軌道工程調度指揮系統的應用研究

婁寅

（南京地鐵建設有限責任公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

近年來，隨著國內經濟發展水平的不斷提高，城市化進程不斷加快，城市的交通運輸負擔也不斷增加。地鐵軌道交通因其占地少、運行便捷等優勢受到越來越多城市的青睞。作為城市道路交通建設的重要組成部分，地鐵軌道交通也受到越來越多的關注。由于地鐵軌道工程施工難度大、技術要求高，一旦調度不到位就可能對施工質量、安全和施工進度造成影響。但是傳統的調度管理手段難以及時有效地處理復雜的管理信息，調度作業滯后、效率較低。因此，為了確保地鐵軌道工程施工安全、高效、順利完工，借助信息化手段，在時間、空間、專業三個維度進行擴展，打破施工現場與調度管理之間的信息傳遞壁壘，使風險源始終處于受控狀態，并且能夠科學有序地對進入軌行區的施工單位進行管理，確保施工生產順利有序的進行。

1 傳統軌道施工調度管理

城市地鐵軌道工程項目施工存在建設規模大、施工工期緊張、施工作業周期長等諸多特點，加之地鐵軌道施工需要鋪設較長的區間，在多處同時進行分散施工，施工現場需要運輸大量物料，軌行設備和施工作業人員存在大量的穿插交匯情況，在實際施工中現場相對混亂，必須依靠科學嚴謹的調度、管理才能保證現場施工作業的安全以及施工效率。盡管在多年實踐中制定了較為完善的管理制度和安全條例，如施工計劃書面批復、施工單位派2 名現場防護員在施工點兩端500m 處設置施工防護、安全巡檢員每24 個小時輪班巡檢線路和施工質量問題、機車按調度命令行車、手繪列車運行圖等，但是仍然容易出現施工生產組織與調度管理相脫節的情況[1]。

傳統模式下地鐵軌道工程的施工調度管理涉及軌道施工總調度室、聯合調度室、施工調度室三個基礎部門，這些部門相互配合完成地鐵軌道工程施工的調度管理。其中，總調度室主要運用在試運營階段，其作用是對軌行區施工作業進行總指揮，并組織編制“軌行區調度管理辦法”；聯合調度室主要由業主、監理、總包部以及軌道施工單位組成，其主要目的是統籌建設期各參建單位進行整體協商并審核簽發“調度命令”等相關文件，指導施工期間的運輸作業，收集、匯總其他施工單位呈交的施工計劃并協調落實，具體指導管理軌道工程施工中的調度并制定相關措施、制度支持調度工作的實際執行，同時監督調度作業的實際執行情況。施工調度工作由各參建施工調度室具體執行，實時調度現場施工情況并根據經聯合調度室批復的機車運行使用、人員安排、施工計劃，對每天施工情況和計劃變更情況進行落實，同時配合對違反施工調度、施工計劃行為的調查處理。在現場施工中，不同施工單位的實際作業情況由各自的施工調度室負責，各參建單位根據各自施工計劃，結合各自區域內的實際情況安排調度，在作業過程中落實施工計劃上報聯合調度室并聽從統一指揮。

2 軌道工程施工調度指揮系統特點

通過前文分析可知，傳統模式下軌道工程施工的調度指揮作業內容繁多、流程復雜，實際調度指揮狀況不理想，因此可以借助信息化技術打造一款軌行區安全智能防護與數字化管理系統，利用該系統完成軌道工程施工現場的調度指揮[2]。

2.1 軌道工程施工調度指揮系統概述

系統以平臺方式設計，具有軌行區全程網絡覆蓋、機具定位、人員定位、軌道車臨近及超速報警、語音通信、調度命令收發、施工區/鋪軌作業面/工程車實時視頻監控、施工計劃申報與審批、請銷點管理、列車運行圖、線路巡檢等功能。管理人員可通過調度中心大屏或手機客戶端實時查看、指揮、管理現場施工，實現軌行區信息化、智能化管理，提高軌行區安全生產及文明施工水平，使管理更加規范便捷。

2.2 軌道工程施工調度指揮系統框架

軌道工程施工調度指揮系統框架如圖1 所示，主要包括軌道車司機、調度中心、線下施工人員和線上授權人員四個基本部分，每一部分都有對應的操作功能。

圖1 軌道工程調度指揮系統框架

2.3 軌道工程施工調度指揮系統應用目標

地鐵軌道施工調度安全管理系統等設計應用需要實現施工管控、行車安全、運輸管理等三方面的目標，從這三個方面入手輔助項目調度安全管理工作。經過充分的市場調研與數據采集，中鐵三局集團線橋工程有限公司聯合湖南旭瑞智能技術有限公司共同打造軌道工程調度指揮系統，實現預期目標[3]。

2.3.1 施工管控目標

（1）施工現場實現攝像頭影像全面覆蓋，所有視頻保存1 個月。

（2）實現調度、施工人員、車實時對講，改善以往施工溝通不暢的問題。

（3）手機客戶端可查看施工進度、值班情況、人員施工情況、軌道車運行情況，實時了解現場第一手資料。

（4）施工計劃流程數字化，形成施工計劃閉環管理，提高效率。

2.3.2 行車安全目標

（1）實時監控軌道車位置、速度，以及車司機和車長是否標準化作業。

（2）在虛擬軌行區可設置施工防護區、限速區，根據車、人員的實時位置可觸發接近報警，提醒司機減速慢行，提示人員及時疏散。

2.3.3 運輸管理目標

（1）實時收發調度命令，提高信息傳遞的及時性和可追溯性。

（2）在線繪制列車運行圖，根據車輛實時定位數據自動生成行車軌跡，兩者可進行比較，直觀了解列車運行情況。

3 軌道工程調度指揮系統優勢

3.1 調度系統的穩定性、可靠性和可用性

軌道工程調度指揮系統平臺是以成熟的開發平臺為基礎，而且該系統平臺設計后得到諸多客戶的實際應用檢驗，均取得理想的應用效果。在調度指揮系統的設計中，在核心節點位置應用熱備雙活架構能夠有效保障在系統運行過程中IT 基礎設施的可靠運行，而且能夠根據系統運行的實際情況采用科學的手段對負載進行均衡調整。如果運行中出現超高并發請求時，系統平臺可以根據運行情況自動對系統中的調度運算進行調整，從而實現均衡。

3.2 調度系統的適用性和靈活性

在該調度系統平臺的設計中綜合應用B/S 和C/S架構，同時具備兩種不同架構的應用優勢。在實際應用中，可以根據現場施工的調度需求自行定義調度指令相關的表單以及具體的業務流程，而且能夠根據調度作業的復雜情況自定義調度指令的觸發閾值、查詢指令的公式、調度指令分析計算的數據來源以及調度系統中的功能模塊等，從而使系統的適用性更強，更加靈活地適應不同的軌道工程施工調度作業的需求。同時，系統具備一定的擴展性，除了自身具備的基礎元件功能外，該系統還預留對外擴展接口，軟件均采用標準API 接口與外界完成數據交互，從而更加方便地對接其他系統，擴展系統的功能，且系統拆卸重復安裝簡單，簡單拆卸后就可安裝到其他工地使用。系統設計中采用模塊化設計，可根據用戶的需求改動或新增功能，而且系統維護、升級可遠程進行，方便快捷[4]。

4 軌道工程施工調度指揮系統在南京地鐵7 號線的應用

南京地鐵7 號線D7-TA02 標軌道工程由中鐵三局集團線橋工程有限公司施工，自2020 年4 月開始啟動鋪軌，截至2022 年7 月已經完成50%的鋪軌任務。通過調度指揮管理系統的植入應用，充分保障了施工安全，做到施工期間零安全事故，并且大大縮短了施工周期[5]。

4.1 南京地鐵7 號線應用該系統的具體體現

南京地鐵7 號線應用該系統具體體現在六個方面：一是鋪軌基地、軌行區管理。安裝高清攝像頭，進行24 小時監控，達到安全監視、警示的目的，有效地保障鋪軌基地與軌行區的實時監管；車輛技檢上傳至系統，做統一管理和查詢。二是施工計劃管理。調度在系統后臺錄入每天完成進度，系統自動生成形象進度圖以及進度統計表。施工計劃和請銷點的申報、審批，做到流程標準化、業務電子化，避免施工單位拿紙質申請單來回奔波。施工計劃關聯行車計劃，自動檢測行車與施工的沖突，再通過“深度排程算法”自動求解出最優排程方案，避免人工調配這些大量而復雜的工作，實現施工組織管理的智能化。三是行車管理。以車載終端實時上報的機車位置、速度、線別、視頻作為依據，驗證調度命令、列車計劃運行圖、機車定位、岔位監測的執行度與準確性。行車過程中自動觸發接近報警、超速報警，輔助機車司機安全行車。所有的報警信息在系統內永久保存，并可根據報警信息自動生成統計報表，作為領導決策的依據。四是安全管理。隧道內全程覆蓋無線網絡，再利用網絡對講機、IP 廣播，實現調度員與列車司機、調度員與施工作業人員之間的語音實時對講。涉及施工現場的人、車、物、環等要素，安裝定位裝置和移動防護裝置后，實現車與車、車與人、車與施工防護區之間的接近報警。減少每個施工班組必須配備的2 名安全防護員，大大降低各單位的成本，提高效率。五是物資管理。建立物資臺賬，記錄物資進場、驗收、庫存、消耗、返還等信息。實時動態顯示軌料是否滿足鋪軌施組要求，根據施組排出軌料的詳細使用位置，在系統內可按要求檢索出軌料的詳細使用信息。六是質量管理。系統可鏈接至焊軌管理和放散鎖定管理系統，通過平臺實時掌握焊軌及放散數據。

4.2 南京地鐵7 號線應用該系統的優勢

在南京地鐵7 號線施工中該系統的運行故障率低于1%，列車定位誤差不大于15m，速度檢測誤差不大于2km/h，語音通信無延遲，數據傳輸無丟包，而且系統硬件設備全部通過三防測試，主體設備通過交通運輸部認證，抗震動、抗電磁干擾、抗雷擊，浪涌性能良好。

系統設計方面符合鐵路運輸設備必須滿足故障導向安全的原則。其中，應至少具備當系統運行故障時能夠及時進行故障報警，以便行車組織立即采取非正常方式；當調度監控中心出現軟件、硬件故障時，不影響現場列車超速及列車接近防護區域的報警，以確保行車安全。

調度系統運行中產生的所有相關數據（視頻監控由項目部自行拷貝作保存）至少保存到項目結束后一年以上，數據可導出，永久保存。系統中應用的軟件通過internet 自動更新，無需現場更新軟件。相關的調度設備均為即插即用，只需連接電源即可工作，應用過程中滿足本地調度指揮和遠程查看、維護的需要。

5 結語

通過本文分析可知，在地鐵軌道工程施工中應用調度指揮管理系統，能夠實現對于施工過程相關因素的數字化處理，從而做到集中管理、統一調度、統一指揮，形成一套支持高層決策、中層控制、基層運作的集成化人機系統，有效提高工程管理效率，促進管理創新，在大幅度提高施工安全的同時，提高經濟效益。而且，調度指揮系統的應用，改進了企業原有的運輸組織模式，保證了行車安全，極大地提高了項目的調度指揮能力和安全監控手段，全方位地推動和提升了施工單位在施工生產管理過程中由傳統化向標準化、信息化、智能化發展，能在企業內部營造創先爭優、創新奮進的和諧工作氛圍，樹立全員性創新活動，建設一支知識型、科技型、創新型的管理工作技術團隊，增強企業自主創新力。未來隨著經濟發展水平的不斷提高，地鐵建設規模會進一步擴大，地鐵軌道施工的要求也會更加嚴格，這就需要研究設計更加合理的軌道工程施工調度管理系統，更好地發揮調度管理系統的作用，保障軌道工程施工的質量效率和安全。