CN110097239A - 一种基于矩阵分析的地铁施工冲突检测方法及系统 - Google Patents

一种基于矩阵分析的地铁施工冲突检测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于矩阵分析的地铁施工冲突检测方法及系统，包括：获取检测计划中的要素并生成有效检测信息数据；将有效检测信息数据中同类属性的对象归类为一个维度，得到多维矩阵，根据得到的多维矩阵建立多维数据模型；对多维数据模型在部分维度上选定值后进行切片、分块和建阵处理，获取度量数据在剩余维度上的分布，将有序序列集合表示成面向对象模式；将对象‑对象、对象集‑对象的冲突约束表示成冲突约束图，对冲突约束的一致性进行依次检验，标识与检测计划冲突的区域。采用本发明进行冲突检测，保障检测结果的准确性、高效性；减少施工管理人员的工作量，降低安全隐患，确保施工计划、组织和分析的安全、高效和准确。

Description

一种基于矩阵分析的地铁施工冲突检测方法及系统
技术领域
本发明涉及铁路施工管理技术领域，具体地，涉及一种基于矩阵分析的地铁施工冲突检测方法及系统。
背景技术
城市轨道交通具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源等特点，目前已成为国内大城市中人们出行首选的交通工具。在这一背景下，做好已建成线路的日常维修养护工作，并建立符合轨道交通行业特色的检修施工管理系统，为日间运营的正常开展做好保障工作变的十分重要。
为保障城市轨道交通各线路的安全、准点运营，每日运营单位对轨道交通运营设施设备须进行大量的维护检修工作。这些维修工作一般都是在当日列车停运至次日列车开行这短短的几小时内完成的，每项施工维修任务都需要分配必要的施工资源：如工作时间、工作线路、工作区间、站点、停用电、动车等，其中开车施工需要进行安全防护，保障人员及行车安全。
冲突检测：地铁运营施工作业所需要的时间、作业区域、行车线路、用电区域和施工人员等宝贵资源，在编制施工计划时会发生这些资源的使用冲突。冲突检测则是对以上资源的安全合理分配进行检测，从而确保施工安全进行、资源有效利用的一种方法。因此冲突检测成为地铁施工安全保障、施工资源合理利用的一项重要检测指标。
目前，地铁施工中的资源冲突(安全原则)主要有：人车冲突、车车冲突、车电冲突。在现有的施工管理中，各单位提报的施工计划在审批过程中依赖人为判断，无法科学准确地对施工计划进行全面排查，受主观因素影响较大，工作效率较低，且无法及时根据指定的线路和日期统计每天的计划兑现率、资源占用率、时间使用率等。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于矩阵分析的地铁施工冲突检测方法，建立施工要素间的安全联动关系，在施工作业生命全周期内减少管理人员工作量，降低安全隐患，确保施工计划、组织和分析的安全、高效、准确。
根据本发明提供的一种基于矩阵分析的地铁施工冲突检测方法，包括：
预处理步骤：获取检测计划中的要素并生成有效检测信息数据；
多维数据模型建立步骤：将有效检测信息数据中同类属性的对象归类为一个维度，得到多维矩阵，根据得到的多维矩阵建立多维数据模型；
算法检测步骤：对多维数据模型在部分维度上选定值后进行切片、分块和建阵处理，获取度量数据在剩余维度上的分布，将有序序列集合表示成面向对象模式；
结果展示步骤：将对象-对象、对象集-对象的冲突约束表示成冲突约束图，对冲突约束的一致性进行依次检验，标识与检测计划冲突的区域。
较佳的，所述要素至少包括：计划人员信息、带电情况、作业区域、作业时间以及作业内容。
较佳的，所述有效检测信息数据包括对象网状路径；
所述对象网状路径是面向对象模式中对象的有序序列的集合，每个对象通过层级链和关联链与它的前序、后序、左序和右序对象连接，形成一个立体的网络链接。
较佳的，建立不同对象X和Y在一个方向上的连接关系，则X在相同方向与Y不存在其他的直接联系关系；
若所有与Y同属性的实例中，均有且仅有一个X的实例与Y的实例存在单方向的连接关系，则称X对Y存在该关系的全局唯一链路；若所有与X同属性的实例中，均有且仅有一个实例与另一个实例存在单方向的连接关系，则称X存在单向唯一链路；对象网状路径不改变的情况下，全局唯一链路和单向唯一链路均不会发生改变；
冲突规则的制定依赖于对象网状路径，冲突规则固定时，单向唯一链路的冲突单元数量支持配置修改；而全局唯一链路用来制定特殊冲突规则；
在X和Y中进行同类属性的对象筛选，当同类属性的对象满足指定筛选条件时，对其余类别的对象进行特定冲突规则的筛选，不是一个对象路径则提示为冲突。
根据本发明提供的一种基于矩阵分析的地铁施工冲突检测系统，包括：
预处理模块：获取检测计划中的要素并生成有效检测信息数据；
多维数据模型建立模块：将有效检测信息数据中同类属性的对象归类为一个维度，得到多维矩阵，根据得到的多维矩阵建立多维数据模型；
算法检测模块：对多维数据模型在部分维度上选定值后进行切片、分块和建阵处理，获取度量数据在剩余维度上的分布，将有序序列集合表示成面向对象模式；
结果展示模块：将对象-对象、对象集-对象的冲突约束表示成冲突约束图，对冲突约束的一致性进行依次检验，标识与检测计划冲突的区域。
较佳的，所述要素至少包括：计划人员信息、带电情况、作业区域、作业时间以及作业内容。
较佳的，所述有效检测信息数据包括对象网状路径；
所述对象网状路径是面向对象模式中对象的有序序列的集合，每个对象通过层级链和关联链与它的前序、后序、左序和右序对象连接，形成一个立体的网络链接。
较佳的，建立不同对象X和Y在一个方向上的连接关系，则X在相同方向与Y不存在其他的直接联系关系；
若所有与Y同属性的实例中，均有且仅有一个X的实例与Y的实例存在单方向的连接关系，则称X对Y存在该关系的全局唯一链路；若所有与X同属性的实例中，均有且仅有一个实例与另一个实例存在单方向的连接关系，则称X存在单向唯一链路；对象网状路径不改变的情况下，全局唯一链路和单向唯一链路均不会发生改变；
冲突规则的制定依赖于对象网状路径，冲突规则固定时，单向唯一链路的冲突单元数量支持配置修改；而全局唯一链路用来制定特殊冲突规则；
在X和Y中进行同类属性的对象筛选，当同类属性的对象满足指定筛选条件时，对其余类别的对象进行特定冲突规则的筛选，不是一个对象路径则提示为冲突。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明建立一套完整科学的信息化施工管理系统冲突检测算法，汇集轨道交通各单位及外部单位填报的施工计划，对其施工时间、地点、供电要求等进行冲突检测，保障检测结果的准确性、高效性；减少施工管理人员的工作量，降低安全隐患，确保施工计划、组织和分析的安全、高效和准确。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图；
图2为面向对象模式图；
图3为正线供电防护区域冲突约束图；
图4为车辆段供电冲突约束图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供的一种基于矩阵分析的地铁施工冲突检测方法，包括：
预处理步骤：获取检测计划中的要素并生成有效检测信息数据。如图1所示，要素至少包括：计划人员信息(R)、带电情况(SC)、作业区域(WA)、作业时间(T)、作业内容(C)，有效检测信息数据包括对象网状路径。其中，P为计划；L1为线路1；L2为线路2；PL为站线；BT为区间；TL为车辆段的作业分区；TU为车辆段的作业小单元；TR为轨道；SW为道岔；SSC为供电二级开关；R1为施工责任人1；R2为施工责任人2。
多维数据模型建立步骤：如图2所示，将同类属性归类为一个维度，定义一个五维矩阵，建立基于人员信息、带电情况、作业区域、作业时间、作业内容的五维数据模型。其中数组中维的个数对应数据模型的维度数，数组中每一维取值对应数据模型中每一维度的属性个数，数组的N个交点对应数据模型中的单元格，用来存放数据。
算法检测步骤：对多维数据模型在部分维度上选定值后进行切片、分块和建阵处理，获取度量数据在剩余维度上的分布，将有序序列集合表示成面向对象模式。
结果展示步骤：将对象-对象、对象集-对象的冲突约束表示成冲突约束图，如图3和图4所示，根据安全施工原则，对冲突约束的一致性进行依次检验，将结果进行存储，标识与检测计划冲突的区域。
图2图3图4中X、Y列数字说明：数字1到6代表6类冲突，1为正线带电情况冲突、2为计划人员冲突、3为作业区域冲突、4为车辆段带电情况冲突、5为作业时间冲突、6为作业内容冲突；其中字母及字母组合代表两两比对情况。
对象网状路径是面向对象模式中对象的有序序列的集合，每个对象通过层级链和关联链与它的前序、后序、左序和右序对象连接，形成一个立体的网络链接，前序、后序、左序和右序对象和连接关系可能均存在多个。
建立不同对象X和Y在一个方向上的某种连接关系，则X在相同方向与Y不存在其他的直接联系关系。
若所有与Y同属性的实例中，均有且仅有一个X的实例与Y的实例存在单方向的某种连接关系，则称X对Y存在该关系的全局唯一链路。若所有与X同属性的实例中，均有且仅有一个实例与另一个实例存在单方向的某种连接关系，则称X存在单向唯一链路。对象网状路径不改变的情况下，全局唯一链路和单向唯一链路均不会发生改变。
冲突规则的制定依赖于对象网状路径，通用冲突规则固定时，单向唯一链路的冲突单元数量支持配置修改。而全局唯一链路可以用来制定特殊冲突规则。
E和F均为一个实体对象，X和Y分别为E和F的成员对象或成员对象集合，在X和Y中进行相同类别的对象筛选，当某些相同类别的对象满足指定筛选条件时，对另外类别的对象进行特定冲突规则的筛选，不是一个对象路径则提示为冲突。
结果展示模块以文字、图形等多种方式进行展现，其中：检测结果及其相关信息保存在数据库及服务器上，通过远程数据库访问方式，利用SVG矢量分析计算出冲突区域图形，将信息共享展示。
在上述一种基于矩阵分析的地铁施工冲突检测方法的基础上，本发明还提供的一种基于矩阵分析的地铁施工冲突检测系统，包括：
预处理模块：获取检测计划中的要素并生成有效检测信息数据；要素至少包括：计划人员信息、带电情况、作业区域、作业时间以及作业内容，有效检测信息数据包括对象网状路径。对象网状路径是面向对象模式中对象的有序序列的集合，每个对象通过层级链和关联链与它的前序、后序、左序和右序对象连接，形成一个立体的网络链接。
多维数据模型建立模块：将有效检测信息数据中同类属性的对象归类为一个维度，得到多维矩阵，根据得到的多维矩阵建立多维数据模型；
算法检测模块：对多维数据模型在部分维度上选定值后进行切片、分块和建阵处理，获取度量数据在剩余维度上的分布，将有序序列集合表示成面向对象模式；
结果展示模块：将对象-对象、对象集-对象的冲突约束表示成冲突约束图，对冲突约束的一致性进行依次检验，标识与检测计划冲突的区域。
立不同对象X和Y在一个方向上的连接关系，则X在相同方向与Y不存在其他的直接联系关系；
若所有与Y同属性的实例中，均有且仅有一个X的实例与Y的实例存在单方向的连接关系，则称X对Y存在该关系的全局唯一链路；若所有与X同属性的实例中，均有且仅有一个实例与另一个实例存在单方向的连接关系，则称X存在单向唯一链路；对象网状路径不改变的情况下，全局唯一链路和单向唯一链路均不会发生改变；
冲突规则的制定依赖于对象网状路径，冲突规则固定时，单向唯一链路的冲突单元数量支持配置修改；而全局唯一链路用来制定特殊冲突规则；
在X和Y中进行同类属性的对象筛选，当同类属性的对象满足指定筛选条件时，对其余类别的对象进行特定冲突规则的筛选，不是一个对象路径则提示为冲突。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种基于矩阵分析的地铁施工冲突检测方法，其特征在于，包括：
预处理步骤：获取检测计划中的要素并生成有效检测信息数据；
多维数据模型建立步骤：将有效检测信息数据中同类属性的对象归类为一个维度，得到多维矩阵，根据得到的多维矩阵建立多维数据模型；
算法检测步骤：对多维数据模型在部分维度上选定值后进行切片、分块和建阵处理，获取度量数据在剩余维度上的分布，将有序序列集合表示成面向对象模式；
结果展示步骤：将对象-对象、对象集-对象的冲突约束表示成冲突约束图，对冲突约束的一致性进行依次检验，标识与检测计划冲突的区域。
2.根据权利要求1所述的基于矩阵分析的地铁施工冲突检测方法，其特征在于，所述要素至少包括：计划人员信息、带电情况、作业区域、作业时间以及作业内容。
3.根据权利要求2所述的基于矩阵分析的地铁施工冲突检测方法，其特征在于，所述有效检测信息数据包括对象网状路径；
所述对象网状路径是面向对象模式中对象的有序序列的集合，每个对象通过层级链和关联链与它的前序、后序、左序和右序对象连接，形成一个立体的网络链接。
4.根据权利要求3所述的基于矩阵分析的地铁施工冲突检测方法，其特征在于，建立不同对象X和Y在一个方向上的连接关系，则X在相同方向与Y不存在其他的直接联系关系；
若所有与Y同属性的实例中，均有且仅有一个X的实例与Y的实例存在单方向的连接关系，则称X对Y存在该关系的全局唯一链路；若所有与X同属性的实例中，均有且仅有一个实例与另一个实例存在单方向的连接关系，则称X存在单向唯一链路；对象网状路径不改变的情况下，全局唯一链路和单向唯一链路均不会发生改变；
冲突规则的制定依赖于对象网状路径，冲突规则固定时，单向唯一链路的冲突单元数量支持配置修改；而全局唯一链路用来制定特殊冲突规则；
在X和Y中进行同类属性的对象筛选，当同类属性的对象满足指定筛选条件时，对其余类别的对象进行特定冲突规则的筛选，不是一个对象路径则提示为冲突。
5.一种基于矩阵分析的地铁施工冲突检测系统，其特征在于，包括：
预处理模块：获取检测计划中的要素并生成有效检测信息数据；
多维数据模型建立模块：将有效检测信息数据中同类属性的对象归类为一个维度，得到多维矩阵，根据得到的多维矩阵建立多维数据模型；
算法检测模块：对多维数据模型在部分维度上选定值后进行切片、分块和建阵处理，获取度量数据在剩余维度上的分布，将有序序列集合表示成面向对象模式；
结果展示模块：将对象-对象、对象集-对象的冲突约束表示成冲突约束图，对冲突约束的一致性进行依次检验，标识与检测计划冲突的区域。
6.根据权利要求5所述的基于矩阵分析的地铁施工冲突检测系统，其特征在于，所述要素至少包括：计划人员信息、带电情况、作业区域、作业时间以及作业内容。
7.根据权利要求6所述的基于矩阵分析的地铁施工冲突检测系统，其特征在于，所述有效检测信息数据包括对象网状路径；
所述对象网状路径是面向对象模式中对象的有序序列的集合，每个对象通过层级链和关联链与它的前序、后序、左序和右序对象连接，形成一个立体的网络链接。
8.根据权利要求7所述的基于矩阵分析的地铁施工冲突检测系统，其特征在于，建立不同对象X和Y在一个方向上的连接关系，则X在相同方向与Y不存在其他的直接联系关系；
若所有与Y同属性的实例中，均有且仅有一个X的实例与Y的实例存在单方向的连接关系，则称X对Y存在该关系的全局唯一链路；若所有与X同属性的实例中，均有且仅有一个实例与另一个实例存在单方向的连接关系，则称X存在单向唯一链路；对象网状路径不改变的情况下，全局唯一链路和单向唯一链路均不会发生改变；
冲突规则的制定依赖于对象网状路径，冲突规则固定时，单向唯一链路的冲突单元数量支持配置修改；而全局唯一链路用来制定特殊冲突规则；
在X和Y中进行同类属性的对象筛选，当同类属性的对象满足指定筛选条件时，对其余类别的对象进行特定冲突规则的筛选，不是一个对象路径则提示为冲突。
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