基于智能圖版的金義東施工沖突檢測模型的研究與實現(xiàn)

楊文銳 田豐 葉舒淵 何人杰

（金華市軌道交通集團運營有限公司 浙江省金華市 321000）

1 背景

傳統(tǒng)的施工調(diào)度管理模式以人工處理為主，通過紙質(zhì)文檔、辦公軟件、電子郵件等形式進行計劃的申報和匯集，定期召開施工協(xié)調(diào)會解決資源沖突問題并調(diào)整施工計劃。這種傳統(tǒng)的管理辦法難以排除人為因素對施工安全帶來的影響，施工計劃編制效率及施工作業(yè)組織效率都比較低[1]。

軌道交通的施工調(diào)度管理工作既是一套資源調(diào)度模式，也是一種安全管控手段，一般遵循“事前計劃，事中控制，事后分析”的基本模式。其中，事前施工計劃申報以及事中施工作業(yè)組織過程中，施工資源占用是否沖突會直接影響施工安全[2]。本文結(jié)合金義東市域軌道交通施工調(diào)度管理特點，通過信息化手段建立施工調(diào)度管理系統(tǒng)，定義施工計劃及實施的沖突檢測模型，確保施工安全并有效提升施工組織效率。

2 金義東市域軌道交通施工沖突檢測模型

2.1 定義施工管理資源

市域軌道交通施工管理資源一般集中在以下幾個方面：施工時間、線路占用、列車運行、供電條件、防護措施、施工配合。通過對施工調(diào)度管理涉及的所有管理元素進行整理和分析，從管理主體、人員、時間等方面抽象出施工管理資源并應(yīng)用到建模中。其中，管理主體包含施工涉及的空間及對象，通過定義可被加載沖突規(guī)則和運算方法的空間對象，形成施工管理資源，具體包括：正線包括區(qū)間、站線、輔助線、站臺；場段包括股道、道岔；以及供電分區(qū)、作業(yè)區(qū)域、地線等。

2.2 智能化施工資源圖版

通過對金義東市域軌道交通施工區(qū)域進行分解，在施工調(diào)度管理系統(tǒng)中設(shè)計施工資源圖版，實現(xiàn)施工資源占用的可視化。

在施工調(diào)度管理系統(tǒng)中填報施工計劃時，通過施工資源圖版選擇定位施工區(qū)域，系統(tǒng)自動關(guān)聯(lián)對應(yīng)的供電分區(qū)、地線等要素，按照區(qū)域?qū)?yīng)的狀態(tài)進行圖形渲染，直觀展示出施工資源的占用情況。因此施工計劃能夠直觀、規(guī)范選擇和指定作業(yè)區(qū)域，從而提高施工計劃填寫效率，避免差錯。

系統(tǒng)在停送電通知單、掛拆地線通知單、請銷點、調(diào)度命令單據(jù)審批時，通過不同的顏色實時體現(xiàn)正線、段場供電區(qū)域“是否帶電”的狀態(tài)；不同顏色實時顯示正線和場段作業(yè)區(qū)域的占用情況、封鎖情況和施工信息；實時體現(xiàn)地線的掛拆情況，作業(yè)區(qū)域為掛接狀態(tài)顯示地線標識。從而讓調(diào)度人員能直觀掌握全線線路狀況、施工狀況、供電狀況及防護狀況，為調(diào)度人員的快速準確判斷提供支持。如圖1 和圖2所示。

圖1：正線圖版

圖2：場段圖版

圖3：沖突檢測結(jié)果

3 沖突檢測模型

3.1 沖突檢測模型設(shè)計思路

施工資源沖突檢測具有非常重要的意義和毋庸置疑的必要性，而資源沖突的自動化檢測卻有多種不同的實現(xiàn)方式和一系列需要權(quán)衡利弊的選項。沖突檢測的設(shè)計要點在于找到檢測機制嚴謹性和靈活性的平衡點，以及線上自動處理和線下人工處理的緊密銜接。

安全第一的底線不可逾越，因此檢測機制必須具備嚴謹性，絕不允許出現(xiàn)漏檢、錯檢的情況；在確保安全的前提下，檢測機制需盡量兼顧使用者的便利性，不給施工計劃的編排工作帶來太多額外工作量。

計算機目前只適用于協(xié)助人工快速檢測和定位資源沖突所在，但不適用于代替人工進行資源沖突的解決，因為過于固化的業(yè)務(wù)規(guī)則可能會造成一些不能靈活處理的情況發(fā)生，反而降低了業(yè)務(wù)效率。因此，線上的資源沖突自動檢測和線下的人工協(xié)調(diào)解決必然存在銜接點，精細的設(shè)計能讓線上線下業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，既大幅提升了業(yè)務(wù)處理的效率，又保證了業(yè)務(wù)的全面性。

3.2 金義東市域軌道交通沖突檢測

金義東市域軌道交通的沖突檢測是基于智能化施工資源圖版實現(xiàn)的。通過施工調(diào)度系統(tǒng)定義沖突檢測模型并設(shè)置合適的檢測時機，對金義東市域軌道交通施工的各個環(huán)節(jié)進行全方位沖突檢測。從施工計劃填報、審批到作業(yè)組織的請銷點、停送電、掛拆地線，沖突檢測模型共包含了19 項沖突檢測項點，具體如表1。

3.3 金義東市域軌道交通沖突檢測模型的應(yīng)用與實現(xiàn)

在建立了精確的沖突檢測模型的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)通過規(guī)則配置檢測值和檢測項，實現(xiàn)施工負責人的沖突檢測，以及不同作業(yè)類型計劃針對不同的作業(yè)時間、作業(yè)區(qū)域和供電區(qū)域的沖突判定[3]。

計劃提報及審批時，系統(tǒng)調(diào)用沖突檢測引擎，自動判斷資源占用情況，自動檢測供電安排與作業(yè)區(qū)域是否相符，請/銷點站是否在作業(yè)區(qū)域內(nèi)，避免同一時間開車計劃與非開車計劃之間的沖突，在有沖突時能及時提醒用戶，無沖突后方可發(fā)布計劃。

沖突檢測模型依賴于作業(yè)時間、作業(yè)區(qū)域、供電分區(qū)3 類施工資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

其中，作業(yè)區(qū)域主要包括：

（1）線路：線路名稱、線路ID。

（2）站點：站點名稱、所屬線路、對應(yīng)圖版的ID。

（3）正線區(qū)域：區(qū)域名稱、所屬線路、區(qū)間類型、對應(yīng)圖版的ID、停送電防護區(qū)域、對線防護區(qū)域、區(qū)域狀態(tài)、運營狀態(tài)。

（4）車場區(qū)域：區(qū)域名稱、所屬線路、請點地點、銷點地點。

（5）車場元素：元素名稱、元素類型、元素狀態(tài)、元素描述、對應(yīng)圖版的ID。

供電分區(qū)主要包括：供電分區(qū)名稱、所屬線路、供電狀態(tài)、關(guān)聯(lián)正線區(qū)域、對應(yīng)圖版的ID、地線保護狀態(tài)。

基本的沖突檢測算法引擎的實現(xiàn)邏輯，定義了計劃A 的作業(yè)時間為T1=[startTime1:endTime1]，作業(yè)區(qū)域元素集合AREA1=[作業(yè)區(qū)域ID 的集合]，供電分區(qū)元素集合ELE1=[供電分區(qū)ID 的集合]；定義了計劃B 的作業(yè)時間為T2=[startTime2:endTime2]，作業(yè)區(qū)域元素集合AREA2=[作業(yè)區(qū)域ID 的集合]，供電分區(qū)元素集合ELE2=[供電分區(qū)ID 的集合];定義了沖突標記CONFICT=[0,0]，定義函數(shù)f(A,B)=A-B 表示A、B 兩個集合的交集，|A|表示A 集合元素的數(shù)量。

第一步：比較作業(yè)時間是否沖突：|f(T1,T2)|>0 成立時，則說明作業(yè)時間有沖突；

第二步：在作業(yè)時間沖突的情況下，比較作業(yè)區(qū)域是否有交集：當f(AREA1,AREA2)!=?，且|f(AREA 1,AREA2)|!=|AREA1|!=|AREA2|時，則說明作業(yè)區(qū)域有重疊，沖突的區(qū)域為f(AREA1,AREA2)，修改沖突標記CONFICT=[1,0]；

第三步：在作業(yè)時間沖突的情況下，比較供電區(qū)域是否有交集：當f(ELE1,ELE2)!=?，|f(ELE1,ELE2)|!=|ELE1|!=|ELE2|時時，則說明供電區(qū)域有重疊，沖突的區(qū)域為f(ELE1,ELE2)，若作業(yè)業(yè)區(qū)域有重疊，則沖突標記修改為CONFICT=[1,1]，否則，修改沖突標記為CONFICT=[0,1]；

作業(yè)防護區(qū)域與供電防護區(qū)域沖突檢測算法與上述類似，當所有檢測項都檢測完畢后，對沖突檢測標記進行判斷，若|f(CONFICT,[1])|>0,則說明有沖突，算法返回沖突檢測結(jié)果。如圖 3所示。

計劃執(zhí)行時，系統(tǒng)逐一檢測沖突條件，檢測無誤后方可批準請/銷點。

停送電、掛拆地線時，系統(tǒng)逐一檢測沖突條件，檢測無誤后方可進行操作。

此外，沖突檢測圖板可以直觀展示發(fā)生沖突的區(qū)域，實時監(jiān)控圖板可以展示各線路各資源的實時狀態(tài)和占用情況，對于調(diào)度人員，可查看當前各資源的實時狀態(tài)，加快處理時間，提高施工作業(yè)組織效率，提高施工組織工作的智能化管理水平。

3.4 金義東市域軌道交通沖突檢測特點

金義東市域軌道交通應(yīng)用了可視化接地系統(tǒng)掛拆地線，以便更精準把控掛拆地線時的人身安全。目前金義東段場部分區(qū)域采用人工掛地線和可視化地線結(jié)合的雙重防護機制，沖突檢測模型對該情況進行了適應(yīng)性調(diào)整。系統(tǒng)中將段場作業(yè)區(qū)域的地線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分為可視化地線和人工地線，對于人工地線和可視化接地同時存在的區(qū)域，沖突檢測模型對兩類地線都進行檢測，當同一區(qū)域兩類地線狀態(tài)都為拆除時，系統(tǒng)才更改供電分區(qū)的地線保護狀態(tài)，以確保施工作業(yè)組織的安全進行。

4 結(jié)束語

確保施工作業(yè)環(huán)境及人員安全是施工調(diào)令管理的核心工作。經(jīng)實踐檢驗，通過在施工調(diào)度系統(tǒng)中建立沖突檢測模型，以施工一覽圖的形式統(tǒng)一管理視圖、共享過程信息，并應(yīng)用于金義東市域軌道交通施工作業(yè)組織管理工作中，能夠輔助各級管理者實時監(jiān)控各項施工作業(yè)的實施進程與安全因素的管控狀態(tài)，有效減輕金華軌道施工人員管理負擔，實現(xiàn)金義東市域軌道交通施工作業(yè)的集中指揮、統(tǒng)籌控制，保障了金義東市域軌道交通施工作業(yè)的安全性、有效性、正確性。