神朔铁路营业线施工管理系统研究与实现

孟 勇

（中国神华神朔铁路分公司， 榆林 719316）

神朔铁路是国家I级电气化重载铁路[1]，起自大柳塔止于朔州西，与神延铁路接轨，同北同蒲铁路、朔黄铁路、包神铁路贯通，是我国第二条西煤东运的大通道神黄线的一部分，近几年的年运量都维持在两亿吨以上，2017年完成2.62亿吨[2]。随着神朔铁路运输事业日益发展，货运量逐年增加，对铁路营业线和临近营业线施工安全管理的要求也越来越高。从施工单位提出施工申请到施工及维修计划的确定、执行，过程复杂，涉及部门繁多[3]。在此种情况下，靠人工和纸质方式管理铁路施工的申请、批复、编制、下达、登记、销记等流程，已经不能满足神朔铁路施工管理工作的需要。

国内外对铁路线路的施工维修管理非常重视，持续不断地通过信息化手段强化施工安全管理，实现施工作业安全可控。日本新干线[4]线路维修分为大规模施工和小规模施工两大类，依靠设施管理系统实现，该系统对新干线线路维修的各类数据进行处理，并定期进行定量分析，准确掌握线路状态，确定科学、合理、经济的线路维修计划[5-6]。法国高速铁路[7]基础设施维修计划是按照预防性维修、矫正性维修和更新改造进行编制和实施，并依赖于地面轨道维修管理系统等实现[5，8]。

国内对铁路营业线施工的安全管理一直非常重视，铁路总公司《铁路营业线施工安全管理办法》[9]和国家能源集团公司《神华铁路营业线施工安全管理办法（试行）》[10]及神朔铁路分公司《神朔铁路营业线施工安全管理实施细则（试行）》[11]对施工安全管理提出了详细管理办法和实施细则，并要求管理单位采用信息技术加强过程管理。中国铁路总公司的施工管理信息系统是铁路运输调度信息系统的一个子系统，该子系统内容主要包括月计划、日计划、调度命令、施工登销记等调度相关内容的管理和实现。

本文在既有施工管理信息化研究成果的基础上，提出神朔铁路营业线施工安全管理全过程一体化框架，将施工管理过程中的各类数据整合、融合，对数据进行有效地展示与分析，让管理者能以更直观、清晰、高效的方式理解数据中传递的信息，从而提高管理者的决策水平。在此基础上，研究构建神朔铁路营业线施工管理系统，实现施工相关单位协同作业，提高工作效率，优化流程，有效提升神朔铁路施工安全管理水平。

1 神朔铁路营业线施工管理业务需求概述

神朔铁路营业线施工管理主要业务由5部分组成：施工方案管理，施工月计划管理，施工日计划管理，施工命令管理，施工登销记管理。各部分的主要功能如下。

（1）施工方案管理：施工单位填写方案信息，提报给运输管理部进行审查，运输管理部审查时可派发给其他相关单位会签，收集会签意见后，运输管理部签发施工方案，施工方案签发后，安全监察部审查项目安全信息。

（2）施工月计划管理：施工单位填写申请初稿，提报给运输管理部审查，运输管理部审查时，可派发给其它相关单位会签，收集会签意见后，运输管理部编制月计划、生成月计划、签发月计划。

（3）施工日计划管理：施工单位填写申请初稿，提报给调度指挥中心进行编制日计划、生成日计划、签发日计划。

（4）施工命令管理：调度指挥中心的施工室对施工命令的拟制、审核并结合铁路运输管理信息系统（TMIS）签发；运行揭示命令的拟制审核、签发，机务段的签收反馈。

（5）施工登销记管理：施工单位、配合单位去车站进行施工登记，列车值班员进行登记确认，施工单位、配合单位进行施工销记，列车值班员进行销记确认。

神朔铁路营业线施工管理信息化建设需要实现上述5个业务的闭环管理，纵向实现各设备管理单位、分公司各业务处等单位从施工及维修月、日计划的提报、审核、编制、审批、下达、查询的全过程管理，横向实现分公司施工调、电调、列调等工种的施工管理命令、运行揭示命令的网上拟制、审核、签发、查询的各个业务协同合作，以及实现施工方案的网上审核、施工安全、施工考核和施工登销记，充分实现各业务的有机整合。

2 铁路施工管理一体化框架

为实现上述施工管理过程中的业务需求，本文提出神朔铁路营业线施工管理全过程一体化框架。该框架面向铁路工务、电务、供电等专业的施工、维修项目，由4部分组成，如图1所示。

该框架的主要特点如下：

（1）基于施工方案的结构化、标准化，有效实现工作量、工料机的自动计算，并辅助安全审查；

（2）基于施工方案，充分考虑空间约束（施工地点、施工范围等）、时间约束（天窗、时段要求等）、资源约束（施工班组等）等编制施工月计划，有效实现施工月计划的时间均衡性和工作量均衡性；

（3）基于施工月计划，充分考虑空间约束（施工地点、施工范围等）、时间约束（天窗、时段要求等）、资源约束（施工班组等）等编制施工日计划，有效实现施工日计划的工作时间均衡性和日工作量均衡性；

（4）基于施工日计划工作状态信息采集的结构化、标准化，实现施工日计划、施工月计划、施工方案的兑现情况统计。该框架模型贯穿施工管理全过程，有效实现施工方案、安全审查、施工月计划、施工日计划、施工命令、施工登销记的有机整合与闭环管理。

图1 施工管理一体化框架

3 系统设计与实现

3.1 系统功能

神朔铁路营业线施工管理系统根据业务流程主要由8个功能模块构成。

（1）施工方案管理，主要实现施工方案的报审、派发、会签、定稿等全流程管理；（2）安全审查管理，实现施工方案的安全审查、安全协议及培训登记；（3）月计划管理，实现施工月计划的申请、派发、会签、编制、审批、审阅、落成下达等全流程管理；（4）施工预备会，实现登记施工项目的会议形式审查，是日计划申请的前置条件；（5）周维修计划管理，实现神朔铁路内部各工队工区的周维修计划的申请、派发、会签、编制、审批、审阅、落成下达等全流程管理；（6）日计划管理，实现施工日计划、维修日计划的申请、初审、编制、审核、落成下达等全过程管理；（7）命令管理，实现施工命令、运行揭示命令的拟制、审核、签发等全过程管理；（8）施工登销记，实现施工登记、施工登记确认、施工销记、施工销记确认等全流程管理。

3.2 系统技术架构

系统技术架构包括硬件/网络层、系统支撑层、应用层和用户访问层，如图2所示。

（1）硬件/网络层由计算机硬件、网络和基础软件平台组成。根据神朔铁路分公司的组织机构和管理模式，在公司总部集中部署系统服务器，通过铁路内部网络，在公司、段级单位、工队（车间）、工区（班组）等单位多级进行信息系统应用服务。

图2 系统技术架构图

（2）系统支撑层由数据库系统、软件工具、开发/运行支撑平台构成，采用Oracle RAC数据库系统，以Java为开发和运行平台，配置Weblogic应用服务器。

（3）应用层由用户业务处理的功能模块构成，包括施工安全管理各个业务应用模块等。

（4）用户访问层是系统接入界面。

3.3 系统软件架构

采用Spring IOC、AOP管理系统所需的实例，由Spring完成实例的产生和装配；通过Hibernate进行数据库的访问，完成对象关系映射；采用Spring MVC进行业务逻辑和展示层的分离；采用R高性能计算环境进行数据分析和模型构建，通过Java语言调用R进行模型库更新；采用Ext JS作为Web前端的主要框架。系统的软件架构如图3所示。

3.4 数据库设计

采用Oracle 11g RAC数据库，客户端IE浏览器与应用服务器连接，通过应用服务器对数据库进行常规的增、删、改、查操作。数据库中管理的数据包括施工方案、施工月计划、施工日计划、施工命令、运行揭示命令和施工登销记等，为施工管理系统的方案、月计划、日计划的审查和下发，施工命令的下发及施工登销记的业务提供数据支持。

施工管理系统涉及的数据结构较多，包括字典数据、业务数据、决策数据等，本节仅重点描述施工方案管理、月计划管理功能模块的数据库设计。

图3 系统软件架构图

（1）为实现施工方案管理从施工单位填写方案信息，提报给运输管理部进行审查，运输管理部审查时可派发给其他相关单位会签，收集会签意见后，运输管理部签发施工方案等功能需求，本系统方案管理模块数据库表采用星型模式进行设计，如图4所示。

图4 施工方案数据结构图

（2）为实现月计划管理从施工单位填写申请初稿，提报给运输管理部审查，运输管理部审查时，可派发给其它相关单位会签，收集会签意见后，运输管理部编制月计划、生成月计划、签发月计划等功能的需求，本系统月计划管理模块的数据库表采用星型模式进行设计，如图5所示。

图5 施工月计划数据结构图

3.5 系统应用

神朔铁路营业线施工管理系统已正式在神朔铁路分公司推广实施，中间经过几次优化调整，目前完全满足了神朔铁路施工管理的需求。该系统主要取得了以下显著效果：（1）对施工安全管理业务流程进行了优化和规范化，极大地减轻了工作量；（2）管理者能更全面、直观、清晰地了解施工情况，提升了工作和管理效率等。

图6、图7是系统部分功能界面示意图。其中，图6是施工方案管理模块中的施工方案编辑功能界面，图7是安全审核模块中的施工方案安全审核功能界面。

4 结束语

图6 施工方案编辑功能界面示意图

图7 施工方案安全审核功能界面示意图

本文分析了神朔铁路施工管理的业务需求，研究提出了神朔铁路营业线施工安全管理全过程、一体化框架模型。结合该框架模型，设计开发了神朔铁路营业线施工管理系统，并对该系统的技术架构、数据库结构、模块功能及实际应用效果进行了说明。通过神朔铁路营业线施工管理系统的建设，优化了施工工作模式和施工工作流程，并充分利用信息化手段促进了铁路施工工作的新发展，推动了施工管理工作水平和效能的全面提升。

如何将相关施工管理功能移植到手机上，满足移动办公的需求，是下一步研究的重点。

参考文献：

[1] 孟 勇，徐 鹏. 神朔铁路分公司行车固定设备生产管理信息系统的设计与实现[J]. 铁路计算机应用, 2012，21（4）：36-39.

[2] 刘凯强，周志龙. 神朔铁路运输能力分析[J]. 中国铁路，2015（12）：22-24.

[3] 孙 琦, 周磊山, 乐逸祥. 铁路施工计划管理信息系统研究[J]. 铁路计算机应用，2004，13（7）：11-13.

[4] SHEN L Z Z. Progress in high-speed train technology around the world[J]. Journal of Modern Transportation, 2011, 19 (1):1-6.

[5] 束永正. 关于列车运行图综合维修天窗的研究[D]. 上海：同济大学，2008.

[6] 村山一雄，邹振民. JR东日本公司的新干线综合运输管理系统(COSMOS)[J]. 中国铁路，2000（11）：42-45.

[7] Kunitani S L. Managing High-Speed Rail in France[J]. Civil Engineering Magazine Archive, 2012,82(10):62-82.

[8] 潘振龙. 我国高速铁路基础设施运营维护经营模式探讨[D].石家庄：石家庄铁道大学，2015.

[9] 中国铁路总公司. 铁路营业线施工安全管理办法[S]. 北京：中国铁路总公司，2012.

[10] 国家能源集团公司. 神华铁路营业线施工安全管理办法（试行）[S]. 北京：国家能源集团公司，2014.

[11] 中国神华神朔铁路分公司. 神朔铁路营业线施工安全管理实施细则（试行）[S]. 榆林：中国神华神朔铁路分公司，2012.