吕广宇 蒋永兵 朱宗坤
摘 要：文章对已运营地铁线路内安全施工存在的问题进行了研究，提出了一种以安全管理为目的，以计划管理为核心，通过智能化手段把与现场安全相关的人员、机械、设备、材料、工具、方案等信息进行数字化集中监管的地铁运营线路内施工智能安全管控系统。该管控系统由人员管理、设计管理、计划管理、工具管理、设备管理模块组成，可实现对施工现场进行全时段、全局监控的功能。
关键词：轨道交通;运营线路;智能安全管控;功能研究
中图分类号：TP277 文献标识码：A文章编号：2096-4706（2021）13-0117-04
Functional Design and Research of Intelligent Safety Management and Control System for Rail Transit Construction
——Take the Construction in Subway Operation Lines as an Example
LYU Guangyu， JIANG Yongbing， ZHU Zongkun
（China Railway Electrification Survey Design & Research Institute Co.， Ltd.， Tianjin 300250， China）
Abstract： This paper studies the problems existing in the safety construction in the subway lines in operation， and proposes an intelligent safety management and control system for the construction in the subway lines in operation， which takes the safety management as the purpose， takes the plan management as the core， and digitizes and centrally supervises the personnel， machinery， equipment， materials， tools， schemes and other information related to the site safety through intelligent means. The management and control system is composed of personnel management， design management， plan management， tool management， and equipment management modules， which can realize the function of full-time and global monitoring of the construction sites.
Keywords： rail transit; lines in operation; intelligent safety management and control; function research
0 引 言
目前，国内多条地铁线路已进入大修期，未进入大修期的地铁线路也存在大量委外施工项目，因此存在大量在运营线路内施工的情况。运营线路内施工，一般单次作业人数可达几十人至上百人，且大部分人员对地铁环境及规章要求不熟悉，同时在运营线路内施工时间短、施工环境复杂，存在安全隐患。但地铁运营部门对现场施工的管控还停留在传统的人盯人、互控他控、制度管理等传统人工手段，远程调度人员无法监控到现场施工实时进度，缺乏实时对现场互控、他控的智能化手段，安全管控压力凸显。因此，迫切需要对城市轨道交通在运营线路内施工智能安全管控系统功能需求的研究，开发智能安全管控系统。
1 存在问题及需求
经多方调研，目前地铁运营管理部门亟待解决的问题有：（1）施工管控手段传统、管控效率低、监管压力大。目前在运营线路内施工 主要依靠传统的人工现场配合确认等管控手段，缺乏智能化手段、现场管控效率低;在运营线路内施工直接影响第二天地铁的安全运营，要求配合人员需要对施工全过程做到实时有效监控，现场监管压力大。（2）施工管控环节多、流程长、精细化要求高。目前在运营线路内施工要求对人、机、料、法、环等多个环节进行管控，对单次作业施工前、中、后全过程精细化管理;针对关键性工序和重点施工影像资料等，要求实现关键工序监管重点可追溯。
为解决以上问题，改变既有的在运营线路内施工监管方式，有必要开发研究一套破解安全监管难题、提高管理效益，为管理者提供紧急调度、远程指导、远程指挥、工作协调、运筹帷幄的智能安全管控系统。
2 系统功能需求
2.1 软件总体技术方案
智能安全管控系统的软件平台主要由“开工前资料监管”和“标准化施工监管”两大部分组成，实现安全全过程管控。“开工前资料监管”主要用于开工入场前登记审查各方人员资料，设计图纸、文件及变更的电子化及终端查询，工程计划管理，工具、设备的资料登记等。“标准化施工监管”用于日施工作业的标准化流程监管，主要分为施工前、施工中、施工后三个阶段，每个阶段的每一个施工步骤都进行监管。在运营线路内施工智能安全管控系统的软件平台主要功能需求如图1所示。
2.2 开工前资料监管
2.2.1 人员管理模块
为保证参建人员的资质符合项目要求及对进入施工现场的人员进行控制，对建设管理人员、施工人员、监理人员、设计人员等参建各方人员进行实名制管理，其中包括以下功能要求：（1）人员登记。对参建各方人员进行人员登记存入中央级服务器数据库，主要登记内容为：单位、姓名、性别、年龄、身份证号码、照片、工号、职称、职业资格证、岗位、安全等级、三级安全教育情况、临时出入证编号、临时出入证、施工负责人证编号、施工负责人证、特种作业证类型、特种作业证编号、特种作业证、个人联系电话、单位联系电话、常住地址、家庭住址、常规体检信息、防疫体检信息、保险信息等。（2）人员统计。对登记后的人员进行分类统计，便于即时掌握项目人员信息。统计分类为建设管理人员、运营配合人员、设计人员、监理人员、施工管理人员、施工工人、特殊工种人员等。
2.2.2 设计管理模块
设计管理模块主要为保证设计资料为符合出图程序的最终版资料，保证该资料作为施工的主要依据留存及随时备查，并且为施工过程中监管部门核查现场施工是否与施工图纸保持一致提供便利条件。主要为以下功能：
（1）施工图及施工设计说明书上传及查看。（2）审查意见上传及查看。（3）设计变更上传及查看。（4）工程量清单。
该功能要求上传根据施工图计算的工程量清单，工程量清单需要在中央服务器内做好模板及规定，该模板为经业主审查过的固定模板，上传时只需选用对应的模板，按照模板开项增加具体数量。
2.2.3 计划管理模块
施工前制定施工总计划，施工过程中添加月计划。并且实现进度计划记录，完成情况与总计划、月计划对标，以便管理人员控制施工进度情况。其中包括以下功能要求：（1）总计划。该功能要求在施工前根据业主提供的工期要求，编制施工总计划。总计划与工程量清单联动，开项与工程量清单一致。另外，总计划页面体现已完成工作量及完成百分比。完成工作量与月计划及周计划联动，完成一个天窗点后马上反馈至总计划及月计划。设置中间计划节点（1～2个），到计划节点时未完成目标值工作量，月计划中未完成目标值时均进行提示，并且体现与目标值的偏差。并且总计划变更时，具备计划调整功能，调整时必须上传调整依据（会议纪要或业主指令）。（2）月计划。该功能要求在施工前根据施工总计划，编制施工月计划。
另外，月计划页面体现已完成工作量及完成百分比。完成工作量与总计划联动，完成一个天窗点后马上反馈至总计划及月计划，在20天位置设置计划节点，到计划节点时未完成目标值工作量，将进行提示。月底再次对标，根据对标结果调整下月计划，上传调整依据，但最终工期节点不变。并且可以导出计划表格。
2.2.4 工具管理模块
为规范及统计进入施工现场的施工工人携带的工具，对施工工具进行智能化管理，其中包括以下功能：（1）工具登记。在施工前期准备期间，所有施工单位准备的工具需进行贴牌，并且将数据记录入中央级服务器数据库。记录数据包括：工具名称、使用年限、已使用时间、工具状态、检测报告等，便于统计工具数量及工具种类，同时可以检查有检测要求的工具是否按照要求完成检测。并且与现场手持终端联网，在现场记录时可进行相应对比。（2）智能工具监控。对施工工具进行智能化监控，出入库及出入场时对施工工具进行登记和复查，对比出入场时的工具种类及数量，防止工具遗漏在施工场地内，特别是可避免工具遗留在轨行区。
2.2.5 设备管理模块
为准确掌握设备材料的情况，对设备材料进行监管，具体功能有：（1）主要设备材料清单及到货计划。施工准备期间，需要登记主要设备材料清单及数量，该数量及清单与施工工程量清单联动，由工程量开项自动导出主材数量。施工期间登记到货计划，已到货数量，剩余到货数量，并且可进行统计查询，以便对主要设备材料进行细致管理。（2）主要设备材料技术及试验资料。在主要设备材料清单中的每一项链接至该项的技术及试验资料页面，该页面需要上传设备材料的产品说明书及维护手册、型式试验报告、出厂试验报告、产品合格证、产品使用及维护手册等资料、现场验收，以备建设方审查。
2.3 标准化施工监管
2.3.1 施工作业前监管
施工前由业主下发作业指令，施工单位接收指令后制定日施工方案。日施工方案需明确施工参与人员、施工内容、施工管控要点、风险点确认及管控措施等。日施工方案需要经过施工项目部、监理工程师、监理项目部、业主项目经理、业主分部、业主部门以及中心调度的审核，并且每级审核时提交本级的日作业方案。具体审核流程如图2所示。
2.3.2 施工作业中监管
施工中监管主要分为出工前确认、施工前交底、施工过程管控、出清管控及日作业完成确认：
出工前确认。对施工前准备会进行全程视频监控，监管施工单位准备会情况。
施工前交底。对施工前交底进行全程视频监控，监管施工单位交底会情况。施工交底会需对进场人员进行防疫和状态检查、作业分工交底、进场施工工具清点、进场设备材料清点等。
施工过程管控。对施工全过程进行视频监控，同时对施工过程中人员、工具、设备材料、施工要点等进行管控：
人员出入施工现场登记，采用可移动式门禁系统对出入人员进行登记。
施工工具及设备材料的出入场清点，通过RFID芯片等智能化手段提高施工工具登记及清点的效率及准确性。
施工全过程视频监控，可在远程实时监控现场施工并可录像回溯。
施工过程的安全行为管控，通过安全监测系统对施工过程中的安全行为（如安全帽、荧光衣、安全带、摔倒、扶梯等）进行监控，并具备违规报警功能。
施工要点管控，对施工各项目的施工要点需监理工程师现场拍照、核实，并上传至总服务器。
出清管控。在施工结束后，利用移动摄像设备对轨行区进行出清确认，并上传出清视频。然后视频监控在站台区的人员、施工、设备、材料的清理。
日作业完成确认。施工完成后统计施工完成情况、监理完成情况及业主配合完成情况，以接触网柔性改刚性施工为例，具体施工中监管流程如图3所示。
2.3.3 施工作业后监管
日作业完成后，需要施工单位安排留守人员并报备业主审核，具体审核流程如图4所示。
3 硬件配置方案
智能安全管控系统包括中央服务器、监控大屏、移动终端、PC终端、摄像头、测温门禁一体机、扫描枪、智能头盔、执法记录仪、边缘计算单元、NVR、路由套件、UPS等设备。
该系统的软件平台安装在中央服务器，在中央服务器中完成数据存储、分析及结果输出。中央服务器通过网络与监控大屏、移动终端、PC终端连接，实现终端设备的操作及实施视频安全监控。施工现场设置移动支架摄像头、测温门禁一体机、扫描枪、智能头盔、执法记录仪等监控、采集设备，对施工中人员、工具、设备等的出入记录进行安全监管。对施工全过程进行监控视频采集，同时通过现场的数据分析设备进行安全行为分析。分析数据及采集的数据通过现场网络单元（由边缘计算单元、NVR、路由套件、UPS等设备组成）上传中央服务器。智能安全管控系统构成如图5所示。
4 结 论
通过以上功能设计与分析，明确了城市轨道交通在运营线路内施工智能安全管控系统是以安全管理为目的，以计划管理为核心，通过人工智能化手段将与现场安全相关的人员、机械、设备、材料、工具、方案等信息进行数字化集中监管，同时可对运营线路内的施工作业从材料进场、施工计划、施工过程中的安全文明施工、施工完成后的人清场清到最终验收进行全过程监控。目前该施工智能安全管控系统已应用在广州市轨道交通一号线接触网柔改刚项目中，现场施工所反映的问题将在下阶段进行优化设计，进一步提升并完善该系统功能。
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作者简介：吕广宇（1980—），男，汉族，黑龙江牡丹江人，高级工程师，本科，研究方向：轨道交通供电系统;蒋永兵（1982—），男，汉族，重庆人，高级工程师，本科，研究方向：轨道交通信息化系统;朱宗坤（1990—），男，汉族，甘肃兰州人，工程师，硕士研究生，研究方向：轨道交通供电系统。
