鐵路工程施工組織智能化提升關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用

解亞龍 劉紅良 李禎怡 聶現(xiàn)會(huì) 耿重陽(yáng) 陳志

1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081；2.北京經(jīng)緯信息技術(shù)有限公司，北京 100081

鐵路建設(shè)屬于大型基建項(xiàng)目，具有建設(shè)周期長(zhǎng)、施工難度大、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高、協(xié)調(diào)關(guān)系復(fù)雜等特征，施工組織管理的水平也直接影響到工程進(jìn)度、質(zhì)量、安全等建設(shè)目標(biāo)。目前我國(guó)鐵路工程施工組織編制及管理仍處在較低水平，施工組織管理中存在計(jì)劃編制難、審查難、跟蹤難、調(diào)整難等問(wèn)題。

我國(guó)一些學(xué)者對(duì)施工組織進(jìn)行了研究。胡民等［1］提出施工組織設(shè)計(jì)編制、審查和動(dòng)態(tài)管理的要點(diǎn)。曹政國(guó)等［2］論述了BIM 技術(shù)在施工組織設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，從利用BIM 模型模擬工程進(jìn)度、快速計(jì)算工程費(fèi)用、規(guī)劃運(yùn)輸路線等方面進(jìn)行了探討。馬棟［3］對(duì)實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)編制與實(shí)施中存在的問(wèn)題以及對(duì)策進(jìn)行了研究。史永躍等［4］提出由于施工過(guò)程的復(fù)雜性和具體項(xiàng)目的特殊性，需引入數(shù)字化和信息化手段提升施工組織設(shè)計(jì)的編制水平。王鵬［5］提出高原山區(qū)鐵路隧道工程工期指標(biāo)測(cè)算理論值以及其他專業(yè)工程工期指標(biāo)降效原則，并在此基礎(chǔ)上測(cè)算給出了各專業(yè)工程工期指標(biāo)推薦值。朱立成等［6］提出了長(zhǎng)大隧道施工組織多層次綜合評(píng)價(jià)方法，指出隧道施工組織的重中之重是施工安全，影響施工組織設(shè)計(jì)效果的主要風(fēng)險(xiǎn)因素為施工進(jìn)度、資源配置優(yōu)化與控制。魏強(qiáng)等［7］提出鐵路施工組織信息化管理架構(gòu)、施工組織動(dòng)態(tài)管理方法和措施。既有研究多是施工組織的影響因素分析、綜合評(píng)價(jià)，對(duì)鐵路建設(shè)施工組織的研究?jī)H停留在對(duì)施工組織的設(shè)計(jì)，針對(duì)施工組織信息化和智能化的研究較少。鑒于此，本文提出鐵路工程施工組織管理智能化的目標(biāo)，并建立施工組織計(jì)劃智能管理系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)鐵路工程建設(shè)資源科學(xué)配置、工期合理優(yōu)化、工程質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)、安全風(fēng)險(xiǎn)可控和管理協(xié)同高效提供技術(shù)支持。

1 施工組織管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

通過(guò)典型專業(yè)的業(yè)務(wù)建模，將鐵路工程各專業(yè)工序、工項(xiàng)的施工順序進(jìn)行形式化表達(dá)和編碼，構(gòu)建多層級(jí)大規(guī)模的任務(wù)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，使施工組織計(jì)劃的調(diào)整由原來(lái)孤立的單項(xiàng)調(diào)整轉(zhuǎn)變?yōu)殒準(zhǔn)交蚓W(wǎng)絡(luò)狀的聯(lián)動(dòng)調(diào)整。利用圖形化顯示技術(shù)，將鐵路工程施工組織計(jì)劃進(jìn)行圖形化表達(dá)，形成一套界面友好、高效快速的施工組織設(shè)計(jì)軟件，將施工組織計(jì)劃編制與實(shí)際施工進(jìn)行關(guān)聯(lián)，進(jìn)行實(shí)際進(jìn)度跟蹤和預(yù)警。在實(shí)際進(jìn)度的基礎(chǔ)上計(jì)算推演完工日期，提醒管理者及時(shí)調(diào)整資源配置，給出施工組織調(diào)整建議，突破當(dāng)前鐵路工程施工組織經(jīng)驗(yàn)管理的局限性。

1.2 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

1.2.1 施工組織計(jì)劃管理系統(tǒng)架構(gòu)

鐵路工程施工組織計(jì)劃管理系統(tǒng)架構(gòu)（圖1）主要由施工組織計(jì)劃編制軟件和施工組織計(jì)劃管理功能構(gòu)成。該系統(tǒng)突破了業(yè)務(wù)建模、進(jìn)度跟蹤預(yù)警與聯(lián)動(dòng)調(diào)整等關(guān)鍵技術(shù)，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和安全保障的雙重支撐下實(shí)現(xiàn)施工組織輔助編制、審查、進(jìn)度跟蹤與預(yù)警、動(dòng)態(tài)調(diào)整等功能。

圖1 鐵路工程施工組織計(jì)劃管理系統(tǒng)架構(gòu)

1.2.2 施工組織計(jì)劃智能化管理及實(shí)施路徑

通過(guò)統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)分解模版、工效指標(biāo)庫(kù)、工作任務(wù)模板庫(kù)、工作任務(wù)時(shí)序規(guī)則庫(kù)，研制交互式的施工組織計(jì)劃編制軟件，快速編制科學(xué)的施工組織計(jì)劃。研制施工組織計(jì)劃審查軟件，提供基于斜率圖、橫道圖、時(shí)標(biāo)網(wǎng)絡(luò)圖三圖聯(lián)動(dòng)的施工組織計(jì)劃圖形化工具，有效揭示施工組織計(jì)劃的重點(diǎn)和難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同審查和可視化審查，解決施工組織計(jì)劃審查難的問(wèn)題。通過(guò)多源數(shù)據(jù)的采集和相互印證，施工進(jìn)度的動(dòng)態(tài)計(jì)算和實(shí)時(shí)預(yù)警，形成施工組織計(jì)劃管理綜合看板，解決施工組織計(jì)劃跟蹤難的問(wèn)題。通過(guò)實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度的匹配和分析，給出施工組織調(diào)整的建議，解決施工組織計(jì)劃調(diào)整難的問(wèn)題。鐵路工程施工組織計(jì)劃智能化管理及實(shí)施路徑如圖2所示。

圖2 鐵路工程施工組織計(jì)劃智能化管理及實(shí)施路徑示意

1.2.3 統(tǒng)一的語(yǔ)義定義與編碼體系

鐵路建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜開放的系統(tǒng)工程，覆蓋多專業(yè)多階段，在信息系統(tǒng)構(gòu)建上必須考慮建立統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。參考文獻(xiàn)［8-11］及Q/CR 9004—2018《鐵路工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》，按工程結(jié)構(gòu)分解（Engineer Breakdown Structure，EBS）和工作任務(wù)結(jié)構(gòu)分解（Work Breakdown Structure，WBS），統(tǒng)一各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的語(yǔ)義定義。參照建筑領(lǐng)域的編碼，充分結(jié)合鐵路工程建設(shè)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，根據(jù)T/CRBIM 003—2015《鐵路工程信息模型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)》、T/CRBIM 002—2014《鐵路工程信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》、T/CRBIM 007—2017《鐵路工程信息模型交付精度標(biāo)準(zhǔn)》、T/CRBIM 005—2017《鐵路工程信息模型表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)》，形成工程結(jié)構(gòu)分解模板。制定鐵路工程建設(shè)工作任務(wù)結(jié)構(gòu)分解的編碼體系標(biāo)準(zhǔn)，制定結(jié)構(gòu)分解編碼規(guī)則，以工程部位為基礎(chǔ)關(guān)聯(lián)工程部位相關(guān)屬性，實(shí)現(xiàn)以施工組織為核心的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)全面共享。

2 關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1 鐵路工程施工組織工序業(yè)務(wù)模型建立關(guān)鍵技術(shù)

施工組織計(jì)劃編制軟件與中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司構(gòu)建的鐵路工程管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，將鐵路工程管理平臺(tái)的項(xiàng)目、工點(diǎn)、EBS、WBS 等信息自動(dòng)同步至施工組織計(jì)劃編制軟件中，同時(shí)應(yīng)用內(nèi)置施工工效指標(biāo)庫(kù)、任務(wù)模板庫(kù)和交互式的圖形界面，按照項(xiàng)目的聯(lián)調(diào)聯(lián)試和鋪架線日期自動(dòng)倒排工期，快速編制符合要求的施工組織計(jì)劃。

2.1.1 構(gòu)建基于工序工項(xiàng)的指標(biāo)庫(kù)

工效指標(biāo)指施工效率定額，用來(lái)表征施工隊(duì)伍在生產(chǎn)工具、資源配置和工況一定的條件下，在單位時(shí)間內(nèi)完成的實(shí)物工程量，本質(zhì)上是評(píng)價(jià)勞動(dòng)生產(chǎn)率高低的指標(biāo)。施工效率指標(biāo)庫(kù)為不同施工企業(yè)、不同專業(yè)、不同工序、不同工況下的施工效率定額庫(kù)。建立每項(xiàng)施工任務(wù)的工作效率庫(kù)，為精確估算工程進(jìn)度提供基礎(chǔ)和依據(jù)。

2.1.2 構(gòu)建基于工作任務(wù)排布的模板庫(kù)

鐵路工程的施工任務(wù)存在一定的規(guī)律性，而且鐵路工程標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件多，各個(gè)工序之間存在明確的先后順序，將這些工序的緊前工作和緊后工作形成的計(jì)劃網(wǎng)絡(luò)固化成模板，按照“專業(yè)、工點(diǎn)、工序”的分級(jí)方式，將施工工序存在標(biāo)準(zhǔn)化、重復(fù)性特征的施工作業(yè)任務(wù)編排成一個(gè)集合，將集合進(jìn)行形式化表達(dá)后存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，建立多層級(jí)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃模板庫(kù)。在整體項(xiàng)目進(jìn)行施工組織方案編制時(shí)可使用網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃模板庫(kù)，快速編排網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，并可降低項(xiàng)目級(jí)任務(wù)編排的復(fù)雜度。通過(guò)分專業(yè)建立工作任務(wù)模板庫(kù)，形成切合實(shí)際的多層級(jí)模板庫(kù)。

以混凝土連續(xù)梁施工為例，構(gòu)造多層級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃模板庫(kù)，見圖3—圖5。其中P為節(jié)段數(shù)。由圖3—圖5可知，構(gòu)造多層級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃模板庫(kù)，逐級(jí)分解可準(zhǔn)確表達(dá)任務(wù)之間的時(shí)序關(guān)系，精確測(cè)算整個(gè)任務(wù)持續(xù)時(shí)長(zhǎng)，通過(guò)建立任務(wù)之間協(xié)作關(guān)系，為整體網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)動(dòng)調(diào)整奠定基礎(chǔ)。

圖3 混凝土連續(xù)梁施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃（一級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃）

圖4 T構(gòu)施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃（二級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃）

圖5 0#節(jié)段施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃（三級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃）

2.1.3 基于網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的工作任務(wù)自動(dòng)排布算法

本文提出基于多級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的施工組織計(jì)劃與跟蹤管理方法，是一種確定性的計(jì)算方法。

具體實(shí)施步驟：①利用網(wǎng)絡(luò)圖形式表達(dá)鐵路工程施工組織計(jì)劃中工作任務(wù)之間的相互關(guān)系和先后順序；②依據(jù)網(wǎng)絡(luò)圖計(jì)算總時(shí)差和自由時(shí)差，得到影響工期的關(guān)鍵線路和關(guān)鍵工作；③在多級(jí)網(wǎng)絡(luò)圖的基礎(chǔ)上，通過(guò)不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，尋求最優(yōu)方案并付諸實(shí)施；④在計(jì)劃實(shí)施過(guò)程中采取措施對(duì)其控制，以合理使用資源，高效、優(yōu)質(zhì)、低耗地完成預(yù)定任務(wù)。

在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的基礎(chǔ)上，提出多層級(jí)的時(shí)標(biāo)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃用于施工組織計(jì)劃的編制和跟蹤管理。將時(shí)標(biāo)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃分為全線總集網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃、構(gòu)筑物網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃、工點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃和工序網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃多個(gè)層級(jí)。下一級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃是上一級(jí)的基礎(chǔ)，上下級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃之間可以聯(lián)動(dòng)和互饋，底層網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的調(diào)整會(huì)影響和牽動(dòng)整體網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，分部或分項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃影響總集網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃。在進(jìn)度預(yù)警上采用分級(jí)預(yù)警的方式。

2.2 鐵路工程施工組織工序、工項(xiàng)聯(lián)動(dòng)調(diào)整關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 施工進(jìn)度的多樣化度量

鐵路工程進(jìn)度常采用形象進(jìn)度、實(shí)物工程進(jìn)度和投資完成進(jìn)度三種指標(biāo)衡量。形象進(jìn)度指通過(guò)二維或三維圖形象展示鐵路工程在一定時(shí)間點(diǎn)（通常是期末）達(dá)到的進(jìn)度指標(biāo)，通常通過(guò)顏色、百分比展示各部位的完成進(jìn)度。橋梁形象進(jìn)度如圖6 所示。其中：紅色代表已完工，綠色代表正在施工。實(shí)物工程進(jìn)度是采用完成的工程量衡量進(jìn)度的指標(biāo)。投資完成進(jìn)度是采用完成的工程所用投資衡量進(jìn)度的指標(biāo)，通常以驗(yàn)工計(jì)價(jià)的數(shù)據(jù)作為計(jì)算依據(jù)。

圖6 橋梁形象進(jìn)度展示

2.2.2 多源進(jìn)度采集校核技術(shù)

對(duì)實(shí)際工程的動(dòng)態(tài)管理其實(shí)是靜態(tài)、滯后、被動(dòng)的，及時(shí)有效地采集進(jìn)度數(shù)據(jù)并進(jìn)行校核，可輔助施工管理者掌握現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度動(dòng)態(tài)。多源進(jìn)度信息的采集需利用多種傳感設(shè)備結(jié)合人員填報(bào)等方式獲得，進(jìn)度數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的判斷則依賴于工序間的邏輯關(guān)系。

設(shè)待校核的工程中工序完成時(shí)間集合為

式中：tN為工序完成時(shí)間，d；N為工序數(shù)。

若tN-1≤tN，則校核函數(shù)值為1，表示該工程進(jìn)度數(shù)據(jù)正常；若tN-1＞tN，則校核函數(shù)值為0，表示該工程進(jìn)度數(shù)據(jù)有誤，需進(jìn)行追溯。

以站前工程為例，校核過(guò)程為：①將每個(gè)工程結(jié)構(gòu)部位打上唯一標(biāo)簽；②每個(gè)工程結(jié)構(gòu)部位的所有工序完成時(shí)間構(gòu)成集合；③根據(jù)內(nèi)置的工序邏輯關(guān)系，對(duì)各工序的完成時(shí)間進(jìn)行比較；④若符合工序邏輯約束（先完成的工序時(shí)間小），則該工程結(jié)構(gòu)部位的進(jìn)度數(shù)據(jù)無(wú)誤；⑤若存在工序時(shí)間倒置，則需對(duì)該工程結(jié)構(gòu)部位進(jìn)度數(shù)據(jù)進(jìn)行追溯。

通過(guò)電子施工日志、工程調(diào)度、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等多維信息采集方式，構(gòu)建多源的覆蓋站前、站后進(jìn)度的采集方式，建立鐵路工程建設(shè)全專業(yè)進(jìn)度管控體系，為施工組織計(jì)劃的協(xié)同編制和動(dòng)態(tài)調(diào)整，智能糾偏、資源優(yōu)化及輔助決策奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.2.3 進(jìn)度跟蹤預(yù)警圖形化顯示技術(shù)

進(jìn)度跟蹤預(yù)警主要有斜率圖、橫道圖、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖三種展示方式。斜率圖是線狀工程常用的進(jìn)度表示方法，其橫軸是里程，縱軸是時(shí)間，展示每個(gè)施工任務(wù)的起止里程和持續(xù)時(shí)長(zhǎng)。這樣每項(xiàng)任務(wù)在圖上表現(xiàn)為一條斜線，其中斜率顯示施工效率，可直觀展示各專業(yè)工程完成進(jìn)度百分比及進(jìn)度滯后情況。橫道圖可直觀展示工作任務(wù)與時(shí)間的關(guān)系，但在展示工作任務(wù)之間的邏輯關(guān)系和關(guān)鍵線路上存在不足，不便發(fā)現(xiàn)主要矛盾。網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖將各項(xiàng)工作任務(wù)的安排和時(shí)序關(guān)系用網(wǎng)絡(luò)來(lái)表達(dá)，能夠精確展示任務(wù)之間的緊前、緊后關(guān)系，每個(gè)工作任務(wù)的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)，自由時(shí)差和關(guān)鍵路徑，是用于施工進(jìn)度控制的有效工具。

本文施工組織管理系統(tǒng)支持三種圖形之間的自由切換，結(jié)合實(shí)際進(jìn)度采集，能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行進(jìn)度推演和進(jìn)度提醒，并支持在線打印。

2.2.4 施工進(jìn)度推演算法

以隧道專業(yè)為例，隧道正洞及附屬構(gòu)筑物在修建過(guò)程中均會(huì)形成開挖工作面。當(dāng)隧道中存在多個(gè)開挖工作面時(shí)，根據(jù)施工順序差異，各開挖工作面之間會(huì)形成多條并行的工作面鏈，則隧道工期為工作面開挖時(shí)間的最大值。根據(jù)資源配置情況，某段隧道正洞的開挖方式主要有單工作面開挖和雙工作面對(duì)向開挖。單工作面開挖的施工時(shí)間為對(duì)應(yīng)圍巖段落的開挖時(shí)間總和。對(duì)于雙工作面對(duì)向開挖，有“不見不散”和“定點(diǎn)貫通”兩種施工方式。“不見不散”是指在施工過(guò)程中，兩組施工隊(duì)伍相向施工，直至最終相遇貫通；“定點(diǎn)貫通”是指兩組施工隊(duì)伍約定在隧道中的某點(diǎn)相遇。圖7 中，隧道兩相鄰斜井間的距離為S，任意隧道段落長(zhǎng)度為sj，j為按隧道圍巖等級(jí)切分的段落序列數(shù)。

圖7 鐵路隧道工程不見不散推演示意

設(shè)某段隧道圍巖分為I個(gè)等級(jí)，i為圍巖等級(jí)序列數(shù)。圍巖分布序列W={wi}，i= 1，2，…，I，開挖速度隨圍巖等級(jí)分布序列V={vi}，i= 1，2，…，I。設(shè)按照圍巖等級(jí)切分該段隧道可分為J段，其里程分布序列S={sj，i}，j= 1，2，3，…，J。設(shè)該段隧道開挖方式用集合E={e1，e2，e3}表示，e1為單工作面開挖，e2為“不見不散”開挖，e3為“定點(diǎn)貫通”開挖。

對(duì)于單工作面開挖情況，其開挖時(shí)間為

式中：vi為開挖速度。

對(duì)于雙工作面開挖情況，采用“不見不散”開挖方式時(shí)開挖時(shí)間為

采用“定點(diǎn)貫通”開挖方式，設(shè)貫通點(diǎn)里程為Dm，貫通點(diǎn)所在段落的開挖速度為vm。Dm在分布序列中包含于sj，i，則Dm將sj，i分為兩個(gè)區(qū)段。設(shè)第一個(gè)區(qū)段sm屬于第一個(gè)開挖工作面，第二個(gè)區(qū)段sj，i-sm屬于第二個(gè)開挖工作面。該段隧道開挖時(shí)間為

式中：j′為第一個(gè)區(qū)段的隧道圍巖段落序列；j″為第二個(gè)區(qū)段的隧道圍巖段落序列。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

3.1 施工組織計(jì)劃編制智能化

鐵路工程涉及專業(yè)多，主要的構(gòu)筑物多，編制合理的施工組織計(jì)劃往往依賴編制人員的經(jīng)驗(yàn)。鐵路工程領(lǐng)域長(zhǎng)期缺少施工組織計(jì)劃編制的工具軟件，現(xiàn)提出一種鐵路施工組織計(jì)劃編制軟件，內(nèi)置主要工序銜接關(guān)系、各專業(yè)工效指標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)施工組織計(jì)劃的智能化編制。

3.2 施工組織計(jì)劃審查智能化

鐵路施工組織計(jì)劃審查通常由中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司和建設(shè)單位組織，主要依靠人工經(jīng)驗(yàn)對(duì)施工部署、施工方案、工期計(jì)劃、施工準(zhǔn)備條件、安全質(zhì)量保證措施等內(nèi)容重點(diǎn)審查。

施工組織計(jì)劃審查系統(tǒng)將整體指導(dǎo)性施工組織計(jì)劃和實(shí)施性施工組織計(jì)劃，通過(guò)斜率圖、橫道圖和網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖形象化表達(dá)，清晰展示各個(gè)構(gòu)筑物和各工序的前后關(guān)系和持續(xù)時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)標(biāo)識(shí)出相關(guān)的施工進(jìn)度指標(biāo)、施工效率、施工資源的匹配關(guān)系，方便審查者發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

3.3 施工組織計(jì)劃動(dòng)態(tài)跟蹤智能化

由于施工過(guò)程中的復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)性、不確定性等原因，使得工程實(shí)施中進(jìn)度的預(yù)測(cè)與管理難度較大。基于工效指標(biāo)庫(kù)制定多層級(jí)時(shí)標(biāo)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋的各個(gè)構(gòu)筑物、分部、分項(xiàng)的實(shí)際進(jìn)度，從底層網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃計(jì)算出全線總集網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，計(jì)算出精確的關(guān)鍵線路、關(guān)鍵工作任務(wù)和完工日期。

3.4 施工組織計(jì)劃調(diào)整智能化

施工組織管理系統(tǒng)內(nèi)置了各專業(yè)施工工序邏輯關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)局部工期調(diào)整時(shí)整體工期的快速計(jì)算與調(diào)整，能夠給出合理的施工組織計(jì)劃調(diào)整方案，節(jié)省編制和調(diào)整人員的精力，提高編制與調(diào)整的效率。施工組織管理系統(tǒng)對(duì)工期偏離進(jìn)行提醒并給出調(diào)整建議。以橋梁專業(yè)為例，將架梁段落與橋墩關(guān)聯(lián)。若某一橋墩施工組織計(jì)劃調(diào)整時(shí)，架梁計(jì)劃將同步進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整建議以圖形形象化展示，見圖8。

圖8 施工組織計(jì)劃智能化調(diào)整建議

4 應(yīng)用效果驗(yàn)證

西昆（西安—昆明）高速鐵路是全國(guó)鐵路“八縱八橫”高速鐵路主通道京昆通道的重要組成部分，具有隧線比高、地勢(shì)切割強(qiáng)烈、地形起伏大、不良地質(zhì)多、區(qū)域環(huán)境敏感、工程量大等特點(diǎn)，對(duì)施工組織計(jì)劃的編制和動(dòng)態(tài)管理的要求高。應(yīng)用施工組織管理系統(tǒng)，將本項(xiàng)目中的隧道、橋梁、路基等進(jìn)度數(shù)據(jù)集成到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)指標(biāo)看板，將各模塊的數(shù)據(jù)統(tǒng)一呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示各工點(diǎn)進(jìn)度情況。針對(duì)滯后工點(diǎn)進(jìn)行分級(jí)預(yù)警，并推演形成施工組織的調(diào)整建議，實(shí)時(shí)計(jì)算和比選關(guān)鍵路徑。西昆高速鐵路動(dòng)態(tài)施工組織管理系統(tǒng)界面見圖9。

圖9 西昆高速鐵路動(dòng)態(tài)施工組織管理系統(tǒng)界面

通過(guò)在西昆高速鐵路的試點(diǎn)應(yīng)用，施工組織管理系統(tǒng)達(dá)到的效果主要為：①在工期管理和預(yù)警上實(shí)現(xiàn)了分級(jí)提醒滯后預(yù)警，針對(duì)隧道專業(yè)滯后情況，支持人為調(diào)整隧洞圍巖的進(jìn)度指標(biāo)，重新推演完工日期，對(duì)工期進(jìn)行輔助研判；②在施工組織管理上實(shí)現(xiàn)了多種圖形化展示方式，通過(guò)統(tǒng)一看板直觀浮現(xiàn)問(wèn)題，將隱形問(wèn)題顯性提醒，將未來(lái)隱患超前預(yù)警；③通過(guò)進(jìn)度數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，實(shí)時(shí)計(jì)算和推演工程動(dòng)態(tài)，直觀顯示和實(shí)時(shí)比選關(guān)鍵路徑；④實(shí)現(xiàn)了施工組織計(jì)劃的直接打印輸出，方便后期加工使用。

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出鐵路工程施工組織智能化方案，并構(gòu)建了施工組織管理系統(tǒng)。通過(guò)構(gòu)建施工效率指標(biāo)庫(kù)、多級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃模板庫(kù)，基于網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)的工作任務(wù)自動(dòng)排布算法，實(shí)現(xiàn)施工組織計(jì)劃編制智能化。通過(guò)多樣化度量、多源采集校核技術(shù)、跟蹤預(yù)警圖形化顯示技術(shù)以及進(jìn)度推演算法，圖形化展示指導(dǎo)性施工組織計(jì)劃和實(shí)施性施工組織計(jì)劃中關(guān)鍵任務(wù)序列和持續(xù)時(shí)長(zhǎng)，標(biāo)注施工進(jìn)度指標(biāo)和資源配置情況。利用斜率圖、橫道圖和網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖三圖聯(lián)動(dòng)、互為補(bǔ)充的方式展示進(jìn)度情況，實(shí)現(xiàn)施工組織計(jì)劃在執(zhí)行過(guò)程中審查智能化、動(dòng)態(tài)跟蹤智能化和調(diào)整智能化，為施工組織管理提供有效工具和手段。

在實(shí)際應(yīng)用中通過(guò)積累大量現(xiàn)場(chǎng)客觀數(shù)據(jù)，優(yōu)化施工進(jìn)度指標(biāo)庫(kù)，積累施工組織計(jì)劃編制、審查、跟蹤和調(diào)整案例，形成更加科學(xué)合理的指標(biāo)庫(kù)、模板庫(kù)、進(jìn)度預(yù)警算法，為鐵路工程施工組織計(jì)劃的智能化管理開辟了新思路。