孟川舒

MENG Chuan-shu

（中國鐵道科學研究院 電子計算技術研究所，北京 100081）

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

鐵路運輸生產(chǎn)應急知識管理系統(tǒng)構建的研究

孟川舒

MENG Chuan-shu

（中國鐵道科學研究院 電子計算技術研究所，北京 100081）

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

在鐵路應急處置工作中，各專業(yè)領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)事件無法自動關聯(lián)、基礎技術資料缺乏統(tǒng)一有效的管理與應用、歷史經(jīng)驗缺乏利用等問題，在此基礎上提出主要解決思路。通過鐵路應急知識管理系統(tǒng)構建的研究，分析系統(tǒng)架構設計和功能設計，闡述系統(tǒng)構建所采用的智能交互和智能知識庫 2 項關鍵技術及應用創(chuàng)新，以鐵路運輸生產(chǎn)應急知識管理系統(tǒng)的應用案例，驗證實現(xiàn)應急預案、應急資源信息的形象化展示，信息的快速匯聚和自動關聯(lián)，為有效輔助鐵路應急處置工作奠定基礎。

鐵路應急處置；知識管理系統(tǒng)；構建；關鍵技術

1　概述

鐵路應急處置工作是鐵路運輸生產(chǎn)中的一項常態(tài)化工作，從現(xiàn)場設備故障到生產(chǎn)安全事故等各種突發(fā)事件的應對都屬于應急工作的范疇。鐵路應急處置工作作為國家應急體系的一個重要方面，已經(jīng)針對各類各層突發(fā)事件制訂了相應的應急預案，從體制上設置了專門的應急管理辦公室和應急指揮中心，形成系統(tǒng)的鐵路應急管控機制[1]。為了保障鐵路運輸生產(chǎn)安全，隨著鐵路的發(fā)展和科技的進步，應在不斷變化的新形勢下充分利用科技手段進一步支撐鐵路應急工作，加快構建鐵路運輸生產(chǎn)應急知識管理系統(tǒng)。

在鐵路應急處置工作中，需要根據(jù)實際情況匯聚各種相關信息，對科學制訂應急處置方案、細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性和有效性。但是，目前鐵路應急處置工作仍然存在一些問題，主要體現(xiàn)在以下方面。

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

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

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

針對上述問題，主要解決思路：一是對鐵路應急處置相關的動態(tài)生產(chǎn)信息和靜態(tài)技術知識進行自動、有效的關聯(lián)匯聚，滿足當前應急處置場景的需要；二是兼顧日常運輸生產(chǎn)與應急處置工作，使各專業(yè)領域能夠方便高效應用該專業(yè)技術資料、實踐經(jīng)驗等靜態(tài)知識，實現(xiàn)多方位的知識共享，而且在應急處置時能夠快速地發(fā)揮相關信息的支撐作用；三是促進應急處置工作知識的結構化和顯性化，使相關知識能夠更加精準的應用、有效的傳承；四是可以將動態(tài)信息歸納到相關專業(yè)領域知識的范疇，只不過相對于靜態(tài)知識而言是由于屬性值發(fā)生變化而獲得相應變化的動態(tài)知識。例如，車底交路信息，應急處置時并不需要全部信息，只需要關聯(lián)抽取出涉事區(qū)段相關的車底交路信息，從而獲得一條動態(tài)知識；而具體哪些車底受到影響是由事發(fā)時間地點所決定，它是這條知識可變的屬性值。因此，解決好信息匯聚相關問題實際上就是應做好相關應急知識的管理和應用，構建鐵路運輸生產(chǎn)應急知識管理系統(tǒng)。

2　鐵路運輸生產(chǎn)應急知識管理系統(tǒng)的構建

構建鐵路運輸生產(chǎn)應急知識管理系統(tǒng)的目標是通過鐵路相關知識信息的自動關聯(lián)匯聚來提高應急處置效率與效果，同時兼顧日常運輸生產(chǎn)中各專業(yè)對技術資料的應用，提高專業(yè)領域的知識效用。

2.1 架構設計

鐵路運輸生產(chǎn)應急知識管理系統(tǒng)的目標用戶在日常主要是各專業(yè)領域需要使用技術資料的人員，在應急處置時主要是應急指揮人員、列車調(diào)度人員和車站值班人員。因此，系統(tǒng)架構設計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，還需要通過各項具體功能達到面向不同場景、不同用戶的應用要求。鐵路運輸生產(chǎn)應急知識管理系統(tǒng)架構圖如圖1 所示。

鐵路運輸生產(chǎn)應急知識管理系統(tǒng)架構設計分為 4 個層次。

（1）支撐層。支撐層即硬件設備層，主要包括服務器群組和存儲設備等硬件。

（2）數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層包括接入應急處置需要的列車編組、車底交路、司機值乘、客運售票等動態(tài)信息，以及存儲日常運輸生產(chǎn)作業(yè)和應急處置時需要的線路、信號、牽引供電、應急預案 (處置辦法)等技術資料文檔。

（3）知識匯聚層。知識匯聚層是整個系統(tǒng)架構的核心層，利用智能交互和智能知識庫 2 項關鍵技術，從數(shù)據(jù)層獲取動態(tài)信息和技術資料數(shù)據(jù)，進行知識的結構化匯聚和有效關聯(lián)，再面向應用層各項功能提供服務，滿足日常運輸生產(chǎn)工作中對技術資料查找的便捷性要求，以及應急處置時對相關信息快速關聯(lián)匯聚的需要。

圖1 鐵路運輸生產(chǎn)應急知識管理系統(tǒng)架構圖

（4）應用層。應用層主要通過調(diào)用知識匯聚層的智能知識庫，一是面向運輸、機務、工務、電務、車輛、供電等各專業(yè)領域提供查詢檢索、管理維護、信息共享、案例經(jīng)驗等應用功能，二是面向應急指揮中心、調(diào)度、車站等關聯(lián)單位匯聚運輸生產(chǎn)信息、應急資源、應急預案、地理信息等各類實用信息，對運輸生產(chǎn)全過程發(fā)揮輔助支撐作用[5]。

2.2 功能設計

鐵路運輸生產(chǎn)應急知識管理系統(tǒng)的功能分為應用和管理 2 個層面，同時又包含日常應用和應急處置 2 個方面。功能設置從實際需求出發(fā)，緊密結合應急處置時對各類信息有效匯聚的需要，同時兼顧日常運輸生產(chǎn)作業(yè)中各專業(yè)、各層級工作人員對技術資料的應用要求。

2.2.1 日常應用

（1）知識門戶。主要實現(xiàn)技術資料的查詢獲取功能：一是將知識按專業(yè)分類、按組織結構分層，構成專業(yè)知識樹，方便各專業(yè)管理；二是提供智能知識檢索，可以直接以自然語言發(fā)問查詢，不需要提煉關鍵詞；還能夠自動羅列可能需要的相關資料，進行提示輔助。

（2）知識對比。一是可以對結構化的技術資料、應急預案、處置方案、歷史案例甚至類似裝備進行對比，方便相關人員通過分析差異來改進工作；二是可以對比某一資料的不同歷史版本，分析變化過程。通過知識對比，能夠更大地挖掘發(fā)揮知識效用，對優(yōu)化運輸生產(chǎn)作業(yè)方法和過程起到重要的促進作用。

2.2.2應急處置

（1）輔助處置。系統(tǒng)能夠根據(jù)報送信息自動識別應急事件的時間地點、事件類型及情況影響等要素，對應急預案、應急資源、生產(chǎn)信息等自動關聯(lián)，通過電子地圖顯示事發(fā)地點及周邊地理信息，匯聚列車編組、車底交路、值乘擔當、客貨運等與事件相關的運輸生產(chǎn)信息，羅列可能與事件相關的人員、應急預案、裝備物資等信息，以及可供參考的類似案例，對科學制訂應急處置方案形成強有力的支撐輔助。

（2）經(jīng)驗案例。收錄以往應急事件案例，通過特征標識進行結構化，形成相關統(tǒng)計分析，不僅可以為優(yōu)化應急處置方法過程提供支持，還能夠為用戶提供個性化的個人知識庫，使用戶可以針對事件添加個人處置經(jīng)驗建議，也可以添加管理個人知識形成智力支持，促進應急處置經(jīng)驗的積累。

2.2.3 管理維護

（1）知識維護。實現(xiàn)不同用戶權限下對知識的增刪改處理及對熱點知識、閱讀明細等相關統(tǒng)計分析。

（2）知識審批。實現(xiàn)流程化的知識變更審批，可以支持專業(yè)技術資料的編制、修訂、審批、發(fā)布等工作過程，使各專業(yè)處室站段在進行此類工作時更加方便規(guī)范。

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

（4）系統(tǒng)管理。實現(xiàn)基礎配置、基礎數(shù)據(jù)管理、用戶管理、角色管理、組織機構管理等，對整個系統(tǒng)實現(xiàn)權限設置及控制。

3　鐵路運輸生產(chǎn)應急知識管理系統(tǒng)關鍵技術與應用創(chuàng)新

3.1 關鍵技術與應用創(chuàng)新

鐵路運輸生產(chǎn)應急知識管理系統(tǒng)采用了智能交互和智能知識庫 2 項關鍵技術。一是智能交互技術，該技術以鐵路應急專業(yè)領域知識本體構建為基礎，利用自然語言處理實現(xiàn)對鐵路應急專業(yè)領域知識的智能檢索和問答式交互。因此，智能交互技術有別于傳統(tǒng)檢索中的關鍵詞分詞匹配，而是基于自然語言處理、語義分析與匹配、知識推理、上下文關聯(lián)等技術，使成百上千種自然語言表達形式映射成一種標準知識表達，進而實現(xiàn)自然語言智能問答。二是智能知識庫技術，智能知識庫是知識管理系統(tǒng)的核心，是智能交互技術的基礎支撐，如果說智能交互技術是引擎，那么智能知識庫就是內(nèi)容。智能知識庫具有知識結構化、知識智能化和知識統(tǒng)一化的特點，能夠實現(xiàn)細顆粒度知識的高度復用，能夠實現(xiàn)原子知識的精準定位和自然語言搜索，以及對網(wǎng)絡、APP、微信等各種交互形式的支持。智能知識庫利用原子知識、知識圖譜等方式記憶業(yè)務概念、概念關系和具體知識內(nèi)容，根據(jù)利用智能交互技術抽象出的標準問題，提供答案并且給出擴展知識引導[6]。

基于這 2 項關鍵技術，通過緊密結合實際需求的功能設計，鐵路運輸生產(chǎn)應急知識管理系統(tǒng)較好地解決了應急處置信息無法有效匯聚協(xié)同支撐、技術資料使用不便實效降低、案例經(jīng)驗沉積浪費缺乏挖掘傳承等 3 大運輸生產(chǎn)中的實際問題，實現(xiàn)了關鍵技術與應用創(chuàng)新。

（1）實現(xiàn)應急處置信息的自動關聯(lián)匯聚，提高了應急處置工作效率。傳統(tǒng)信息系統(tǒng)無法針對變化的事件信息實現(xiàn)應急處置所需信息的映射關聯(lián)，因而只能由人工操作查詢。而利用智能交互技術的自然語言處理能力，能夠自動識別應急事件信息中的關鍵要素，進而對所涉及的技術資料、應急預案、應急資源、生產(chǎn)信息等內(nèi)容自動關聯(lián)，實現(xiàn)信息匯聚。同時，結合 GIS 等其他技術手段，自動為用戶展示豐富的信息資源，對應急處置起到顯著的輔助作用。

（2）實現(xiàn)自然語言問答形式的智能檢索，提高了技術資料的查找效率，增強了技術資料對生產(chǎn)作業(yè)的支撐作用。而且利用智能知識庫，用戶可以直接以自然語言進行問答式查詢，無需自己提煉關鍵詞。

（3）充分挖掘和利用案例經(jīng)驗，提升了案例經(jīng)驗對工作的輔助作用。利用智能知識庫，能夠自動關聯(lián)類似案例經(jīng)驗并列舉展示，還可將案例經(jīng)驗比較分析，使沉淀的案例和處置經(jīng)驗等隱性知識得以較好的挖掘利用，顯著提升其對日常生產(chǎn)維護和應急處置工作的參考輔助作用[7]。

3.2 案例分析

目前，鐵路運輸生產(chǎn)應急知識管理系統(tǒng)處于功能驗證階段，已經(jīng)與昆明鐵路局、太原鐵路局溝通，設計了信息匯聚原型功能和基于微信形式的智能問答原型功能，原型系統(tǒng)圖如圖2 所示。

由圖2可以看到，通過 GIS 能夠實現(xiàn)信息的形象化展示，配合應急預案、應急資源等信息自動關聯(lián)和快速信息匯聚，有效地輔助應急處置工作[8]；通過基于微信的原型系統(tǒng)，一方面，驗證了系統(tǒng)對各種通信方式的支持，為更加便捷地獲取技術資料提供了拓展思路；另一方面，驗證了系統(tǒng)對于應急事件自動識別并給出知識答案的能力，以及對于提高檢索效率和應急處置效率的作用，為鐵路應急處置工作奠定基礎。

4　結束語

隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展，鐵路技術裝備水平不斷提升，鐵路作業(yè)組織更為精細，因而無論是日常運輸生產(chǎn)還是應急處置都需要不斷地提高工作效率、增強工作效果。通過構建鐵路運輸生產(chǎn)應急知識管理系統(tǒng)，能夠強化對信息和知識的管理運用，以先進的智能技術來支撐保障日趨精細的作業(yè)過程，有效提高日常生產(chǎn)和應急處置的工作效率，同時以技術創(chuàng)新帶動業(yè)務創(chuàng)新，促進運輸生產(chǎn)過程的優(yōu)化完善，為鐵路運輸生產(chǎn)發(fā)揮顯著的技術支撐作用。

圖2 原型系統(tǒng)圖

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責任編輯：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

中國鐵路總公司科技研究開發(fā)計劃課題(2016F001)