鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)應(yīng)急知識(shí)管理系統(tǒng)構(gòu)建的研究

孟川舒

MENG Chuan-shu

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081）

(Institute of Computing Technology， China Academy of Railway Sciences， Beijing 100081， China)

鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)應(yīng)急知識(shí)管理系統(tǒng)構(gòu)建的研究

孟川舒

MENG Chuan-shu

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081）

(Institute of Computing Technology， China Academy of Railway Sciences， Beijing 100081， China)

在鐵路應(yīng)急處置工作中，各專業(yè)領(lǐng)域的信息匯聚是重要的支撐環(huán)節(jié)，但目前仍然存在信息與突發(fā)事件無(wú)法自動(dòng)關(guān)聯(lián)、基礎(chǔ)技術(shù)資料缺乏統(tǒng)一有效的管理與應(yīng)用、歷史經(jīng)驗(yàn)缺乏利用等問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上提出主要解決思路。通過(guò)鐵路應(yīng)急知識(shí)管理系統(tǒng)構(gòu)建的研究，分析系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)，闡述系統(tǒng)構(gòu)建所采用的智能交互和智能知識(shí)庫(kù) 2 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用創(chuàng)新，以鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)應(yīng)急知識(shí)管理系統(tǒng)的應(yīng)用案例，驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急資源信息的形象化展示，信息的快速匯聚和自動(dòng)關(guān)聯(lián)，為有效輔助鐵路應(yīng)急處置工作奠定基礎(chǔ)。

鐵路應(yīng)急處置；知識(shí)管理系統(tǒng)；構(gòu)建；關(guān)鍵技術(shù)

1　概述

鐵路應(yīng)急處置工作是鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)中的一項(xiàng)常態(tài)化工作，從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障到生產(chǎn)安全事故等各種突發(fā)事件的應(yīng)對(duì)都屬于應(yīng)急工作的范疇。鐵路應(yīng)急處置工作作為國(guó)家應(yīng)急體系的一個(gè)重要方面，已經(jīng)針對(duì)各類各層突發(fā)事件制訂了相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，從體制上設(shè)置了專門(mén)的應(yīng)急管理辦公室和應(yīng)急指揮中心，形成系統(tǒng)的鐵路應(yīng)急管控機(jī)制[1]。為了保障鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)安全，隨著鐵路的發(fā)展和科技的進(jìn)步，應(yīng)在不斷變化的新形勢(shì)下充分利用科技手段進(jìn)一步支撐鐵路應(yīng)急工作，加快構(gòu)建鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)應(yīng)急知識(shí)管理系統(tǒng)。

在鐵路應(yīng)急處置工作中，需要根據(jù)實(shí)際情況匯聚各種相關(guān)信息，對(duì)科學(xué)制訂應(yīng)急處置方案、細(xì)化組織起到支撐輔助的作用[2]。而這些信息的組織方式方法則直接決定了信息匯聚的科學(xué)性和有效性。但是，目前鐵路應(yīng)急處置工作仍然存在一些問(wèn)題，主要體現(xiàn)在以下方面。

（1）在鐵路應(yīng)急處置工作中，需要事發(fā)區(qū)段線路、受影響的列車(chē)、救援裝備、救援隊(duì)伍等信息，而目前對(duì)這些信息的獲取還只能逐類進(jìn)行人工查詢，還不能實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息與突發(fā)事件的自動(dòng)關(guān)聯(lián)，形成信息孤島，造成信息檢索效率低下。

（2）在實(shí)際鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)作業(yè)中，經(jīng)常需要查找使用大量技術(shù)資料。特別是在應(yīng)急處置工作中，更需要綜合運(yùn)用線路、信號(hào)、牽引供電、應(yīng)急預(yù)案、處置辦法等不同種類的技術(shù)資料，但目前仍然缺乏便于查詢技術(shù)資料的有效手段工具，缺乏對(duì)技術(shù)資料統(tǒng)一有效的管理與應(yīng)用[3]。

（3）鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)在科學(xué)高效處置事故故障、精細(xì)組織規(guī)范作業(yè)等方面積累了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及案例，但目前缺乏對(duì)這些案例經(jīng)驗(yàn)的挖掘和利用，其基本都處于沉積狀態(tài)[4]。

針對(duì)上述問(wèn)題，主要解決思路：一是對(duì)鐵路應(yīng)急處置相關(guān)的動(dòng)態(tài)生產(chǎn)信息和靜態(tài)技術(shù)知識(shí)進(jìn)行自動(dòng)、有效的關(guān)聯(lián)匯聚，滿足當(dāng)前應(yīng)急處置場(chǎng)景的需要；二是兼顧日常運(yùn)輸生產(chǎn)與應(yīng)急處置工作，使各專業(yè)領(lǐng)域能夠方便高效應(yīng)用該專業(yè)技術(shù)資料、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等靜態(tài)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)多方位的知識(shí)共享，而且在應(yīng)急處置時(shí)能夠快速地發(fā)揮相關(guān)信息的支撐作用；三是促進(jìn)應(yīng)急處置工作知識(shí)的結(jié)構(gòu)化和顯性化，使相關(guān)知識(shí)能夠更加精準(zhǔn)的應(yīng)用、有效的傳承；四是可以將動(dòng)態(tài)信息歸納到相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)的范疇，只不過(guò)相對(duì)于靜態(tài)知識(shí)而言是由于屬性值發(fā)生變化而獲得相應(yīng)變化的動(dòng)態(tài)知識(shí)。例如，車(chē)底交路信息，應(yīng)急處置時(shí)并不需要全部信息，只需要關(guān)聯(lián)抽取出涉事區(qū)段相關(guān)的車(chē)底交路信息，從而獲得一條動(dòng)態(tài)知識(shí)；而具體哪些車(chē)底受到影響是由事發(fā)時(shí)間地點(diǎn)所決定，它是這條知識(shí)可變的屬性值。因此，解決好信息匯聚相關(guān)問(wèn)題實(shí)際上就是應(yīng)做好相關(guān)應(yīng)急知識(shí)的管理和應(yīng)用，構(gòu)建鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)應(yīng)急知識(shí)管理系統(tǒng)。

2　鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)應(yīng)急知識(shí)管理系統(tǒng)的構(gòu)建

構(gòu)建鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)應(yīng)急知識(shí)管理系統(tǒng)的目標(biāo)是通過(guò)鐵路相關(guān)知識(shí)信息的自動(dòng)關(guān)聯(lián)匯聚來(lái)提高應(yīng)急處置效率與效果，同時(shí)兼顧日常運(yùn)輸生產(chǎn)中各專業(yè)對(duì)技術(shù)資料的應(yīng)用，提高專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)效用。

2.1 架構(gòu)設(shè)計(jì)

鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)應(yīng)急知識(shí)管理系統(tǒng)的目標(biāo)用戶在日常主要是各專業(yè)領(lǐng)域需要使用技術(shù)資料的人員，在應(yīng)急處置時(shí)主要是應(yīng)急指揮人員、列車(chē)調(diào)度人員和車(chē)站值班人員。因此，系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)首先需要考慮信息數(shù)據(jù)、資料文檔的匯聚和統(tǒng)一管理，還需要通過(guò)各項(xiàng)具體功能達(dá)到面向不同場(chǎng)景、不同用戶的應(yīng)用要求。鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)應(yīng)急知識(shí)管理系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1 所示。

鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)應(yīng)急知識(shí)管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)分為 4 個(gè)層次。

（1）支撐層。支撐層即硬件設(shè)備層，主要包括服務(wù)器群組和存儲(chǔ)設(shè)備等硬件。

（2）數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層包括接入應(yīng)急處置需要的列車(chē)編組、車(chē)底交路、司機(jī)值乘、客運(yùn)售票等動(dòng)態(tài)信息，以及存儲(chǔ)日常運(yùn)輸生產(chǎn)作業(yè)和應(yīng)急處置時(shí)需要的線路、信號(hào)、牽引供電、應(yīng)急預(yù)案 (處置辦法)等技術(shù)資料文檔。

（3）知識(shí)匯聚層。知識(shí)匯聚層是整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)的核心層，利用智能交互和智能知識(shí)庫(kù) 2 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，從數(shù)據(jù)層獲取動(dòng)態(tài)信息和技術(shù)資料數(shù)據(jù)，進(jìn)行知識(shí)的結(jié)構(gòu)化匯聚和有效關(guān)聯(lián)，再面向應(yīng)用層各項(xiàng)功能提供服務(wù)，滿足日常運(yùn)輸生產(chǎn)工作中對(duì)技術(shù)資料查找的便捷性要求，以及應(yīng)急處置時(shí)對(duì)相關(guān)信息快速關(guān)聯(lián)匯聚的需要。

圖1 鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)應(yīng)急知識(shí)管理系統(tǒng)架構(gòu)圖

（4）應(yīng)用層。應(yīng)用層主要通過(guò)調(diào)用知識(shí)匯聚層的智能知識(shí)庫(kù)，一是面向運(yùn)輸、機(jī)務(wù)、工務(wù)、電務(wù)、車(chē)輛、供電等各專業(yè)領(lǐng)域提供查詢檢索、管理維護(hù)、信息共享、案例經(jīng)驗(yàn)等應(yīng)用功能，二是面向應(yīng)急指揮中心、調(diào)度、車(chē)站等關(guān)聯(lián)單位匯聚運(yùn)輸生產(chǎn)信息、應(yīng)急資源、應(yīng)急預(yù)案、地理信息等各類實(shí)用信息，對(duì)運(yùn)輸生產(chǎn)全過(guò)程發(fā)揮輔助支撐作用[5]。

2.2 功能設(shè)計(jì)

鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)應(yīng)急知識(shí)管理系統(tǒng)的功能分為應(yīng)用和管理 2 個(gè)層面，同時(shí)又包含日常應(yīng)用和應(yīng)急處置 2 個(gè)方面。功能設(shè)置從實(shí)際需求出發(fā)，緊密結(jié)合應(yīng)急處置時(shí)對(duì)各類信息有效匯聚的需要，同時(shí)兼顧日常運(yùn)輸生產(chǎn)作業(yè)中各專業(yè)、各層級(jí)工作人員對(duì)技術(shù)資料的應(yīng)用要求。

2.2.1 日常應(yīng)用

（1）知識(shí)門(mén)戶。主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)資料的查詢獲取功能：一是將知識(shí)按專業(yè)分類、按組織結(jié)構(gòu)分層，構(gòu)成專業(yè)知識(shí)樹(shù)，方便各專業(yè)管理；二是提供智能知識(shí)檢索，可以直接以自然語(yǔ)言發(fā)問(wèn)查詢，不需要提煉關(guān)鍵詞；還能夠自動(dòng)羅列可能需要的相關(guān)資料，進(jìn)行提示輔助。

（2）知識(shí)對(duì)比。一是可以對(duì)結(jié)構(gòu)化的技術(shù)資料、應(yīng)急預(yù)案、處置方案、歷史案例甚至類似裝備進(jìn)行對(duì)比，方便相關(guān)人員通過(guò)分析差異來(lái)改進(jìn)工作；二是可以對(duì)比某一資料的不同歷史版本，分析變化過(guò)程。通過(guò)知識(shí)對(duì)比，能夠更大地挖掘發(fā)揮知識(shí)效用，對(duì)優(yōu)化運(yùn)輸生產(chǎn)作業(yè)方法和過(guò)程起到重要的促進(jìn)作用。

2.2.2應(yīng)急處置

（1）輔助處置。系統(tǒng)能夠根據(jù)報(bào)送信息自動(dòng)識(shí)別應(yīng)急事件的時(shí)間地點(diǎn)、事件類型及情況影響等要素，對(duì)應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急資源、生產(chǎn)信息等自動(dòng)關(guān)聯(lián)，通過(guò)電子地圖顯示事發(fā)地點(diǎn)及周邊地理信息，匯聚列車(chē)編組、車(chē)底交路、值乘擔(dān)當(dāng)、客貨運(yùn)等與事件相關(guān)的運(yùn)輸生產(chǎn)信息，羅列可能與事件相關(guān)的人員、應(yīng)急預(yù)案、裝備物資等信息，以及可供參考的類似案例，對(duì)科學(xué)制訂應(yīng)急處置方案形成強(qiáng)有力的支撐輔助。

（2）經(jīng)驗(yàn)案例。收錄以往應(yīng)急事件案例，通過(guò)特征標(biāo)識(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，形成相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析，不僅可以為優(yōu)化應(yīng)急處置方法過(guò)程提供支持，還能夠?yàn)橛脩籼峁﹤€(gè)性化的個(gè)人知識(shí)庫(kù)，使用戶可以針對(duì)事件添加個(gè)人處置經(jīng)驗(yàn)建議，也可以添加管理個(gè)人知識(shí)形成智力支持，促進(jìn)應(yīng)急處置經(jīng)驗(yàn)的積累。

2.2.3 管理維護(hù)

（1）知識(shí)維護(hù)。實(shí)現(xiàn)不同用戶權(quán)限下對(duì)知識(shí)的增刪改處理及對(duì)熱點(diǎn)知識(shí)、閱讀明細(xì)等相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析。

（2）知識(shí)審批。實(shí)現(xiàn)流程化的知識(shí)變更審批，可以支持專業(yè)技術(shù)資料的編制、修訂、審批、發(fā)布等工作過(guò)程，使各專業(yè)處室站段在進(jìn)行此類工作時(shí)更加方便規(guī)范。

（3）公告管理。當(dāng)技術(shù)資料內(nèi)容或數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，可以直接公告提示相關(guān)使用人員及時(shí)掌握，提升工作效率，避免工作失誤。

（4）系統(tǒng)管理。實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)配置、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、用戶管理、角色管理、組織機(jī)構(gòu)管理等，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)權(quán)限設(shè)置及控制。

3　鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)應(yīng)急知識(shí)管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新

3.1 關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新

鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)應(yīng)急知識(shí)管理系統(tǒng)采用了智能交互和智能知識(shí)庫(kù) 2 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。一是智能交互技術(shù)，該技術(shù)以鐵路應(yīng)急專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)本體構(gòu)建為基礎(chǔ)，利用自然語(yǔ)言處理實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路應(yīng)急專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)的智能檢索和問(wèn)答式交互。因此，智能交互技術(shù)有別于傳統(tǒng)檢索中的關(guān)鍵詞分詞匹配，而是基于自然語(yǔ)言處理、語(yǔ)義分析與匹配、知識(shí)推理、上下文關(guān)聯(lián)等技術(shù)，使成百上千種自然語(yǔ)言表達(dá)形式映射成一種標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)表達(dá)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自然語(yǔ)言智能問(wèn)答。二是智能知識(shí)庫(kù)技術(shù)，智能知識(shí)庫(kù)是知識(shí)管理系統(tǒng)的核心，是智能交互技術(shù)的基礎(chǔ)支撐，如果說(shuō)智能交互技術(shù)是引擎，那么智能知識(shí)庫(kù)就是內(nèi)容。智能知識(shí)庫(kù)具有知識(shí)結(jié)構(gòu)化、知識(shí)智能化和知識(shí)統(tǒng)一化的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)顆粒度知識(shí)的高度復(fù)用，能夠?qū)崿F(xiàn)原子知識(shí)的精準(zhǔn)定位和自然語(yǔ)言搜索，以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)、APP、微信等各種交互形式的支持。智能知識(shí)庫(kù)利用原子知識(shí)、知識(shí)圖譜等方式記憶業(yè)務(wù)概念、概念關(guān)系和具體知識(shí)內(nèi)容，根據(jù)利用智能交互技術(shù)抽象出的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，提供答案并且給出擴(kuò)展知識(shí)引導(dǎo)[6]。

基于這 2 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)緊密結(jié)合實(shí)際需求的功能設(shè)計(jì)，鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)應(yīng)急知識(shí)管理系統(tǒng)較好地解決了應(yīng)急處置信息無(wú)法有效匯聚協(xié)同支撐、技術(shù)資料使用不便實(shí)效降低、案例經(jīng)驗(yàn)沉積浪費(fèi)缺乏挖掘傳承等 3 大運(yùn)輸生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新。

（1）實(shí)現(xiàn)應(yīng)急處置信息的自動(dòng)關(guān)聯(lián)匯聚，提高了應(yīng)急處置工作效率。傳統(tǒng)信息系統(tǒng)無(wú)法針對(duì)變化的事件信息實(shí)現(xiàn)應(yīng)急處置所需信息的映射關(guān)聯(lián)，因而只能由人工操作查詢。而利用智能交互技術(shù)的自然語(yǔ)言處理能力，能夠自動(dòng)識(shí)別應(yīng)急事件信息中的關(guān)鍵要素，進(jìn)而對(duì)所涉及的技術(shù)資料、應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急資源、生產(chǎn)信息等內(nèi)容自動(dòng)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息匯聚。同時(shí)，結(jié)合 GIS 等其他技術(shù)手段，自動(dòng)為用戶展示豐富的信息資源，對(duì)應(yīng)急處置起到顯著的輔助作用。

（2）實(shí)現(xiàn)自然語(yǔ)言問(wèn)答形式的智能檢索，提高了技術(shù)資料的查找效率，增強(qiáng)了技術(shù)資料對(duì)生產(chǎn)作業(yè)的支撐作用。而且利用智能知識(shí)庫(kù)，用戶可以直接以自然語(yǔ)言進(jìn)行問(wèn)答式查詢，無(wú)需自己提煉關(guān)鍵詞。

（3）充分挖掘和利用案例經(jīng)驗(yàn)，提升了案例經(jīng)驗(yàn)對(duì)工作的輔助作用。利用智能知識(shí)庫(kù)，能夠自動(dòng)關(guān)聯(lián)類似案例經(jīng)驗(yàn)并列舉展示，還可將案例經(jīng)驗(yàn)比較分析，使沉淀的案例和處置經(jīng)驗(yàn)等隱性知識(shí)得以較好的挖掘利用，顯著提升其對(duì)日常生產(chǎn)維護(hù)和應(yīng)急處置工作的參考輔助作用[7]。

3.2 案例分析

目前，鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)應(yīng)急知識(shí)管理系統(tǒng)處于功能驗(yàn)證階段，已經(jīng)與昆明鐵路局、太原鐵路局溝通，設(shè)計(jì)了信息匯聚原型功能和基于微信形式的智能問(wèn)答原型功能，原型系統(tǒng)圖如圖2 所示。

由圖2可以看到，通過(guò) GIS 能夠?qū)崿F(xiàn)信息的形象化展示，配合應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急資源等信息自動(dòng)關(guān)聯(lián)和快速信息匯聚，有效地輔助應(yīng)急處置工作[8]；通過(guò)基于微信的原型系統(tǒng)，一方面，驗(yàn)證了系統(tǒng)對(duì)各種通信方式的支持，為更加便捷地獲取技術(shù)資料提供了拓展思路；另一方面，驗(yàn)證了系統(tǒng)對(duì)于應(yīng)急事件自動(dòng)識(shí)別并給出知識(shí)答案的能力，以及對(duì)于提高檢索效率和應(yīng)急處置效率的作用，為鐵路應(yīng)急處置工作奠定基礎(chǔ)。

4　結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)高速鐵路的快速發(fā)展，鐵路技術(shù)裝備水平不斷提升，鐵路作業(yè)組織更為精細(xì)，因而無(wú)論是日常運(yùn)輸生產(chǎn)還是應(yīng)急處置都需要不斷地提高工作效率、增強(qiáng)工作效果。通過(guò)構(gòu)建鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)應(yīng)急知識(shí)管理系統(tǒng)，能夠強(qiáng)化對(duì)信息和知識(shí)的管理運(yùn)用，以先進(jìn)的智能技術(shù)來(lái)支撐保障日趨精細(xì)的作業(yè)過(guò)程，有效提高日常生產(chǎn)和應(yīng)急處置的工作效率，同時(shí)以技術(shù)創(chuàng)新帶動(dòng)業(yè)務(wù)創(chuàng)新，促進(jìn)運(yùn)輸生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化完善，為鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)發(fā)揮顯著的技術(shù)支撐作用。

圖2 原型系統(tǒng)圖

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責(zé)任編輯：趙 娟

Study on Establishment of Emergency Knowledge Management System of Railway Transport Production

Information gathering of each professional field in railway emergency treatment works is an important support link, but there are still exist problems, such as information unable to automatically associate with emergency, lacking unified and effective management and utilization in basic technical information as well as lacking utilization of historic experience, and this paper puts forward main solutions on the basis of above mentioned. Through studying on the establishment of railway emergency knowledge management system, the paper analyzes the system framework design and functional design, and expounds 2 key technologies applied on the system establishment, the intelligent interaction and intelligent database, as well as their applications innovation, and then, the application case of emergency knowledge management system of railway transport production was used to validate the realization of emergency response plan , the visualization display of emergency resource information and information rapid gathering and automatic linking, so as to provide foundation for effectively assisting railway emergency treatment works.

Railway Emergency Treatment; Knowledge Management System; Establishment; Key Technology

1003-1421(2016)05-0069-05

U298.5；TP391.7

A

10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2016.05.15

2016-03-29

中國(guó)鐵路總公司科技研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃課題(2016F001)