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建设项目施工组织设计的辅助决策和设计系统IOURNAL OF NATIONAL UNIVERSITY OF DEEENSE TECHNOLOGY
Vol.23 No.4
建设项目施工组织设计的辅助决策和设计系统
铁道校区土木建筑学院《复合地基技术规范+GBT*07*3-2012》.pdf，湖南长沙41007*）
摘要：介绍了铁路建设项自施工组织方案选优和图形文件辅助设计系统的功能、结构、特点和运行
环境，给出了应用多层次多目标决策方法进行铁路施工组织设计方案选优的算法。
关键词：铁路建设项目：施工组织设计；辅助决策；辅助设计；系统
中图分类号：TP391.72文献标识码：A
Auxiliary Decision and Designing System of the Design
( Civil and Archtecture College ，Ralway District , Central South University , Changsha 41007* , China)
mat files are introduced. Relative calculation method used to optimize variant of the railway construction organization design with multi
铁路建设项目施工组织设计是组织施工，指导施工活动，保证铁路建设工作顺利进行的重要技术
经济文件。根据铁路施工组织编制办法的要求，必须进行施工组织方案选优，择其最优方案编制施工
组织设计文件，并绘制相关设计图。在铁路建设项目施工组织设计中，长期以来没有一套比较科学和
合理的方法进行方案选优，也未能实现施工组织设计图形文件的电算化和自动化，这个问题一直有碍
于铁路施工组织设计水平的提高以及对施工工期和投资的有效控制。我们在南昆铁路《应用层次分析
法进行施工组织设计方案选优》科研课题研究中，建立了用一般层次分析法、模糊层次分析法和多层
次多目标决策分析方法进行铁路施工组织设计方案选优的数学模型，编制了相应的计算机程序，同时
我们还研制开发了施工组织设计图形文件的计算机辅助设计系统，首次实现了铁路施工组织设计图形
文件的电算化和自动化。该系统已应用到多条铁路施工组织设计中，取得了良好的效果，为铁路施工
组织设计部门提供了一个科学、高效、实用的辅助决策和设计的工具
本系统由以下两个子系统组成。
（1）施工组织设计方案选优辅助决策子系统
该子系统可利用一般层次分析法、模糊层次分析法和多层次多目标决策分析方法进行铁路工程项
目施工组织设计方案选优，选择最优方案进行施工组织设计。
（2）施工组织设计图形文件辅助设计子系统
该子系统以网络计划技术为基础，编制施工进度计划，可对网络计划进行工期和资源均衡优化
并由计算机自动生成和绘制施工组织设计图形文件。
系统功能模块结构如图1所示。
基金项目：铁道部科技攻关项目（铁建工科字N12号）
图1系统功能模块结构图
Fig.1 The modal structure of system function
施工组织方案选优是个典型的多目标决策问题，我们采用的是两两对比分层递进矩阵法，该方法
客观、准确、简捷，且便于利用计算机求解。该方法的具体步骤和工作内容如下。
影响施工组织方案各因素及层次结
为便于应用计算机对施工组织设计方案选优，我们采用两两比较分层递进矩阵法来求解。该方法
把一个错综复杂的多目标决策问题分解为目标之间的两两比较，所有目标的比较是利用复式循环进
行。比如目标1（用M表示）与M2，M3….，M进行比较目标X用M2表示）与M，M3….，M进行
可以采用简化的三标度法进行）例如第i个目标与第j个目标相比较第j个目标重要程度是第i个目标
的k倍用入；表示比较以后第：个目标所占的比重值，用入表示比较以后第j个目标所占的比重值于
(k +1 )j = 1
李昌友等：建设项目施工组织设计的辅助决策和设计系统
图2影响施工组织方案各因素的层次结构图
由于两两比较，缩小考虑问题的范围，因此无
论是定性目标还是定量目标，就比较容易作出判
断，各个击破。而比重值的确定也并不像传统方法
直接确定权数那样复杂，需要考虑的因素没有那样
繁琐。又由于每对目标比较两次，入，的个数为
如果将入：排成如下判断矩阵：
表示两元素相比，具有同样重要性
表示两元素相比，前者比后者稍重要
表示两元素相比，前者比后者明显重要
表示两元素相比，前者比后者强烈重要
表示两元素相比，前者比后者极重要
表示上述相邻判断的中间值 若元素i与元素j的重要性之比为a， 那么元素j与元素i重要性之比为a=1/ai
共有C个。判断矩阵U的每一行对应某一目标M（i=12…n）其顺序按自
3.3确定权数W：值并根据W：值将目标分层
各行目标所对应的权数值为：
3.3确定权数W：值并根据W;值将目标分层
各行目标所对应的权数值为：
= ≥入g/C²，且 ≥W;=1 i=12 .
由此确定的权数，综合兼顾了各个目标进行比较后不同结果的影响因素，方法简单直观。矩阵
U是一个典型的方阵，其主对角线右上方与左下方相对称的位置入；之和为1。
根据权数W（i=12…：n）大小将目标分为不同的层次。W数值越大，层次越高，则重要性越
大；反之W数值越小，层次越低，则重要性越小。假设将n个目标分为m层次用L（i=12"：m）
表示。L，表示层次最高的一组目标L表示层次最低的一组目标
3.4确定各目标层之间的关系
到最低层目标Lm。比如L层有两个目标M2，M3而L2层有3个目标M，，M*，M*
计算备选方案权数矩阵的E值进行
目标分层以后，就可以利用最低层目标对所有备选方案采用复式循环比较，得
所对应的权数。按下式计算E值：
E=R*R×...Rm
E值反映了各目标之间、目标与方案之间这种制约递进的关系，反映了各方案对于总目标来说可
取性的兼容大小。E是行矩阵，每一列对应一个方案最终即可按照数值大小来判断被选方案的优劣。E
值大者为相对最优方案。
上述计算过程可归纳为如下的步骤：
（1）利用复式循环法对所有目标两两比较得入；确定权数W：值。
（2）根据W：值将目标分层利用入来确定各层关系。
（3）就最低层目标Lm层对所有备选方案采用复式循环。
（4）计算权数矩阵的E值进行决策
且织设计图形文件辅助设计子系统
（1）系统以网络计划技术为基础，通过对网络计划时间参数分析确定网络中的关键工作、关键线
路，以便于在各个非关键工作上挖掘潜力、缩短工期、降低费用。通过对网络计划进行工期优化，使
得在确定的约束条件下求得合理的工期；通过对网络计划进行资源均衡优化，达到合理利用资源的目
的。本系统巧妙地将网络计划技术与传统的铁路施工组织设计进度图的关系连接起来，从而把工程部
门所沿用的传统的施工组织进度图建立在工程网络计划的基础上，使工程进度计划的编制更科学、合
理。又可以通过网络图自动转换成现场工作人员*惯的横道图，并使横道图的编制更科学、合理。
（2）系统可对施工组织设计中的进度计划实施动态控制。根据工程实际情况的变化，通过系统计
算和绘图，可即时发现施工组织进度计划中的不合理之处，通过修改网络计划从而实现工程进度计划
李昌友等：建设项目施工组织设计的辅助决策和设计系统
（3）系统可自动绘制施工组织设计文件的图纸，提高了设计文件质量和工作效率，大大节省了人
力和时间。生成的图形可在AutoCAD下进行各种修改，可通过绘图仪或打印机出图。
（4）系统采用结构化设计方法，各模块间相互独立，增强了系统的可读性、可维护性和可扩充
（*）系统运行于Windows9*/9*平台上，整个系统界面清晰、层次分明，操作简单快捷。系统用户
界面友好，采用人机对话方式，易学易用。
（1）主机：***及其以上型号主机；（2）内存：*4MB及以上；（3）硬盘：，
器：*00×*00及以上分辨率彩色显示器；（*）绘图仪或打印机：绘图仪应为Au
（1）Windows9*/9*操作系统
（2）AutoCADR14系统。
我们用上述方案选优数学模型和算法对南昆铁路百威段2**千米施工组织设计方案进行了编制和
计算。根据南昆铁路全线工期的要求，在保证该段工期的前提下设计了五年工期，四年半工期，四年
工期和三年半工期，共四个方案，然后对影响方案选优的诸多因素进行分析研究，经过计算，排序结
果四年半工期方案为优选方案，其工期较合理，可节约投资2000万元左右。我们还用该方法对原达
成铁路方案选优资料进行了核算，所得结果也与原设计优选方案一致。同时我们还利用本系统结合南
昆铁路百威段的施组接轨方案调整、达万铁路初步施工组织设计方案意见、西安康铁路招投标前施工
组织设计进度计划安排及内昆铁路初步设计施工组织方案意见进行了实际应用，取得了良好的效果。
直接绘制了该四条铁路的工程网络图、传统铁路全线工程纵横坐标进度图、横道图和劳动力资源图。
对南昆铁路百威段，在优化的基础上输出施工组织设计图形文件
本系统在原有的DOS版基础上全面升级到Windows平台上，并根据近年来情况变化和需要进行了
改进，可以进行铁路建设项目施工组织设计方案选优并实现图形文件的电算化和自动化，能满足勘测
设计部门编制铁路施工组织设计文件的需要。稍作改进后，也能满足铁路施工企业在铁路工程投标中
宿州市某小区大模板内浇外板高层住宅楼工程施工组织设计方案编制进度计划和在施工管理过程中进行进度控制的需要。
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