鉤計(jì)劃知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

李文婷 婁正良（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073）

1 概述

基于知識(shí)庫(kù)的鉤計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)已在武漢北編組站C IPS中成功實(shí)施，其知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)與普通信息管理系統(tǒng)相比，差異主要有兩個(gè)方面。

一方面知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)既要存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中又要解析顯示成漢語(yǔ)文本供專(zhuān)業(yè)人員閱讀理解。另一方面，由于知識(shí)庫(kù)內(nèi)知識(shí)之間有較為復(fù)雜邏輯關(guān)系，涉及到知識(shí)之間是否相互矛盾，是否出現(xiàn)冗余等問(wèn)題，為保證推理機(jī)正常使用，知識(shí)庫(kù)管理必須設(shè)計(jì)知識(shí)檢查功能。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)根據(jù)知識(shí)庫(kù)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，有怎樣的知識(shí)庫(kù)就有相應(yīng)的管理系統(tǒng)。具體的鉤計(jì)劃知識(shí)庫(kù)管理功能圖如圖1所示。

用戶(hù)對(duì)知識(shí)庫(kù)的操作，包括禁用、增加、刪除、修改規(guī)則及調(diào)整規(guī)則優(yōu)先級(jí)等，還可以方便的檢索解體規(guī)則，輸出知識(shí)庫(kù)文本。

系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)自動(dòng)備份知識(shí)庫(kù)，有條件恢復(fù)知識(shí)庫(kù)；可以根據(jù)C IPS信息共享平臺(tái)，自動(dòng)生成知識(shí)庫(kù)框架；可以將存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)通過(guò)文本解析，翻譯成專(zhuān)業(yè)人員可以閱讀的文本；可以進(jìn)行自我檢查，輔助人工維護(hù)知識(shí)。

另外系統(tǒng)具有一些統(tǒng)計(jì)功能，可以對(duì)自動(dòng)編制功能的使用頻率和兌現(xiàn)率等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

李文婷，女，畢業(yè)于西南交通大學(xué)，工程師。研究方向?yàn)殂^計(jì)劃自動(dòng)編制。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。與通常意義上的信息系統(tǒng)不同，知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)增加了規(guī)則解析和完整性檢查兩個(gè)模塊。

系統(tǒng)將存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)讀入到本地?cái)?shù)據(jù)集中，通過(guò)解析模塊和完整性檢驗(yàn)?zāi)K將解體作業(yè)相關(guān)知識(shí)（規(guī)則）顯示在界面上，并為用戶(hù)提示出不合法的解體規(guī)則；用戶(hù)通過(guò)交互界面對(duì)解體規(guī)則進(jìn)行修改，操作的結(jié)果通過(guò)完整性檢驗(yàn)合格后才能寫(xiě)入到數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)集再更新到數(shù)據(jù)庫(kù)中，更新后的數(shù)據(jù)再次完成翻譯過(guò)程和完整性檢查過(guò)程，翻譯結(jié)果更新到界面上。

3 重點(diǎn)功能實(shí)現(xiàn)

一條解體規(guī)則的結(jié)構(gòu)如圖3所示，解體規(guī)則中“待解車(chē)輛信息、附加條件及基本規(guī)則的一部分”都用來(lái)描述條件{P}，其具體內(nèi)容涉及待解車(chē)輛、集結(jié)場(chǎng)車(chē)輛及未來(lái)車(chē)流等信息；基本規(guī)則中的另一部分用來(lái)描述結(jié)論Q，具體是指待解車(chē)輛的解體去向。

3.1 規(guī)則文本解析

從總體上看，鉤計(jì)劃知識(shí)庫(kù)采用產(chǎn)生式規(guī)則表示法，其基本形式如公式（1）所示，表示如果條件集合{P}成立，則能得到結(jié)論Q。

“待解車(chē)輛信息”相同的規(guī)則組成一組，優(yōu)先級(jí)高的規(guī)則優(yōu)先匹配，狀態(tài)位決定本條規(guī)則是否可用。解體規(guī)則的具體內(nèi)容由基本規(guī)則和附加條件來(lái)確定。

解體知識(shí)庫(kù)中存儲(chǔ)的是專(zhuān)業(yè)用戶(hù)的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和工作方法，由于漢語(yǔ)語(yǔ)言的二義性，經(jīng)驗(yàn)的表述具有一定難度。參照編組站調(diào)度計(jì)劃編制領(lǐng)域?qū)I(yè)人員使用的術(shù)語(yǔ)和表達(dá)習(xí)慣，設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)潔的漢語(yǔ)表達(dá)方式，示例如表1及表2所示。

依據(jù)待解車(chē)輛的最終去向，基本規(guī)則被分為4個(gè)大類(lèi)，分別是轉(zhuǎn)交流、放入有車(chē)線、開(kāi)新線和其他。

每個(gè)大類(lèi)中有細(xì)分的規(guī)則類(lèi)型（類(lèi)型眾多表中沒(méi)有完全列舉）。附加條件根據(jù)所涉及的車(chē)流數(shù)目，分為多車(chē)流和單車(chē)流附加條件，附加條件中可以描述未來(lái)車(chē)流并做車(chē)流運(yùn)算。隨著自動(dòng)解體知識(shí)庫(kù)需求變更，解體規(guī)則的類(lèi)型可以不斷擴(kuò)充。

表1 基本規(guī)則分類(lèi)

表2 附加條件分類(lèi)

知識(shí)庫(kù)中存儲(chǔ)的解體規(guī)則以一定的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，解析規(guī)則文本的過(guò)程首先是確定本條規(guī)則的類(lèi)型，然后根據(jù)表1和表2中不同類(lèi)型規(guī)則的文本，填寫(xiě)“【】”中的內(nèi)容。經(jīng)過(guò)解析的知識(shí)庫(kù)文本顯示在圖4所示的管理系統(tǒng)界面中。

用戶(hù)在維護(hù)知識(shí)庫(kù)的過(guò)程中，需要選定要輸入的基本規(guī)則類(lèi)型，以基本規(guī)則類(lèi)型示例為模板，通過(guò)下拉框等控件填寫(xiě)規(guī)則模板“【】”中的內(nèi)容，從而完成一條規(guī)則的錄入。附加條件也采用同樣的維護(hù)方法。

3.2 知識(shí)庫(kù)完整性檢查

知識(shí)庫(kù)是鉤計(jì)劃決策的依據(jù)，知識(shí)的錯(cuò)誤必然導(dǎo)致決策的錯(cuò)誤。對(duì)知識(shí)庫(kù)完整性的最基本要求是編組站內(nèi)所有車(chē)輛都能匹配到相應(yīng)的解體規(guī)則，系統(tǒng)依據(jù)解體規(guī)則進(jìn)行決策，一定可以獲得車(chē)輛的解體去向。

基于知識(shí)庫(kù)的組織方式完整性檢查劃分為庫(kù)級(jí)、組級(jí)和條目級(jí)，具體內(nèi)容如表3所列。

表3 知識(shí)庫(kù)完整性檢查

用戶(hù)每次修改知識(shí)庫(kù)時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行條目級(jí)完整性檢查，禁止并提示用戶(hù)的不合理修改；用戶(hù)需定期執(zhí)行組級(jí)和庫(kù)級(jí)完整性檢查，系統(tǒng)打印詳細(xì)檢查結(jié)果。

3.3 知識(shí)庫(kù)框架自動(dòng)生成

根據(jù)解體作業(yè)中存在的一些通用性知識(shí)、既定規(guī)律和工作方法，可以粗略的生成解體規(guī)則的框架。框架的生成以車(chē)流類(lèi)型為基本分類(lèi)依據(jù)，不同的車(chē)流對(duì)應(yīng)不同的規(guī)則框架，如表4所示。鉤計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)可以依據(jù)知識(shí)庫(kù)框架做出最基本的決策，但是要達(dá)到日常應(yīng)用水平，需要針對(duì)每個(gè)車(chē)站的作業(yè)特點(diǎn)對(duì)解體規(guī)則進(jìn)行擴(kuò)充和修訂。

表4 根據(jù)車(chē)流分類(lèi)的規(guī)則框架

在實(shí)際生產(chǎn)中，調(diào)度對(duì)摘掛車(chē)流的處理方式比較靈活，在生成知識(shí)庫(kù)框架時(shí)，摘掛車(chē)流的解體按照列車(chē)成組的要求。

4 結(jié)論

與以往采用各種算法和模型來(lái)生成解體計(jì)劃系統(tǒng)相比，知識(shí)庫(kù)方法的引入使解體計(jì)劃的編制過(guò)程和依據(jù)更加透明，增強(qiáng)了用戶(hù)的參與性與決策系統(tǒng)的靈活性。

武漢北C IPS系統(tǒng)中，鉤計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)已經(jīng)成功實(shí)施并面向日常使用，證明了這種方法的可行性。針對(duì)系統(tǒng)部署周期較長(zhǎng)，推廣難度也較大和維護(hù)成本較高等情況，維護(hù)系統(tǒng)加強(qiáng)了自動(dòng)生成規(guī)則框架和完整性檢查功能，在一定程度上克服了上述情況，知識(shí)庫(kù)的自學(xué)習(xí)是一個(gè)待填補(bǔ)的空白。

[1] 婁正良,李文婷.基于知識(shí)庫(kù)的調(diào)車(chē)計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)[J].中國(guó)鐵路,2010(8):38-42.

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[3] 疏禮兵.組織知識(shí)、知識(shí)分類(lèi)和知識(shí)特性[J].情報(bào)雜志,2008(1):76-79.

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