劉 濤，裴嚴(yán)冬，熊光珍

（1.合肥市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司，安徽合肥 230001；2.安徽云軌信息科技有限公司，安徽馬鞍山 243000）

0 引言

軌道交通車輛架修是保障軌道交通運(yùn)營安全、提高運(yùn)營效率和延長車輛壽命的重要手段，在車輛架修生產(chǎn)工作組織中，列計劃的制定與實施作為該手段的核心，對提高軌道交通車輛的安全性、耐用性和可靠性有著巨大的作用。合肥軌道車輛架修列計劃目前主要采用傳統(tǒng)的人工計算編制Excel 表的方式，需要花費(fèi)大量時間比對架修數(shù)據(jù)。同時，為保證架修作業(yè)的準(zhǔn)確無誤，須對已經(jīng)編制完成的架修列計劃進(jìn)行二次人工審核，導(dǎo)致重復(fù)工作，增加人力成本。另外，由于對比報表數(shù)量多，且傳統(tǒng)編制方式下的架修列計劃排程不具備自動糾錯功能，針對其是否可以滿足架修段能力等多設(shè)條件，存在較高的易錯風(fēng)險。

研究和制定合理的架修列計劃自動排程算法，實現(xiàn)車輛架修列計劃的信息自動化排程，能夠提高軌道交通車輛架修列計劃排程工作的效率和準(zhǔn)確性，對于軌道交通行業(yè)的發(fā)展和提升服務(wù)水平具有迫切的需求價值。

1 模型建立

借助計算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)，建立能夠?qū)崿F(xiàn)自動排程的架修列計劃算法模型，將其進(jìn)行信息化的應(yīng)用，提高架修列計劃排程工作的信息化和自動化水平。通過該模型算法的設(shè)計和應(yīng)用，可以高效地進(jìn)行列計劃排程、更好地控制和分配維修作業(yè)的時間和資源，確保排程的高質(zhì)量交付和及時實施。整體框架模型如圖1 所示。

圖1 框架模型

排程車輛信息主要包括車號、接車日期等；架修車輛信息為車輛段所有車輛主數(shù)據(jù)，包括車號、車輛名稱、車型、所屬線路等；架修工藝信息包括架修車型的工藝路線、流程工序、工序耗時、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)信息、作業(yè)開工日期、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)人數(shù)及工藝設(shè)備等。

2 設(shè)計思路

通過建立架修工藝關(guān)系網(wǎng)數(shù)據(jù)模型，確定車輛需要進(jìn)行的架修作業(yè)項目，包括檢修、更換、維護(hù)等。依據(jù)車輛的架修作業(yè)項目，進(jìn)一步確定架修工藝流程，包括拆卸、檢查、修理、組裝等步驟，以及各步驟所需架修作業(yè)時間和工具設(shè)備。

明確排程車輛信息，包括車號及接車日期，通過與架修車輛基本數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)信息匹配，結(jié)合排程車輛信息、架修作業(yè)項目、架修工藝流程、工具設(shè)備等要素，綜合考慮列計劃排程的自動生成，包括架修開始時間、結(jié)束時間、車輛調(diào)配、人員和設(shè)備調(diào)配等。最后，生成的初始列計劃需進(jìn)行沖突檢測，引入拓?fù)渑判蜻M(jìn)行糾正，糾正后的列計劃仍需再次進(jìn)行沖突檢測，直至滿足要求，以最大程度的提高架修列計劃排程效率、準(zhǔn)確性和合理性。

3 實施步驟

3.1 架修工藝關(guān)系網(wǎng)數(shù)據(jù)模型建立

架修工藝關(guān)系網(wǎng)數(shù)據(jù)模型包括各自架修工序的前后及上下級覆蓋關(guān)系，屬于脈絡(luò)梳理型架修工序確定的自動編排方法。匹配與確定架修車輛相關(guān)的架修工藝信息，包括拆卸、檢查、修理、組裝等工藝步驟，根據(jù)其工藝類型及上下級覆蓋關(guān)系，建立架修工藝關(guān)系網(wǎng)數(shù)據(jù)模型，量化作業(yè)工序步驟為工藝參數(shù)變量，確定架修工序優(yōu)先級，實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整車輛架修工序，以應(yīng)對架修工序意外阻滯的情況，關(guān)系網(wǎng)數(shù)據(jù)模型如圖2 所示。

圖2 關(guān)系網(wǎng)數(shù)據(jù)模型

獲取架修車輛架修工藝流程及工序步驟，形成數(shù)據(jù)集An，其包含工藝步驟優(yōu)先級（開始時為空），并按照工藝類型的上下級覆蓋關(guān)系對An進(jìn)行排序，將上級工序排到前面并更新An中的優(yōu)先級，以此類推。

3.2 架修列計劃自動排程

首先輸入車號及接車日期，確定架修作業(yè)的工期以及具體架修時間，依據(jù)其工藝路線標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)單及架修工藝優(yōu)先級的確定，遞推排出從接車日期開始后每一條架修作業(yè)對應(yīng)的計劃日期，從而生成架修初始列計劃。

定義作業(yè)LFT 最早為目標(biāo)函數(shù)：f（x）=max{xi+Si}，其中，Si為作業(yè)i 的最早開始及最晚結(jié)束時間集，規(guī)定排程算法流程中約束條件集：C={C1，C2，…，Ck}。具體約束條件如下：

在滿足架修能力的前提下，對于作業(yè)i，有xi≥tj-M（1-yj），M 為充分大的常數(shù)值，表示如果架修時間段j 可用，則作業(yè)i 必須在該時間段內(nèi)開始。如果作業(yè)i 依賴于作業(yè)j，則有xi≥xj+dji，dji為作業(yè)j 到作業(yè)i 的時間間隔。對于作業(yè)i 和j，有yj≥xi+di+Stj，S 為作業(yè)i 所需的架修時間，di為作業(yè)i 之前的所有作業(yè)所需的架修時間。

根據(jù)上述約束條件實現(xiàn)架修列計劃遞推式自動排程，再依據(jù)初始列計劃進(jìn)行作業(yè)時間和資源的沖突檢測與調(diào)整，避免車輛架修過程中存在作業(yè)時間與資源的沖突，帶來不可挽回的后果。架修列計劃自動排程應(yīng)用算法流程如圖3 所示。

圖3 算法流程

3.3 沖突檢測

初始列計劃生成后，通過PERT 算法進(jìn)行作業(yè)時間和資源的沖突檢測。具體來說，需要明確每個架修作業(yè)任務(wù)所需的作業(yè)時間和作業(yè)資源，計算各個作業(yè)的最早開始時間EST 和最晚完成時間LFT 及確定每個架修作業(yè)在作業(yè)時間段內(nèi)所需的設(shè)備資源。

以此確定車輛架修的整體作業(yè)路徑，依據(jù)其整體的作業(yè)路徑，形成架修作業(yè)數(shù)據(jù)集Z，檢查任意兩個作業(yè)i 和j 之間是否需要同一時間使用同一種設(shè)備，即檢測工班之間的作業(yè)順序與工藝設(shè)備的使用是否存在沖突。若檢測后的結(jié)果顯示其作業(yè)數(shù)據(jù)集Z≠φ，則說明存在沖突，需進(jìn)一步引入拓?fù)渑判颍═S）算法進(jìn)行作業(yè)資源和時間的序列調(diào)整，調(diào)整后仍需按上述過程進(jìn)行沖突檢測，直至作業(yè)i 和作業(yè)j 之間滿足檢測條件，以實現(xiàn)整體架修列計劃自動排程的完備高效性。

4 應(yīng)用效果

通過該車輛架修列計劃自動排程算法的設(shè)計與應(yīng)用，利用信息化手段自動生成車輛架修列計劃排程方案，實現(xiàn)列計劃排程工作的高效性、準(zhǔn)確性。相比于傳統(tǒng)的架修列計劃編制方式，應(yīng)用效果對比見表1。

表1 應(yīng)用對比

該設(shè)計應(yīng)用后，車輛架修列計劃自動排程的精度更高，不僅可以最大程度地避免排程沖突和錯誤，還大大減少人力資源的浪費(fèi)，節(jié)省人力成本，間接實現(xiàn)“降本增效”的企業(yè)優(yōu)化目標(biāo)。因此，針對該算法的應(yīng)用效果及價值非常顯著。

5 結(jié)束語

基于先進(jìn)的模型算法，針對合肥軌道架修列計劃排程設(shè)計出完備高效的自動排程算法，實現(xiàn)架修列計劃的自動排程和沖突檢測，從而提高架修列計劃的編制效率和工作質(zhì)量，減少人為因素對計劃編制的影響，降低人力成本。針對合肥軌道架修列計劃編制的具體情況，給出詳細(xì)的算法模型設(shè)計思路及實施步驟，包括模型建立、算法設(shè)計和應(yīng)用效果驗證等環(huán)節(jié)，證明該列計劃自動排程算法的有效性和可行性，具有很強(qiáng)的借鑒和應(yīng)用價值。