的作業(yè)區(qū)域由道岔填充。1個(gè)道岔有3條腿，每條腿可能連接股道，也可能連接另一個(gè)道岔;兩個(gè)道岔連接處的軌道邏輯上分為兩段，每個(gè)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(guī)范了施工所需資源之間的沖突關(guān)系。系統(tǒng)基于這些原則建立相關(guān)的沖突規(guī)則庫，明確“人、車、電”3個(gè)要素相互沖突的邏輯關(guān)系。

2.5 沖突處理的算法

系統(tǒng)在人工檢測資源沖突的基礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)自動(dòng)提示沖突的概念，將原來由人工處理的沖突，通過系統(tǒng)調(diào)用一個(gè)完備的沖突消解規(guī)則庫來解決，最終實(shí)現(xiàn)計(jì)劃資源沖突的提示修正。這種自動(dòng)提示修正沖突的處理方式可有效提高計(jì)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(jié)構(gòu)如圖6所示。

首先，將施工計(jì)劃從設(shè)備設(shè)施維修系統(tǒng)中集成過來;然后，使用沖突檢測規(guī)則庫對其進(jìn)行沖突檢測，用以發(fā)現(xiàn)某日計(jì)劃中資源的各類矛盾沖突;再后，對檢測出的各種沖突進(jìn)行簡單分類，并分別計(jì)算出沖突的資源;最后，計(jì)劃管理人員根據(jù)系統(tǒng)提示的相關(guān)類別進(jìn)行確認(rèn)，優(yōu)化相關(guān)的計(jì)劃。沖突通常體現(xiàn)在時(shí)間沖突、作業(yè)區(qū)間沖突及用電資源沖突等。一個(gè)經(jīng)過沖突檢測優(yōu)化消除的計(jì)劃往往帶來新的狀態(tài)，如事件的時(shí)間或相互關(guān)系發(fā)生變化。這種變化有可能導(dǎo)致新的沖突，所以有必要重新進(jìn)行沖突檢測［4］。因此，在計(jì)劃優(yōu)化及計(jì)劃提報(bào)過程中，往往需要反復(fù)進(jìn)行計(jì)劃修正和沖突檢測工作，直到?jīng)_突消除為止。

圖5 各種施工資源的沖突模型

圖6 計(jì)劃沖突檢測的基本算法框架

3 系統(tǒng)特點(diǎn)

該系統(tǒng)與行業(yè)同類系統(tǒng)比較具有如下特點(diǎn):

(1)高效管理思想的實(shí)現(xiàn)。由于地鐵施工地點(diǎn)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(chǎn)生施工事故。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高效管理思想，提高施工管理效率，有效減少施工事故發(fā)生。

(2)有效集成工單計(jì)劃。施工計(jì)劃通過設(shè)備設(shè)施維修系統(tǒng)中的工單計(jì)劃集成，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備設(shè)施預(yù)防性作業(yè)計(jì)劃、施工資源沖突檢查、發(fā)布行車通告、簽發(fā)作業(yè)令、請銷點(diǎn)及工單的完工報(bào)告等施工的全生命周期管理;可有效地將施工與設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)一，提高了設(shè)備數(shù)據(jù)匯總、分析和決策的效率。

4 結(jié)語

地鐵運(yùn)營施工管理系統(tǒng)的沖突自動(dòng)檢測功能將徹底打破傳統(tǒng)計(jì)劃沖突解決方法的局限，真正意義上提高計(jì)劃生成的效率和可靠性，有力地保證了施工安全。計(jì)劃沖突規(guī)則的建立是實(shí)現(xiàn)該功能的重點(diǎn)，還需在實(shí)踐中不斷總結(jié)和創(chuàng)新，以進(jìn)一步完善。

［1］何志銘，羅妙堏，何志波，等.地鐵運(yùn)營施工管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.現(xiàn)代計(jì)算機(jī):專業(yè)版，2009(2):165.

［2］希利爾 F S，希利爾 M S.數(shù)據(jù)、模型與決策［J］.2版.北京:中國時(shí)代經(jīng)濟(jì)出版社，2009:19.

［3］胡明利.施工管理軟件在南京地鐵中的運(yùn)用［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011(25):126.

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