施工方案智能管理系统的研究和实施
ＲＴ＆Ｅ
第２４卷 第１２期
２８铁道运输与经济 RAILWAY TRANSPORT AND ECONOMY
施工方案智能管理系统的研究和实施
Abstract: During the transport production, the infrastructures such as track,bridge and signaling, etc. need to be routinely maintained and repaired in order
to ensure a healthy condition. The construction plan is one of the foundations for routine traffic control and construction work of engineering division. The preparation, establishment, examination and implementation of construction plan are key link for facility maintenance. With the development of computer technol-ogy and the application of train graph generated by computer, it becomes nec-essary and feasible to apply intelligent management to construction plan by computer and bring it into full play in routine transport production.
Key words: construction plan; intelligent; management system; computer application; visualization
文章编号：１００３－１４２１（２００２）１２－００２８－０３
中图分类号：Ｕ２９－３９
文献标识码：Ａ
王彦栋１，肖云１，周磊山２，乐逸祥２
（１．哈尔滨铁路局 运输处，黑龙江 哈尔滨 １５０００６；
２．北方交通大学 交通运输学院，北京 １０００４４）
摘 要：在铁路运输生产过程中，线路、桥梁、信号等基础设施需要进行
日常维修和养护，以确保设备状态良好，满足运输生产的需要。施工方案是行车调度日常指挥和施工单位进行施工作业的依据之一，施工方案的提报、编制、审核、实施是基础设施维修的重要环节，随着计算机技术的发展与微机编制列车运行图系统的应用，采用计算机对施工方案进行智能化管理，并在日常运输生产中发挥作用不仅十分必要而且是可行的。关键词：施工方案；智能；管理系统；计算机应用；可视化
１问题的提出
随着铁路的大面积提速，铁路行车
设备施工更加频繁，施工的安全保障显得特别重要。２００１年哈尔滨铁路局影响行车设备的施工达１５０００项，其中绝大多数都是通过施工方案下达的。哈尔滨铁路局的施工具有工期短、数量大、
Ｓｔｕｄｙ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｐｌａｎｓ
ＷＡＮＧ Ｙａｎ－ｄｏｎｇ１，ＸＩＡＯ Ｙｕｎ１，ＺＨＯＵ Ｌｅｉ－ｓｈａｎ２，ＹＵＥ Ｙｉ－ｘｉａｎｇ２
（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ， Ｈａｅｒｂｉｎ Ｒａｉｌｗａｙ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ， Ｈａｅｒｂｉｎ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ １５０００６，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｔｒａｆｆｉｃ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ， Ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４，Ｃｈｉｎａ）
运输管理自动化
集中于４—１０月份等特点，对运输生产造成很大干扰。运输部门要根据施工方案，提前进行车流疏解，制定运输组
织办法和安全措施；施工单位要根据方案安排具体施工时间，安排机械运用、路料组织、人力调配等；其他相关部门要根据方案的要求，做好与施工单位的配合、协调。因此，施工方案对全铁
路局的运输生产、行车安全和施工任务
的完成都有较大影响。但目前手工编制施工方案的方法对加强施工组织工作的管理存在一些难点问题，如：手工编制工作量大、时间长，内容格式不统一；二次排版印刷，错、漏问题多；列车运行指示条件不明，用语不统一；对枢纽和分界口不能统筹兼顾、合理衔接；运用部门日常对施工项目的掌握不方便。针对存在的问题，设计一个施工方案计算机智能管理系统可实现全铁路局范围内施工管理的技术化、科学化。
２关键技术问题
利用计算机管理施工方案，并不是
简单的基于施工方案的文件管理和文字处理，而是要实现全铁路局施工方案的提报、编制、汇总、排版印刷的微机化管理，智能化查询，站段、铁路分局、铁路局三级网络传输，网上资源共享、施工方案的优化等功能，并与微机编制列车运行图系统接口，提取列车运行图系统中的基础数据，根据施工单位提报的影响范围进行智能判断，自动完成列车运行指示条件，实现施工方案中列车抽线、确定封锁时间的智能化处理，做好安全卡控，减少由于施工方案编制错误给运输工作带来的影响。因此，该系统不仅要具有实用、方便的特点，还要解决计算机智能化管理的目标和可视化表现的模式等问题，归纳起来主要有下述关键技术问题。
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⑴建立良好的人机交互界面，具有人工智能特点的施工方案编制功能。要充分考虑施工单位、车站、铁路分局应用人员的计算机水平和设备条件，操作界面要简单明了，具有实时提示、记忆、记忆恢复和快速录入排版等特点。
⑵网络决策数据结构的设计。该系统不仅要与计算机编制列车运行图系统接口，而且要将施工方案的结果在网上交互，各铁路分局、站段通过互联网可进行查询、修改、合并，以及进行施工方案对运输组织的影响分析。
⑶分析各种基础数据间的关系，建立计算机可以处理的管理模式。
⑷施工影响范围自动分析的算法设计。
⑸分析结果的可视化表示方法。根据施工地点、时间、影响范围，自动生成列车运行指示条件，实现列车抽线、封锁时间，并且在运行图和车站、区间的平面图上以明显的标示来提醒现场的技术人员。
３系统的设计和实现
３．１系统的构成
根据现场需求和分析，系统主要由３个子系统和相应的模块组成，见图１。
⑴施工方案管理子系统。该系统在电子表格Ｓｐｒｅａｄ ３．０的基础上进行二次开发，使系统主界面既具有一般电子表格清晰、简单易用等优点，同时具有
针对施工方案编制的特点，专门设计的
表格框架和实时提示功能，系统界面非
常友好。通过对各种施工共性的提取，
进行施工方案的分类管理，用户可通过
分类检索和查询快速定位。编制施工
方案可选用手工编辑、选择编辑、拷贝
编辑和智能填充等多种手段。也可以
将各相应的施工计划进行合并，如将各
站段的施工计划和并成铁路分局的施
工计划，将各铁路分局的施工计划和并
成铁路局的施工计划，并且将铁路局的
总施工计划方案保存到数据库中。
⑵施工影响分析子系统。该系统
是将提取的施工方案与运行图系统中
的列车、车站和区间数据进行智能分
析，提示出该施工方案对列车运行、车
站作业的影响，并且分别在列车运行
图、车站调度平面图和全铁路局路网平
面图中以显著的提示符号表示出来。
⑶施工方案网上发布子系统。该
系统将数据库中的施工方案通过互联
网以Ｗｅｂ浏览的方式向所有用户开放，
并且提供多种查询手段和基层站段施
工方案的验证。
３．２系统数据管理模式的研究
该系统不同于一般的信息管理系
统，具有人工智能的特点，需要分析施工
方案对日常运输生产的影响，因此系统
的基础数据非常庞大，主要包括３部分。
⑴运行图的基础数据：车站、区
间、路网和列车等数据。
⑵施工方案的基本数据和它们之
间的相互关系。
⑶智能提示和记忆数据。
针对这一特点，该系统采用二进制
数据文件和数据库相结合的数据管理
模式，将一些有关基础数据调入后存为
二进制文件，并将智能提示和记忆的数
据保存为二进制文件，在系统启动时读
入内存，使进行施工方案分析和用户操
作的实时提示时，大大提高系统运行效
率。对于大规模的施工计划方案数据，
即可保存为二进制数据，又可保存在数
据库中，这样既可方便地进行分类管
理，用户也可通过互联网对数据库进行
访问，保证系统的稳定和安全。
３．３数据结构的设计和基础数据相互
关系的分析
系统的数据结构设计包括：施工计
划数据结构设计和提示、记忆信息数据
结构设计。
数据结构设计既要尽量减少数据
的冗余，又要包括尽可能多的必要信
息。在施工计划的数据结构中，不仅
要包括施工种类、时间、日期、内容、单
位及负责人等数据项，还要包括施工
地点（所属的线名、车站或区间、上下
行方向、里程、道岔列表等），这些数据
是分析各施工方案之间的关系和快速
自动推算施工方案对行车影响的必要
条件，否则施工方案将只具有文字处理
的能力。
提示、记忆数据结构中不仅要包括
提示的信息字符串，还要包括所属的提示
信息种类、索引等，这样在不同施工方案
的编制过程中，可快速检索出施工种类的
提示和记忆信息库，并且实时地定位找出
正确的提示信息和进行记忆恢复。
各种基础数据之间的相互关系主
要包括：施工方案和运行图基础数据间
的关系；施工方案和施工方案间的关
系；施工方案和提示记忆信息之间的
关系等。通过建立相互间的关系表，可
将系统的多种基础数据组合成一个有
机的整体，以施工方案为核心，通过这
些数据间的关系，可以自动推算出施工
方案对行车的影响；可以快速检索并准
运输管理自动化
施工方案智能管理系统的研究和实施王彦栋等
图１ 施工方案智能管理系统构成示意图
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３０数据库的数据改变时，必须将变化的数据向上传送到铁道部的服务器中，对于重要数据要立即传送，一般数据可按更新周期传送。数据传送时，必须传送不相同部分，以保证数据库的一致性和完整性，这些可以通过ＯＲＡＣＬＥ快照实现。另外，在铁路局服务器中也可存放一些不必向部级服务器中传送的数据，如管内临客数据、通勤车数据等。
在编图中对分布式数据库进行远程查询访问时，需要配置好管理服务器服务和连接的ｔｎｓｎａｍｅｓ．ｏｒａ文件并创建一个数据链接。当一个数据链接被ＳＱＬ语句引用时，ＯＲＡＣＬＥ会在远程数据库打开一个会话，并在那里执行ＳＱＬ语句，随后数据被返回，并且会
话保持打开状态，以供下次使用。
此外，在实现列车运行图分布式数据库网络访问前，还应作好网络监听程序配置，配置网络服务名和网络协议等一系列准备工作，从而实现物理网络的连通和服务器级的连通，以保证在网络上对数据进行安全，可靠的访问。
在列车运行图系统中，各数据库服务器可扩展为独立的分布式数据库管理系统，而各编图中心是由一个应用服务器和通过局域网连接的一组客户机组成，各客户机能通过应用服务器存取列车运行图系统中，各编图中
心数据库服务器上的数据。显然，这种分布式数据库服务器结构，通过集中实现了编图数据的共享，通过抽象实现了编图数据的独立性，给编图用户提供了一个总的、聚合的、惟一的
数据集合，方便了对各铁路局数据的访问和共享，同时又兼顾了全路和铁路局两个层次编图的整体性和独立性，实现了集中与分散的统一。采用三层体系结构使整个系统的结构十分灵活，减少了通讯费用，提高了数据的可用性，使编图和调图应用系统更加稳定可靠。
＂参考文献：
［１］ 西南交通大学等院校． 全路列车运行图 信息系统总体规划［Ｒ］． 成都：西南交 通大学，１９９８．
［２］ 丁铖． Ｏｒａｃｌｅ８／８Ｉ数据库系统管理［Ｍ］． 北京：人民邮电出版社，２００１．
＂
＂ 收稿日期：２００２－０７－０３＂ 责任编辑：林 欣＂
确地给出提示信息和进行记忆恢复；可以进行施工方案的检查、校对、合并以及查询等。
３．４施工方案影响范围的分析
施工方案对行车的影响主要体现为施工设备与列车运行径路之间的关系。当某项设备处在施工状态时，该设备是非运用的，所有经由该设备的行车作业都将受到影响。
根据图论的原理，以车站为顶点，以区间为边设计了宏观层的路网结构图；以轨道电路的绝缘节、岔心、曲线交点、到发线中心点为顶点，节点间连接的最短轨道线路为边设计了微观层的车站、区间平面图，并且以微观图为基础对各联锁要素（包括股道、站线、道岔、交叉渡线、信号机等）进行信息化处理，以道岔及交叉渡线的顶点阻塞方法为限制条件，根据最短径路的算法原理，自动进行列车运行径路的计算。然后根据施工方案所要维修的设备集合跟同一时间段内列车运行径路的联锁要素所包含的设备集合求交集，就能获得该施工方案将对哪些车次产生干扰影响。由于这里涉及到比较复杂的优化求解算法，限于篇幅，将另著文专门阐述。３．５系统分析结果可视化的方法
用图形化的界面显示施工对行车
的影响直观、易懂，同时可比用抽象的文本、数字数据包含更多有用的信息，有利于现场的铁路技术人员对施工作业的影响进行分析，以做出有效的行车调整。针对铁路现场人员的素质和计算机水平，将施工影响在列车运行图、车站调度台平面示意图以及铁路局路网上，以图形界面进行可视化设计显得更为重要。施工方案的影响分析结果，在列车运行图上主要是对被影响的车次进行标记，以显著的颜色重画运行线，并且提示技术人员进行列车抽线或者施工封锁；在全铁路局路网图中的显示是在宏观节点图中对所有施工进行标记，指示施工所在的具体位置（车站或区间里程），并且配以辅助的说明文字，将施工影响的列车、时刻等显示出来；在车站调度台平面图上的显示是在微观节点图中将设备的状态标记为施工状态，然后将因该设备不可用所影响到的列车运行径路，以及需要调整的列车等信息在平面图上以辅助性提示文字显示出来。这使车站调度员能够很清楚地了解每日车站的施工情况，以及施工方案对本站作业的影响。
４系统的实施
施工方案编制子系统和施工影响
分析子系统，以及与计算机编制列车运行图系统的接口都已经在Ｗｉｎｄｏｗｓ 平台下用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋ ６．０开发实现，服务器端数据库采用的是ＳＱＬ Ｓｅｖｅｒ ２０００，施工方案网上发布子系统则采用ＡＳＰ．ＮＥＴ开发实现，并且已经从２００２年６月开始，在哈尔滨铁路局实施应用。该系统的开发和实施为贯彻落实铁路局“以信息为前提、以控制为手段、以管理为核心、以‘三基’为根本”的安全思路，为顺利完成各项运输生产任务奠定了坚实的基础。
＂参考文献：
［１］ 周磊山，马建军等．计算机编制网状线 路列车运行图方法研究［Ｊ］ ．铁道学报， １９９８（５）．
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［４］ 杨家广，杨长贵． 计算机图形学（新版）， 清华大学出版社，１９９５．
收稿日期：２００２－０９－１５ 责任编辑：林 欣＂
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运输管理自动化
施工方案智能管理系统的研究和实施
王彦栋等