铁路客运管理信息系统总体架构及关键技术研究

摘要

铁路客运管理信息系统是铁路信息化建设的重要组成部分，对于促进铁路客运信息共享和综合利用，提升铁路客运生产作业能力和管理水平具有重要意义。系统是面向全路客运管理信息化的“窗口”，加强铁路客运管理的信息化、集成化和自动化是提高铁路客运管理水平，提高客运服务质量，提升客运生产作业能力，提升铁路部门市场竞争力的关键。在铁路客运管理信息化建设过程中，部分铁路局、客运站段已经建立了一些信息系统，但这些系统业务功能单一，相互之间自成体系，集成耦合度高，升级扩展困难，缺乏统一的接口服务标准，难以实现信息共享和综合利用，不能全面满足客运管理部门对系统的业务需求。
　　本文分析了全路客运管理部门的层级关系，从铁路客运管理业务的实际需求出发，研究了铁路客运管理信息系统的设计方案及关键技术。论文前半部分重点分析客运业务的需求及业务流程，研究系统的架构设计以及数据集成框架，实现系统内部及外部之间信息共享及异构数据的集成。论文后半部分主要研究移动通信技术、基站定位技术、人工智能算法等相关技术及算法在铁路客运管理信息系统中的应用，重点研究如何通过基站定位技术及定位算法实现对在途列车的定位，如何通过人工智能遗传算法实现对客运乘务人员智能排班，如何通过BP算法实现对客运服务质量的科学评价。
　　（1）在研究铁路客运管理系统服务对象的基础上，分析了系统的总体需求，研究了系统的业务范围及功能范围，并对上水计划管理、人员管理、列车定位管理、乘务计划管理、服务质量评价管理等主要业务流程进行了分析。
　　（2）在研究EA和SOA相关架构理论的基础上，提出了基于EA和SOA融合的理论体系框架，提出了基于EA和SOA融合的铁路客运管理信息系统总体架构。研究了系统的业务、信息、应用、技术架构，建立了网络架构及接口方案，设计了系统的十大业务功能。从系统的网络、数据、应用等多角度出发，提出了系统的安全方案。满足了系统的业务需求，实现了铁路客运管理信息系统与其他外部系统之间互联互通，信息共享。
　　（3）分析了铁路客运管理信息系统的数据集成，研究了数据集成的不同技术方案，结合面向服务思想，提出了基于SOA的数据集成框架，设计了服务包装器和数据源适配器，通过实例说明Web服务调用过程，并对生成的XML文档进行了分析，解决了异构系统的数据集成问题，降低了集成的藕合度。
　　（4）基于智能车载客运管理系统功能需求，构建了基于 Android的智能车载客运管理系统总体结构及网络结构。分析了车载系统与地面系统信息交互的格式，提出了由车载系统到地面系统数据传输的接口方案。分析了系统业务功能实现流程，构建了系统功能服务模型，实现了铁路客运业务作业的闭环管理。
　　（5）以移动终端在列车上获取的基站信息为基础，提出了列车定位模型，设计了模型求解的列车定位算法，为列车定位提供了一种新的定位方法。通过实例，验证了提出的列车定位模型及定位算法能够有效提高列车定位精度，解决列车定位困难的问题。为铁路客运部门实时掌握列车运行轨迹，了解车内动态，提供了可靠的科学理论依据。
　　（6）通过对铁路客运部门乘务排班的分析，以乘务班组的数量、乘务员乘务工时为优化目标，提出了客运乘务排班模型，并设计了模型求解的遗传算法，并进行了仿真实验，验证了所提出的排班模型和求解算法可以有效提高客运部门乘务排班效率，减少乘务班组的数量，降低乘务费用。
　　（7）通过分析铁路客运服务质量的特征及影响因素，构建了客运服务质量评价指标体系，提出了基于BP算法的客运服务质量评价模型，设计了模型求解算法，通过实例验证，所设计的模型求解算法运算量小，误差小，能够满足对不同指标进行评价的需求。解决了以往客运服务质量评价的主观性，有效实现了科学综合的评价，为提高客运服务质量提供科学的决策依据。

目录

封面

声明

致谢

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 研究背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 目前客运管理信息系统存在的问题

1.5 主要研究内容和技术路线

2 系统需求分析及业务流程分析

2.1 铁路客运管理信息系统服务对象

2.2 铁路客运管理信息系统的需求分析

2.3 主要业务流程分析

2.4 本章小结

3 基于EA和SOA融合的铁路客运管理信息系统总体架构

3.1 EA和SOA架构理论

3.2 EA和SOA的融合架构

3.3 基于EA和SOA融合的铁路客运管理信息系统总体架构

3.4 铁路客运管理信息系统层次模型及安全方案

3.5 本章小结

4 基于SOA的铁路客运管理信息系统数据集成研究

4.1 铁路客运管理系统数据集成分析

4.2 基于SOA的铁路客运管理信息系统数据集成

4.3 铁路客运管理信息系统服务包装器设计

4.4 铁路客运管理信息系统数据集成实例

4.5 本章小结

5 基于Android的智能车载客运管理系统研究

5.1 移动终端操作系统概述

5.2 智能车载客运管理系统概述

5.3 智能车载客运管理系统研究

5.4 智能车载客运管理系统框架

5.5 智能车载客运管理系统功能服务模型及实现

5.6 本章小结

6 基于基站的列车定位算法研究

6.1 列车定位概述

6.2 基站定位技术

6.3 基于RSSI的列车定位模型

6.4 基于基站的列车定位算法

6.5 实验及分析

6.6 本章小结

7 基于遗传算法的客运乘务排班模型研究

7.1 客运乘务排班相关理论分析

7.2 客运乘务排班约束条件分析

7.3 乘务排班模型建立

7.4 求解算法

7.5 基于遗传算法的模型求解算法

7.6 实验及分析

7.7 本章小结

8 基于BP神经网络的铁路客运服务质量评价模型研究

8.1 基于旅客感知的铁路客运服务质量评价指标体系

8.2 基于BP神经网络的评价算法

8.3 实验及分析

8.4 本章小结

9 结论与展望

9.1 结论

9.2 展望

参考文献

附录1 作者简历及科研成果清单表格样式

附录2 学位论文数据集