馬建軍，李 平，馬小寧，邵 賽

（1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司，北京 100081；2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081）

信息技術(shù)是當(dāng)今經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力，信息化水平已成為衡量企業(yè)乃至國(guó)家整體實(shí)力的重要標(biāo)志。鐵路運(yùn)輸組織、客貨服務(wù)及經(jīng)營(yíng)管理等企業(yè)核心業(yè)務(wù)發(fā)展對(duì)信息化建設(shè)提出了新的更高需求。中國(guó)鐵路將廣泛利用現(xiàn)代通信和信息技術(shù)，構(gòu)建技術(shù)先進(jìn)、功能完善、經(jīng)濟(jì)適用、安全可靠、具有中國(guó)特色的鐵路信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)度指揮智能化、客貨服務(wù)社會(huì)化、經(jīng)營(yíng)管理現(xiàn)代化，為提高運(yùn)輸效率、擴(kuò)大運(yùn)輸能力、優(yōu)化資源配置、保障運(yùn)輸安全、改進(jìn)服務(wù)質(zhì)量、提升管理水平、提高經(jīng)濟(jì)效益提供支撐，為智能鐵路發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)［1］。

鐵路信息化經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，在單項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用和部門(mén)級(jí)應(yīng)用方面成效顯著，部分應(yīng)用已達(dá)到世界鐵路先進(jìn)水平。但目前仍存在缺乏統(tǒng)一的企業(yè)信息化架構(gòu)指導(dǎo)，基礎(chǔ)設(shè)施分散建設(shè)，系統(tǒng)點(diǎn)狀發(fā)展，共享程度不高，各層級(jí)業(yè)務(wù)應(yīng)用水平參差不齊，對(duì)全面提升業(yè)務(wù)能力支撐不足等問(wèn)題。因此，通過(guò)新一代信息技術(shù)的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)互聯(lián)互通、信息資源充分共享、信息技術(shù)與鐵路業(yè)務(wù)深度融合，是推動(dòng)鐵路高質(zhì)量建設(shè)和發(fā)展的必由途徑。本文在梳理鐵路信息化建設(shè)現(xiàn)狀和面臨需求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一體化信息集成平臺(tái)總體架構(gòu)，分析客戶(hù)服務(wù)平臺(tái)、集成服務(wù)平臺(tái)、數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)、基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)4大子平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)平臺(tái)下步應(yīng)用提出相關(guān)的意見(jiàn)建議。

1 概 述

當(dāng)前是我國(guó)從網(wǎng)絡(luò)大國(guó)邁向網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、成長(zhǎng)為全球互聯(lián)網(wǎng)引領(lǐng)者的關(guān)鍵窗口期，是信息技術(shù)從跟跑并跑到并跑領(lǐng)跑、搶占戰(zhàn)略制高點(diǎn)的激烈競(jìng)逐期。伴隨著“中國(guó)制造2025”［2］、“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃［3］、大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略［4］等國(guó)家戰(zhàn)略的不斷推出，以及“十三五”時(shí)期信息化發(fā)展面臨的環(huán)境、條件和內(nèi)涵發(fā)生深刻變化［5］，2017年中國(guó)鐵路總公司（現(xiàn)中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司，簡(jiǎn)稱(chēng)國(guó)鐵集團(tuán)）發(fā)布新一輪《鐵路信息化總體規(guī)劃》，規(guī)范和指導(dǎo)“十三五”乃至更長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)鐵路信息化建設(shè)。鐵路信息化的主要目標(biāo)是全力推進(jìn)“CR1623”標(biāo)志性工程建設(shè)，建設(shè)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的智能鐵路信息系統(tǒng)（CRIS），構(gòu)建一體化信息集成平臺(tái)，打造戰(zhàn)略決策、運(yùn)輸生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)開(kāi)發(fā)、資源管理、建設(shè)管理、綜合協(xié)同六大企業(yè)級(jí)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，健全網(wǎng)絡(luò)安全和信息化治理兩大體系，實(shí)現(xiàn)信息全面共享、數(shù)據(jù)價(jià)值充分挖掘、技術(shù)業(yè)務(wù)深度融合，有力提高鐵路客戶(hù)服務(wù)能力、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)能力及開(kāi)放共享能力。鐵路信息化總體藍(lán)圖如圖1所示。

圖1 鐵路信息化總體藍(lán)圖

作為鐵路信息化總體藍(lán)圖的支撐，一體化信息集成平臺(tái)是評(píng)價(jià)鐵路信息化水平的重要指標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)“平臺(tái)+應(yīng)用”模式的基礎(chǔ)依托。

2 一體化信息集成平臺(tái)總體架構(gòu)

一體化信息集成平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成、應(yīng)用集成、流程集成的技術(shù)平臺(tái)，是支撐業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)平臺(tái)，由客戶(hù)服務(wù)平臺(tái)、集成服務(wù)平臺(tái)、數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)、基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)4部分組成。

2.1 客戶(hù)服務(wù)平臺(tái)

客戶(hù)服務(wù)平臺(tái)采用多種內(nèi)外部交互方式，對(duì)內(nèi)提供統(tǒng)一的用戶(hù)訪問(wèn)入口，拓展部門(mén)間相互協(xié)作能力，對(duì)外打造多種信息交互的全媒體、多渠道接入方式，提高經(jīng)營(yíng)服務(wù)質(zhì)量?？蛻?hù)服務(wù)平臺(tái)主要由企業(yè)門(mén)戶(hù)、電子商務(wù)、客服中心、移動(dòng)應(yīng)用等平臺(tái)構(gòu)成，總體架構(gòu)如圖2所示。其中企業(yè)門(mén)戶(hù)、客服中心、移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)按國(guó)鐵集團(tuán)、鐵路局2 級(jí)部署，電子商務(wù)平臺(tái)在國(guó)鐵集團(tuán)集中部署。

企業(yè)門(mén)戶(hù)由外部門(mén)戶(hù)和內(nèi)部門(mén)戶(hù)組成，外部門(mén)戶(hù)為鐵路對(duì)外新聞發(fā)布、形象宣傳和信息交互的窗口，內(nèi)部門(mén)戶(hù)為內(nèi)部協(xié)作工作平臺(tái)、辦公系統(tǒng)的統(tǒng)一入口，集成日常工作中相關(guān)的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，集中展示定制信息。

電子商務(wù)以提升并拓展鐵路運(yùn)輸服務(wù)功能、服務(wù)水平和服務(wù)質(zhì)量為出發(fā)點(diǎn)，打造中國(guó)鐵路12306網(wǎng)站和95306 網(wǎng)站，提供車(chē)票預(yù)訂、出行向?qū)?、信息服?wù)、延伸服務(wù)，以及發(fā)貨、貨物追蹤、運(yùn)費(fèi)計(jì)算、大宗商品信息等服務(wù)，拓展電子商務(wù)服務(wù)渠道，促進(jìn)內(nèi)部生產(chǎn)組織優(yōu)化，提升鐵路經(jīng)營(yíng)效益、服務(wù)質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

圖2 客戶(hù)服務(wù)平臺(tái)總體架構(gòu)

客服中心以客戶(hù)為中心，支持咨詢(xún)投訴建議、業(yè)務(wù)辦理、客貨營(yíng)銷(xiāo)、增值服務(wù)等全方位服務(wù)，成為廣大客戶(hù)聯(lián)系鐵路的重要渠道和服務(wù)窗口［6］。

移動(dòng)應(yīng)用通過(guò)移動(dòng)APP、短信平臺(tái)、社交平臺(tái)、移動(dòng)微門(mén)戶(hù)等，為鐵路客戶(hù)提供多渠道服務(wù)手段，為內(nèi)部員工提供多渠道系統(tǒng)訪問(wèn)方式。

2.2 集成服務(wù)平臺(tái)

集成服務(wù)平臺(tái)提供應(yīng)用集成和流程集成服務(wù)，推進(jìn)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)間橫向集成、縱向貫通，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高度共享、流程閉環(huán)管理和作業(yè)高效協(xié)同，支撐鐵路信息系統(tǒng)高效建設(shè)和平穩(wěn)運(yùn)行。集成服務(wù)平臺(tái)主要包括業(yè)務(wù)流程引擎、企業(yè)服務(wù)總線和外部協(xié)作平臺(tái)，總體架構(gòu)如圖3所示。

業(yè)務(wù)流程引擎通過(guò)業(yè)務(wù)流程編排、流程發(fā)布和管理等工具，為不同的應(yīng)用系統(tǒng)以及跨業(yè)務(wù)的流程集成提供服務(wù)，實(shí)現(xiàn)跨應(yīng)用系統(tǒng)的流程整合與集成。

企業(yè)服務(wù)總線通過(guò)統(tǒng)一的通信協(xié)議和報(bào)文標(biāo)準(zhǔn)，提供標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)協(xié)議和接口，為各業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供統(tǒng)一的應(yīng)用集成服務(wù)。

圖3 集成服務(wù)平臺(tái)總體架構(gòu)

外部協(xié)作平臺(tái)為外部合作方和內(nèi)部應(yīng)用系統(tǒng)之間的集成提供手段，促進(jìn)鐵路內(nèi)部與政府機(jī)構(gòu)、客戶(hù)企業(yè)及其他國(guó)內(nèi)國(guó)外合作方系統(tǒng)間的集成。

2.3 數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)

數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)提供一站式全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集成、多類(lèi)型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)治理、海量數(shù)據(jù)分析計(jì)算、數(shù)據(jù)可視化展現(xiàn)等能力，促進(jìn)數(shù)據(jù)資源綜合利用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)價(jià)值增值，有力支撐鐵路大數(shù)據(jù)及智能鐵路典型應(yīng)用［7-8］。數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)主要由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)共享、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析4部分組成，總體架構(gòu)如圖4所示［9］。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一、規(guī)范管理，范圍包括各業(yè)務(wù)系統(tǒng)共享的主數(shù)據(jù)、鐵路地理信息數(shù)據(jù)，以及實(shí)施數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)所產(chǎn)生的元數(shù)據(jù)信息。

數(shù)據(jù)集成以業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、以及互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、外部相關(guān)機(jī)構(gòu)和企業(yè)交互數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，提供結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)等不同數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù)接入能力，對(duì)來(lái)自數(shù)據(jù)源層的原始數(shù)據(jù)，通過(guò)清洗、抽取、轉(zhuǎn)換、標(biāo)注、規(guī)范化后，加載提供給數(shù)據(jù)共享服務(wù)。

數(shù)據(jù)共享構(gòu)建適應(yīng)鐵路大數(shù)據(jù)環(huán)境的操作性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，為各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)實(shí)時(shí)分析，為數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)提供整合數(shù)據(jù)。

大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析包括統(tǒng)計(jì)分析、多維分析、挖掘算法庫(kù)、數(shù)據(jù)挖掘等工具，對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬分析和計(jì)算預(yù)測(cè)，滿足實(shí)時(shí)、離線應(yīng)用的數(shù)據(jù)分析挖掘需求。

圖4 數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)總體架構(gòu)

2.4 基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)

基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)是鐵路信息化建設(shè)的基礎(chǔ)支撐，主要由數(shù)據(jù)中心，以及支撐數(shù)據(jù)中心運(yùn)行的信息網(wǎng)絡(luò)、開(kāi)發(fā)測(cè)試平臺(tái)、運(yùn)維支撐平臺(tái)等部分組成。數(shù)據(jù)中心是鐵路業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行中心，按云數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計(jì)，承載系統(tǒng)部署及數(shù)據(jù)資源存儲(chǔ)，利用既有資源建設(shè)同城應(yīng)急機(jī)房，實(shí)現(xiàn)同城應(yīng)用級(jí)災(zāi)難備份［10］，布局如圖5所示；信息網(wǎng)絡(luò)由國(guó)鐵集團(tuán)、鐵路局和站段3級(jí)局域網(wǎng)，以及連接局域網(wǎng)的廣域網(wǎng)構(gòu)成；開(kāi)發(fā)測(cè)試平臺(tái)引入云計(jì)算技術(shù)，提供統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)測(cè)試云環(huán)境，實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)測(cè)試資源共享；運(yùn)維支撐平臺(tái)將非云化物理設(shè)備、云化虛擬設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控和管理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)維監(jiān)控自動(dòng)化、服務(wù)流程化、展示互動(dòng)化。

圖5 數(shù)據(jù)中心布局

3 一體化信息集成平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

一體化信息集成平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)據(jù)負(fù)載均衡、軟件分發(fā)、服務(wù)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和異常報(bào)警、業(yè)務(wù)建模與解析、海量數(shù)據(jù)智能分析與工作流調(diào)度、圖像文本特征提取和智能分析、軟件定義數(shù)據(jù)中心、自主可控超融合云平臺(tái)和綠色節(jié)能等技術(shù)，如圖6所示。

3.1 客戶(hù)服務(wù)平臺(tái)

客戶(hù)服務(wù)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)主要包括客運(yùn)12306 和貨運(yùn)95306網(wǎng)站相關(guān)技術(shù)。

12306 網(wǎng)站：采用SOA 技術(shù)將不同業(yè)務(wù)功能模塊和交易服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行無(wú)縫整合，通過(guò)資源分區(qū)、分庫(kù)分表、交易排隊(duì)、售取分離、異步下單等技術(shù)手段和應(yīng)用策略，解決超大規(guī)模并發(fā)交易的問(wèn)題；在高并發(fā)交易方面，采用數(shù)據(jù)負(fù)載均衡、同步/異步消息服務(wù)、內(nèi)存緩存服務(wù)、通信協(xié)議適配器、異構(gòu)數(shù)據(jù)訪問(wèn)、服務(wù)組件發(fā)布、組件管理和監(jiān)控等技術(shù)；在高可用性方面，采用存儲(chǔ)虛擬化、數(shù)據(jù)枷鎖壓縮、日志同步技術(shù)、故障切換技術(shù)等。

95306 網(wǎng)站：構(gòu)建統(tǒng)一門(mén)戶(hù)、一級(jí)部署、雙活的架構(gòu)，各應(yīng)用功能以微服務(wù)方式為用戶(hù)提供應(yīng)用服務(wù)，每個(gè)微服務(wù)之間是松耦合方式，提高部署和管理的靈活性；同時(shí)，在批處理、實(shí)時(shí)、海量數(shù)據(jù)整合技術(shù)，貨運(yùn)客戶(hù)畫(huà)像，以及多式聯(lián)運(yùn)最優(yōu)方案設(shè)計(jì)等方面開(kāi)展了前期應(yīng)用實(shí)踐。

1）數(shù)據(jù)負(fù)載均衡技術(shù)

維持12306 網(wǎng)站交易數(shù)據(jù)負(fù)載均衡是保證整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。開(kāi)展基于關(guān)鍵交易數(shù)據(jù)的預(yù)售強(qiáng)度和銷(xiāo)售量的雙工作量證明優(yōu)化負(fù)載均衡研究［11］，建立雙工作量證明形式化算法，解決了傳統(tǒng)靜態(tài)均衡方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)搶票高峰辦理時(shí)的數(shù)據(jù)負(fù)載均衡問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)負(fù)載合理的分配和評(píng)估。

圖6 一體化信息集成服務(wù)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

2）軟件分發(fā)技術(shù)

軟件分發(fā)的實(shí)時(shí)性、高效性、便捷性，對(duì)用戶(hù)購(gòu)票體驗(yàn)的提升以及12306 網(wǎng)站相關(guān)系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)起到非常重要的作用。目前，可定制部署環(huán)境、工作流動(dòng)態(tài)部署規(guī)劃、自保護(hù)部署風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避和客戶(hù)端自動(dòng)化應(yīng)用更新等關(guān)鍵技術(shù)已在12306 系統(tǒng)軟件分發(fā)流程中進(jìn)行應(yīng)用［12］。其中，以自定義分發(fā)服務(wù)目錄方式，通過(guò)對(duì)服務(wù)器IP 地址、傳輸端口、本地軟件存放目錄以及服務(wù)器存放軟件目錄等信息進(jìn)行設(shè)置，完成定制部署軟件分發(fā)服務(wù)目錄；工作流動(dòng)態(tài)部署規(guī)劃是采用工作流方法部署分發(fā)計(jì)劃流程，將分發(fā)到每個(gè)終端進(jìn)行應(yīng)用部署，實(shí)現(xiàn)最新軟件包的自動(dòng)獲??；自保護(hù)部署風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避主要是以測(cè)試環(huán)境模擬生產(chǎn)環(huán)境實(shí)際應(yīng)用需求的方式，當(dāng)中途出現(xiàn)升級(jí)失敗情況時(shí)，自動(dòng)退出部署流程，恢復(fù)之前備份系統(tǒng)和軟件包，并分析原因重新開(kāi)始避環(huán)測(cè)試；客戶(hù)端自動(dòng)化應(yīng)用更新是自動(dòng)啟動(dòng)客戶(hù)端獲取下載任務(wù)并同步更新應(yīng)用，主要通過(guò)客戶(hù)端分發(fā)下載代理程序查詢(xún)分發(fā)定義，并將要分發(fā)的軟件包下載安裝到規(guī)定位置，實(shí)現(xiàn)客戶(hù)端的自動(dòng)化下載和升級(jí)。

3.2 集成服務(wù)平臺(tái)

集成服務(wù)平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：采用基于SOA 和EDA 架構(gòu)的企業(yè)服務(wù)總線，提供資源分配、擴(kuò)展機(jī)制、重試機(jī)制、異常處理等功能；在企業(yè)服務(wù)總線架構(gòu)的基礎(chǔ)上，基于適配器和JMX 協(xié)議，提供標(biāo)準(zhǔn)、靈活的外部系統(tǒng)接入能力；依托企業(yè)服務(wù)總線監(jiān)控臺(tái)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行期間的事前預(yù)警、事中告警、事后分析；業(yè)務(wù)流程管理平臺(tái)為業(yè)務(wù)分析人員提供可視化業(yè)務(wù)建模功能。

1）服務(wù)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和異常報(bào)警技術(shù)

支持系統(tǒng)運(yùn)行期間的監(jiān)控和報(bào)警，對(duì)進(jìn)度、差錯(cuò)、糾正、恢復(fù)等節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)服務(wù)過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控、異常報(bào)警和故障診斷。同時(shí)提供集系統(tǒng)管理、適配部署、MQ 配置、流程定義、日志統(tǒng)計(jì)于一體的配置部署功能，通過(guò)可視化技術(shù)以業(yè)務(wù)的視角展現(xiàn)應(yīng)用集成需要解決的問(wèn)題和難點(diǎn)。

2）業(yè)務(wù)建模與解析技術(shù)

通過(guò)業(yè)務(wù)視圖構(gòu)建技術(shù)，通過(guò)圖形化設(shè)計(jì)建模工具設(shè)計(jì)流程模型，為業(yè)務(wù)分析人員提供業(yè)務(wù)流程的梳理與建模。在流程業(yè)務(wù)建模后，構(gòu)建面向無(wú)技術(shù)人員參與的即時(shí)模擬測(cè)試驗(yàn)證環(huán)境。支持抽象并定義流程中的業(yè)務(wù)規(guī)則、所調(diào)用業(yè)務(wù)操作、用戶(hù)界面等，并可實(shí)現(xiàn)復(fù)用。

3.3 數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)

數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)主要包括：組件集成與微服務(wù)治理技術(shù)，海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集技術(shù)，面向快速響應(yīng)的非關(guān)系型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，面向海量數(shù)據(jù)處理的分布式數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù)，海量數(shù)據(jù)智能分析與工作流調(diào)度技術(shù)，時(shí)空數(shù)據(jù)敏捷可視化技術(shù)，基于場(chǎng)景的數(shù)據(jù)同化技術(shù)，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)協(xié)同技術(shù)，基于數(shù)據(jù)活化的數(shù)據(jù)目錄構(gòu)建技術(shù)，基于深度學(xué)習(xí)的圖像及文本特征提取和智能分析挖掘技術(shù)等?；凇捌脚_(tái)+應(yīng)用”的鐵路大數(shù)據(jù)應(yīng)用模式，實(shí)現(xiàn)海量文本視頻圖像識(shí)別等上百種大數(shù)據(jù)場(chǎng)景應(yīng)用［13］。

1）海量數(shù)據(jù)智能分析與工作流調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)

該關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)化大數(shù)據(jù)分析計(jì)算底層組件的協(xié)同調(diào)度問(wèn)題，提供分布式運(yùn)行引擎和協(xié)同計(jì)算功能，支撐分布式批量計(jì)算、流計(jì)算、深度學(xué)習(xí)計(jì)算和圖計(jì)算，為大數(shù)據(jù)分析計(jì)算提供強(qiáng)大的分析計(jì)算能力。同時(shí)提出大數(shù)據(jù)分析計(jì)算的任務(wù)調(diào)度和工作流配置方法，實(shí)現(xiàn)按照工作流或任務(wù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析計(jì)算任務(wù)的管理和調(diào)度，實(shí)時(shí)監(jiān)控大數(shù)據(jù)分析計(jì)算任務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)和計(jì)算結(jié)果、反饋和共享計(jì)算結(jié)果。

2）基于深度學(xué)習(xí)的圖像及文本特征提取和智能分析挖掘技術(shù)

針對(duì)鐵路非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)占比高，文本和圖像數(shù)據(jù)的鐵路業(yè)務(wù)特征提取和分析困難等問(wèn)題，建立基于雙向長(zhǎng)短時(shí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和條件隨機(jī)場(chǎng)（Bidirectional-Long Short-Term Memory+Conditional Random Field，Bi-LSTM+CRF）的鐵路事故故障文本特征提取方法，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)事故故障的超前防范［14］。提出結(jié)合深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Deep Convolutional Neural Network，DCNN）與加權(quán)梯度的類(lèi)激活映射（Gradient-weighted Class Activation Mapping，Grad-CAM）的可視化場(chǎng)景分類(lèi)模型，建立基于遷移學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)級(jí)聯(lián)Grad-CAM 可視化層，大幅度提高圖像場(chǎng)景分類(lèi)識(shí)別的準(zhǔn)確率［15］。針對(duì)鐵路設(shè)備事故故障文本分析問(wèn)題，提出基于合成少數(shù)類(lèi)過(guò)采樣及集成學(xué)習(xí)（Synthetic Minority Oversampling Technique+Ensemble Learning，SMOTE+EL）的不平衡故障智能分類(lèi)模型，實(shí)現(xiàn)故障類(lèi)別的自動(dòng)識(shí)別，有效地提高故障診斷準(zhǔn)確性和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員故障排除效率［16］。

3.4 基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)

基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)綜合利用云計(jì)算、虛擬化、軟件定義等技術(shù)，為一體化信息集成平臺(tái)提供集中統(tǒng)一、按需服務(wù)、彈性擴(kuò)展、安全可控的硬件和軟件資源。涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：軟件定義數(shù)據(jù)中心、自主可控超融合云平臺(tái)和綠色節(jié)能等技術(shù)。

1）軟件定義數(shù)據(jù)中心技術(shù)

依托國(guó)鐵集團(tuán)虛擬化應(yīng)用基礎(chǔ)，搭建集約化、彈性化、自動(dòng)化的云資源池、云資源平臺(tái)、云管平臺(tái)，通過(guò)關(guān)鍵組件相互協(xié)作實(shí)現(xiàn)9大核心能力，包括按需供給、快速發(fā)布、彈性伸縮、故障自愈、開(kāi)發(fā)運(yùn)維一體化、泛在接入、資源池化、服務(wù)可計(jì)量、多租戶(hù)。通過(guò)這9項(xiàng)核心能力，充分體現(xiàn)云計(jì)算技術(shù)優(yōu)勢(shì)，支持?jǐn)?shù)據(jù)中心橫向擴(kuò)展，支撐鐵路業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)跨基礎(chǔ)技術(shù)平臺(tái)、跨數(shù)據(jù)中心建設(shè)。

2）自主可控超融合云平臺(tái)技術(shù)

運(yùn)用國(guó)產(chǎn)化硬件和具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)云平臺(tái)，構(gòu)建基于超融合架構(gòu)開(kāi)放的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，支持超大規(guī)模應(yīng)用敏捷部署。

3）綠色節(jié)能技術(shù)

采用綠色建筑設(shè)計(jì)及自然冷源、磁懸浮變頻、云平臺(tái)動(dòng)態(tài)調(diào)配資源等等新工藝，構(gòu)建綠色、環(huán)保、節(jié)能的數(shù)據(jù)中心，使?jié)M載運(yùn)行的電源使用效率值低于1.5。

4 當(dāng)前應(yīng)用情況

目前國(guó)鐵集團(tuán)級(jí)一體化信息集成平臺(tái)已正式投入使用?？蛻?hù)服務(wù)平臺(tái)、集成服務(wù)平臺(tái)和數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)根據(jù)應(yīng)用情況持續(xù)完善核心功能。國(guó)鐵集團(tuán)級(jí)數(shù)據(jù)中心投產(chǎn)應(yīng)用，有效提升了信息系統(tǒng)對(duì)鐵路業(yè)務(wù)連續(xù)性的保障能力。

1）客戶(hù)服務(wù)平臺(tái)

不斷完善12306 網(wǎng)站服務(wù)，使其成為客票銷(xiāo)售的主渠道，實(shí)現(xiàn)了電子客票［18］、票額預(yù)分［19］、異常行為識(shí)別［20］、多語(yǔ)言自動(dòng)售票等客運(yùn)業(yè)務(wù)功能。目前12306 網(wǎng)站售票注冊(cè)用戶(hù)超4 億，互聯(lián)網(wǎng)售票量占比80%以上，極大節(jié)約了旅客購(gòu)票時(shí)間成本，同時(shí)為旅客提供覆蓋出行規(guī)劃、酒店預(yù)訂、旅游預(yù)訂、餐飲服務(wù)、租車(chē)服務(wù)等全過(guò)程的一體化、個(gè)性化的出行服務(wù)。

完成95306 網(wǎng)站建設(shè)，提供了網(wǎng)上貨運(yùn)交易、物資采購(gòu)、招商及全程物流信息服務(wù)，打造基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的線上線下一體化物流供應(yīng)鏈服務(wù)創(chuàng)新體系，同時(shí)正在推進(jìn)鐵路電子招投標(biāo)和物資采購(gòu)等對(duì)外服務(wù)應(yīng)用建設(shè)。

2）集成服務(wù)平臺(tái)

已完成國(guó)鐵集團(tuán)級(jí)平臺(tái)建設(shè)和部署。其中，企業(yè)服務(wù)總線提供標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)協(xié)議和接口。業(yè)務(wù)流程引擎（BPM）實(shí)現(xiàn)了跨系統(tǒng)、跨部門(mén)、跨專(zhuān)業(yè)的業(yè)務(wù)流程運(yùn)端到端行監(jiān)控及重要業(yè)務(wù)流程全過(guò)程完整閉環(huán)追蹤管理，有效提高了流程整合能力和服務(wù)編排能力。外部協(xié)作平臺(tái)為鐵路內(nèi)外部數(shù)據(jù)交換及業(yè)務(wù)集成應(yīng)用提供平臺(tái)支撐。

3）數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)

已完成平臺(tái)在國(guó)鐵集團(tuán)及部分鐵路局的2 級(jí)部署，各專(zhuān)業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用不斷深化，跨專(zhuān)業(yè)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用初步展開(kāi)［21］，在客貨服務(wù)、安全生產(chǎn)、設(shè)備維修、經(jīng)營(yíng)管理等領(lǐng)域應(yīng)用取得實(shí)質(zhì)性成效，數(shù)據(jù)共享交互、數(shù)據(jù)價(jià)值深度挖掘、數(shù)據(jù)綜合利用等能力全面提升。同時(shí)，鐵路地理信息平臺(tái)作為收集、存儲(chǔ)、維護(hù)和共享空間數(shù)據(jù)及相關(guān)屬性數(shù)據(jù)的平臺(tái)，為鐵路各個(gè)部門(mén)和業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供空間信息服務(wù)。

4）基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)

于2018年建成了總面積近6 萬(wàn)m2的鐵路主數(shù)據(jù)中心，其中云平臺(tái)管理各類(lèi)服務(wù)器1 944 臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備871 臺(tái)，提供了13 800 余臺(tái)虛擬機(jī)資源和394 臺(tái)物理機(jī)資源，承載國(guó)鐵集團(tuán)級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)部署、全路集中應(yīng)用系統(tǒng)部署及數(shù)據(jù)資源存儲(chǔ)，提供能力強(qiáng)大、運(yùn)行穩(wěn)定、保障有力的信息基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了重要信息資源集中管理、集中存儲(chǔ)和綜合利用，改善了過(guò)去鐵路數(shù)據(jù)中心缺乏統(tǒng)籌利用、分散建設(shè)的局面。

5 結(jié) 語(yǔ)

全面推進(jìn)鐵路信息化建設(shè)是推動(dòng)鐵路創(chuàng)新發(fā)展、增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力的必然選擇，是促進(jìn)鐵路從運(yùn)輸企業(yè)向物流企業(yè)轉(zhuǎn)型、傳統(tǒng)企業(yè)向現(xiàn)代化企業(yè)轉(zhuǎn)型的重要途徑。一體化信息集成平臺(tái)作為鐵路信息化建設(shè)的有力抓手，不斷強(qiáng)化與物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的深度融合和創(chuàng)新應(yīng)用，形成能力強(qiáng)大、運(yùn)行穩(wěn)定、保障有力的信息基礎(chǔ)設(shè)施，完善的大數(shù)據(jù)分析、應(yīng)用集成以及客戶(hù)服務(wù)能力，有力促進(jìn)和支撐整個(gè)鐵路信息化大綜合、大集成的實(shí)現(xiàn)。

未來(lái)應(yīng)按照國(guó)鐵集團(tuán)業(yè)務(wù)發(fā)展需求，結(jié)合信息技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，持續(xù)深化“平臺(tái)+應(yīng)用”模式，推進(jìn)客戶(hù)服務(wù)平臺(tái)與“互聯(lián)網(wǎng)+”深度融合，12306網(wǎng)站運(yùn)用大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)為旅客提供個(gè)性化的精準(zhǔn)服務(wù)，95306 網(wǎng)站建立靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的客戶(hù)畫(huà)像模型為精準(zhǔn)營(yíng)銷(xiāo)提供決策支持；集成服務(wù)平臺(tái)提高跨系統(tǒng)、跨部門(mén)、跨專(zhuān)業(yè)的業(yè)務(wù)流程執(zhí)行和協(xié)同效率，制定統(tǒng)一的對(duì)外數(shù)據(jù)協(xié)作標(biāo)準(zhǔn)，保障數(shù)據(jù)的安全性；數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)構(gòu)建知識(shí)圖譜關(guān)聯(lián)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)圖關(guān)系，指導(dǎo)未來(lái)數(shù)據(jù)以圖狀結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)，為人工智能技術(shù)應(yīng)用提供良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，提高各業(yè)務(wù)系統(tǒng)預(yù)測(cè)未來(lái)的能力；基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)充分運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、北斗、區(qū)塊鏈等關(guān)鍵技術(shù)，逐步發(fā)展為融合感知、傳輸、存儲(chǔ)、計(jì)算、處理為一體的智能化基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，不斷提升鐵路業(yè)務(wù)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平。