鐵路信息化標準管理平臺的研究

邢 淼，倪少權，呂從高

（1. 西南交通大學 信息科學與技術學院，成都 610031；2.中國中鐵二院工程集團有限責任公司，成都 610031）

鐵路信息化標準管理平臺的研究

邢 淼1，倪少權1，呂從高2

（1. 西南交通大學 信息科學與技術學院，成都 610031；2.中國中鐵二院工程集團有限責任公司，成都 610031）

經過多年的鐵路信息化系統建設，我國鐵路在運輸組織、客貨營銷和經營管理等領域開展了一系列信息化建設工作，但各業務信息系統之間互聯性和互操作性仍存在問題，難以實現資源共享，其根本原因在于各系統分別在不同的平臺上開發建設，平臺運行方式、接口和編碼格式等都不相同。為此，迫切需要制訂鐵路信息化相關標準，建設管理平臺，實現信息化標準共享，推動標準協同制定，保障信息化標準安全，提高標準制定和管理的工作效率。本文通過分析鐵路信息化建設的實際問題，提出了鐵路信息化標準管理平臺的業務流程、總體架構、技術構架、主要功能模塊和關鍵技術的設計方案。

鐵路信息化；鐵路標準；管理平臺

目前，國外從事鐵路信息化相關標準研究的機構主要包括國際鐵路聯盟（UIC）、歐洲鐵路研究所（ERRI）、歐洲標準化組織（CEN）、日本工業標準調查會（JIS）、美國電氣和電子工程師協會（IEEE）、美國國家標準學會（ANSI）及北美鐵道學會（AAR）等。近年來隨著IT技術的發展，一批與鐵路信息化相關的標準陸續出臺，其中可分為通用基礎標準、業務應用標準和數據交換標準3大類[1]。

國內鐵路行業信息化建設注重制度建設，先后發布了《鐵路技術管理規程》、《高速鐵路設計規范（試行）》、《鐵路客戶服務中心語音平臺技術條件》、《鐵路運輸管理信息系統運行管理規則》、《鐵路運輸管理信息系統運行故障處理規則(試行)》等文件[2]，對統一鐵路信息化建設起到了積極作用。隨著鐵路信息化技術的研究與實踐，我國鐵路行業已形成較完整的鐵路技術標準體系，它由國家、鐵道行業、中國鐵路總公司標準及中國鐵路總公司標準性技術文件等組成，但是由于受到相關專業分割、管理等因素的制約，現有鐵路信息化標準完整性有待進一步提高，信息化標準管理工作流程還有待更加完善。

1 鐵路信息化標準管理平臺分析

鐵路信息化標準管理平臺（以下簡稱平臺）是依托于鐵路信息化標準體系而建立的管理平臺，集電子化、網絡化、協同化和業務流程化等特征于一體，提供了強大的檢索、協同辦公、網絡通信和業務流程化等功能。鐵路信息化標準管理平臺提供信息化標準項目管理、信息化標準著錄與管理、信息化標準服務、信息化標準協同編制管理、信息化標準登記備案管理等功能，目的是保證信息化標準的時效性和權威性，實現鐵路系統多機構對鐵路信息化標準的實時共享，滿足多級用戶的不同需求，提高鐵路總公司信息化標準共享水平。

1.1 信息化標準管理體系

鐵路信息化標準管理工作實行統一領導、分級管理的管理體系。對于中國鐵路總公司技術標準，由總公司科技管理部負責技術標準的歸口管理工作，總公司各相關專業管理部門參與總公司技術標準管理工作，中國鐵道科學研究院標準計量研究所協助科技管理部承擔技術標準的管理工作，技術標準歸口單位承擔相關專業標準的具體技術管理工作，總公司所屬企業積極參與技術標準的制定與實施工作，組織開展本企業技術標準、管理標準和工作標準的制定和實施工作。對于中國鐵路總公司鐵路專用產品標準性技術文件，由總公司科技管理部負責歸口管理工作，總公司相關職能部門負責本專業標準性技術文件的制定和管理工作[4]。鐵路信息化標準管理平臺用戶如圖1所示。

圖1 鐵路信息化標準管理平臺用戶

1.2 業務流程

鐵路信息化技術標準管理總體業務流程大致為：中國鐵路總公司科技管理部每年提出編制標準項目計劃的要求，之后各技術標準歸口單位根據年度標準項目計劃編制要求組織并提出標準項目建議，科技管理部會同專業管理部門組織研究后，報中國鐵路總公司批準發布標準項目計劃。技術標準歸口單位組織標準起草單位完成標準制訂和修訂工作，形成標準送審稿，再根據標準技術歸口單位的審查意見，形成標準報批稿，經標準所審核后，上報科技管理部。科技管理部會同相關專業部門對標準所上報的報批稿復核后，按中國鐵路總公司發文規定程序統一報批、編號和發布[4]。

2 鐵路信息化標準管理平臺總體架構設計

鐵路信息化標準管理平臺構架主要由表現層、業務管理層、服務總線和數據集成與分析平臺組成。通過鐵路信息化標準管理平臺門戶實現統一用戶接入，該模塊主要包含用戶信息管理和存儲、用戶登錄身份認證和訪問請求負載均衡等子模塊。平臺業務管理層主要包括了標準項目管理、標準著錄與維護、標準服務、文檔管理、標準信息統計與分析等業務支撐系統。平臺服務總線主要完成消息轉換和路由，負責接入各種服務資源，通過采用統一服務接口使得各種服務或應用與服務之間可以相互方便訪問。外部系統可通過外部適配器接入到平臺服務總線與內部系統無縫對接，實現平臺與其他系統的信息交換。鐵路信息化標準管理平臺體系結構如圖2所示。

3 鐵路信息化標準管理平臺功能設計

鐵路信息化標準管理平臺的主要功能包括信息化標準項目管理、信息化標準著錄與維護、信息化標準服務以及后臺管理等，平臺針對鐵路總公司信息化標準進行管理和維護，其中部分主要功能模塊如圖3所示。

3.1 信息化標準項目管理模塊

信息化標準項目管理模塊主要包含標準計劃管理、標準項目管理、標準實施情況管理、工作計劃與進度管理和合同管理。該模塊支持信息化標準項目的結構化管理，可以存儲和查看各個階段、各個信息化標準項目的基本內容、創建單位、時間、狀態、版本等信息，便于相關人員進行查詢、審批、復審、存檔等工作。工作計劃與進度管理可以實現以列表或日歷的形式顯示當前用戶近期的工作計劃安排和被委派的各項工作計劃安排，以及新計劃工作的提醒。合同管理包括合同的錄入、變更和經費撥付記錄等。

圖2 平臺體系結構圖

圖3 鐵路信息化標準管理平臺主要功能模塊

3.2 信息化標準著錄與維護模塊

信息化標準著錄與維護模塊包括標準文本的著錄與維護、模板著錄與維護和標準編碼管理等功能。標準著錄與維護子系統可以實現信息化標準文本的錄入、審核、發布等過程的動態管理功能。模板著錄與維護子系統實現模板注冊、審核、發布、修改和維護等過程的動態管理功能。

3.3 信息化標準服務模塊

信息化標準服務模塊提供信息化標準文本、共享文檔、模版文檔等各類鐵路信息化標準相關文件的查詢，并根據用戶權限提供相應的下載服務。個性化服務功能主要是針對不同的用戶進行數據操作，主要包括用戶個人信息管理、日程管理、瀏覽歷史、備忘錄、收藏夾等功能。標準信息統計可以根據標準的類別、制修訂時間等條件對標準信息進行統計，并可以通過報表、餅圖、直方圖等方式進行輸出，為領導決策提供依據。

3.4 后臺管理模塊

后臺管理模塊主要提供用戶權限管理、安全管理、工作流管理和數據庫管理等功能。采用身份認證、三級控制兩級授權的權限管理機制以及3層體系結構，表示層、功能層和數據層在邏輯上相對獨立，提高應用系統的安全性。即在管理員和用戶之間設置一個角色層，管理員對不同的角色定義不同的操作權限，然后對每個用戶賦予系統的角色，角色可以嵌套，用戶可以被授予多個角色。工作流管理通過將標準制/修訂流程分解成定義良好的任務、角色、規則和過程來完成標準管理的整體執行和監控，從而達到提高標準制/修訂水平和工作效率的目的。數據庫管理則保證了平臺的可靠性。

4 技術架構分析與設計

經分析比較，平臺架構采用基于B/S架構的Web應用。MVC是目前B/S模式程序設計過程中使用的一種比較成熟的開發模式，它通過Model（模型）-View（視圖）-Controller（控制器）3個部分將復雜的程序代碼分割設計，業務邏輯和數據顯示分離，根據需求可進行有機的組合并最大化地實現代碼的重用，降低了平臺升級維護的成本和工作量，因此平臺的開發過程使用基于MVC架構模式的 Asp.net MVC進行整體架構設計，具體內容如圖4所示。

5 關鍵技術

5.1 工作流管理技術

工作流管理（Workflow Management）技術是廣泛使用且迅速發展的技術，所關注的問題是處理過程的自動化，它能夠使業務處理過程按照預先定義好的邏輯規則自動地執行，能夠正確調度合適的人或軟件系統在適當的時間完成規定的工作。工作流程是針對工作中具有固定程序的常規活動而提出的一個概念，通過將工作活動分解成定義良好的任務、角色、規則和過程來完成工作的整體執行和監控，從而達到提高信息化標準制修訂水平和工作效率的目的[5]。

工作流技術的最大優勢是為平臺的信息化標準制/修訂流程、審批流程等提供一個省時、高效、安全的完整框架，在鐵路信息化標準管理平臺中使用工作流程管理技術，可以優化鐵路信息化標準制定進程，使信息化標準制定效率得到提高。采用工作流技術之后，能將應用邏輯和過程邏輯完全分離，集成管理能夠自主實現，信息化標準制/修訂流程、審批流程等如發生變化，能夠迅速實現流程修改，流程過程能很好控制，從而提高工作效率，充分發揮網絡技術的優勢。

5.2 協同過濾技術

協同過濾推薦（Collaborative Filtering Recommendation）是一項在信息過濾和信息系統中很受歡迎的技術。與傳統的基于內容過濾直接分析內容進行推薦不同，協同過濾分析用戶興趣，在用戶群中找到指定用戶的相似（興趣）用戶，綜合這些相似用戶對某一信息的評價，形成系統對該指定用戶對此信息的喜好程度預測。

圖4 鐵路信息化管理平臺的技術架構

目前協同過濾主要分為2個研究方向：基于內存的算法（Memory-based Algorithm）和基于模型的算法（Model-based Algorithm）。基于內存的算法又被稱為基于全局的算法，主要思想是應用統計學原理，找尋具有相似興趣的鄰居用戶，再根據形成的最近鄰居集得到目標用戶的推薦列表。基于內存的算法推薦精度較高且簡單易懂，因此在目前的推薦系統中得到大量的應用，但缺點在于算法的計算量大，隨著用戶數量和內容數量的不斷增大，算法性能受到很大的挑戰，無法滿足系統實時推薦的需要。基于模型算法的主要思想是構建用戶數據模型，通過可離線產生的模型來分析得到用戶預測興趣列表。因為模型的數據量要小于原始全局數據量，因此基于模型的推薦算法的好處是可以滿足實時推薦的需求，但推薦精度低于基于內存的推薦算法。常見的基于模型的推薦算法有Slope One、貝葉斯網絡等。

在常見的平臺中，一般采用被動接收用戶輸入的查詢條件來實現對用戶的查詢服務。在鐵路信息化管理平臺中為了更好地為用戶提供標準信息，可實現基于協同過濾技術來構建用戶偏好推薦系統。通過推薦系統來主動地為用戶提供有用的信息，使系統具備輔助用戶找到自己可能感興趣的鐵路信息化標準的能力。

5.3 Ado.net 實體框架

Ado.net Entity Framework 是實現ORM框架的一個具體解決方案，它是在數據庫訪問組件Ado.net的基礎上發展而來。Entity Framework利用了抽象化數據結構的方式，將每個數據庫對象都轉換成應用程序對象，而數據字段都轉換為屬性，關系則轉換為結合屬性，讓數據庫的E/R（Entity/Relation，實體和關系）模型完全的轉成對象模型，可以使程序員用其最熟練的編程語言來調用訪問。簡言之，Ado.net Entity Framework使開發人員通過對象模型專注于數據。

Ado.net Entity Framework 以實體數據模型（Entity Data Model）為核心，將資料邏輯層切分為3塊，分別為概念層（Conceptual Schema），映射層（Mapping Schema）和存儲層（Storage Schema）。概念層是對象模型，負責給上層組件提供對象訪問，存儲層負責關系數據庫的訪問以及SQL語句的自動生成，映射層則負責把概念層和存儲層的數據結構關聯起來，這3個組件使用XML文件描述，組成了EDM（Electronic document managements）模型[6]。

Ado.net Entity Framework在很大程度上提高了平臺的開發速度，減少了編寫數據訪問代碼量，減輕了后期維護工作，使得開發人員不需要大量關注拼接字符串和添加sql語句參數等問題，避免了拼接字符串時的一些易發錯誤和安全，將數據結構抽象化為更易于開展業務的方式，并且有利于數據的持久性。

6 結束語

隨著鐵路信息化的高速發展，科學合理、統一規范、可協同修訂的鐵路信息化標準體系顯得愈發重要，這也對鐵路信息化標準管理平臺的建設提出了更高的要求。本文所設計的鐵路信息化標準管理平臺旨在完善信息化標準管理方式，提高信息化標準制/修訂效率，增強信息化標準共享的實時性和準確性。期望對鐵路信息化標準體系的建設有啟示作用，對后續實際平臺的搭建提供參考。

[1] 李 平，裴坤壽. 關于統一鐵路信息化標準的研究[J]. 鐵道技術監督，2005（4）：1-4.

[2] 耿志修. 中國高速鐵路安全技術體系[J]. 中國鐵路，2010（12）：12-16.

[3] 田葆栓. 國內外鐵路技術標準體系的發展與分析(上)[J]. 鐵道技術監督，2012（3）：1-6.

[4] 國家鐵路局. 鐵道行業技術標準管理辦法[J]. 鐵道技術監督，2014（6）：49-51.

[5] 樓天一. 基于工作流的高校項目申報管理系統的設計與實現[D]. 成都：電子科技大學，2013.

[6] 林樂逸. 基于ASP_NETMVC和實體框架的軟件項目管理平臺[D]. 上海：上海交通大學， 2012.

責任編輯 方 圓

Railway information based standard management platform

XING Miao1, NI Shaoquan1, LV Conggao2
( 1. School of Information Science and Technology, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China; 2.China Railway Eryuan Engineering Group Co.Ltd., Chengdu 610031, China )

After years of railway information based system construction, it was launched a series of information based construction in the field of transportation organization, passenger marketing and operating management. However the interconnection and interoperability among railway information system were poor. It was diff i cult to implement resource sharing. The reason was that each systems was built on a different platform. The running modes, interfaces and encoding formats of the system were different. It was lack of related technical standards and criteria. Therefore, the railway information based standards were urgently needed to be established, for sharing information standards, promoting collaboration to establish standards, protecting the security of information standards, improving the efficiency of standard formulation and management. This paper analyzed the practical problems, proposed a design solution for business processes, overall architecture, main function modules, technical architecture and key technologies of the railway information based standard management platform.

railway information based; railway standard; management platform

U29∶TP39

A

1005-8451（2015）10-0036-05

2015-03-16

邢 淼，在讀碩士研究生；倪少權，教授。