基于GIS集成平臺的高速鐵路資產經營管理信息系統研究

鮑 榴，王英杰，徐曉磊，李聰旭

（中國鐵道科學研究院 電子計算技術研究所，北京 100081）

基于GIS集成平臺的高速鐵路資產經營管理信息系統研究

鮑 榴，王英杰，徐曉磊，李聰旭

（中國鐵道科學研究院 電子計算技術研究所，北京 100081）

高速鐵路進入運營期后，對線路資產管理和運輸經營需要進行統一精細化管理來提升高速鐵路市場競爭能力,利用GIS集成技術對資產經營進行有效的管理與控制是實現資產保值、增值、創造收益的一條重要途徑，本文介紹該系統的總體架構、功能結構設計，并介紹系統實現中的5個關鍵技術。最后通過結合京滬高鐵實際情況，實現在地圖上查詢并展示資產位置和設備的狀態、客運營銷情況、動車在途追蹤、客座率和列車密度表。該系統的最終上線運行將對我國高速鐵路資產經營管理發揮重要的作用。

GIS；資產經營管理;高速鐵路

隨著我國多條高速鐵路通過國家驗收、從建設期進入運營期，高速鐵路股份有限公司的職能隨之轉變，以前期建設管理轉變為高速鐵路資產經營管理為主。高速鐵路股份公司的經營模式[1]和中國鐵路市場化改革都對高速鐵路公司提出了新的要求。為全面提升高速鐵路股份公司對資產運營的管理能力，充分發揮企業資源優勢，針對我國高速鐵路公司管理職能調整以及高速鐵路資產管理，提出基于地理信息系統（GIS，Geographic Information System）集成平臺的高速鐵路資產管理信息系統。

1 研究內容

高速鐵路轉入運營期后，為了盡可能地發揮高速鐵路的經濟效益、給旅客提供優質服務，需要保障運輸安全、設計最佳匹配動車組開行方案和了解自身的經營收入支出。為保障運輸安全、旅客乘車舒適環境，必須及時全面了解高速鐵路沿線設施設備運行狀態，時刻讓沿線設備保持良好的運行狀態。要實現最佳動車組開行方案，必須對票價、客流、乘客出行時間需求、各類客戶出行規律等方面進行研究和分析。高速鐵路的經營情況與資產的狀態息息相關。

GIS是對與地理空間相關的數據進行有效管地理與綜合分析的計算機系統[2]，GIS把各種與空間信息相關的技術與學科有機的融合在一起，并與不同數據源的空間與非空間數據相結合，通過空間操作與模型分析，提供對規劃、管理、決策有用的信息產品[3]。GIS強大的空間分析功能和空間數據庫管理能力為高速鐵路資產管理提供了一個卓有成效的嶄新途徑。盡管鐵路資產數量龐大，分布范圍很廣，但這些都與空間信息有關，利用GIS技術不僅可以對鐵路資產其相關信息進行管理，而且可以從不同空間和時間的尺度上分析資產狀態和使用情況。對形如鐵路的線形實體，GIS提供了靈活的線性地理模型（如連接、結點拓撲關系、路徑、區段、里程、分支、重疊路徑等）和復雜的空間分析能力（如線形特征的靜態與動態分段、線形數據疊加、資源分配、路徑分析、地表模型生成等）[4]，GIS三維技術對鐵路線路上橋梁等具有三維特性的物體進行精細管理提供了有效途徑，為鐵路資產的存儲管理、查詢檢索以及專業模型的構建與分析等功能的實現奠定了堅實的基礎。

因此，為了滿足高速鐵路資產經營管理的需求和相關技術的發展現狀，基于GIS集成平臺的高速鐵路資產經營管理系統應包括以下內容：

（1）建立高速鐵路資產空間數據庫，包括線路上資產二維、三維和遙感數據，為資產經營系統統計、分析和決策等提供數據支撐。

（2）接入客票發售與預定系統、動車運用系統、基礎檢測系統和各專業維修管理系統，通過集成多源業務系統的數據，實現對線路資產的動態檢測、掌握設備設施運行狀態和運輸經營統計分析，來保障運輸安全穩定，通過對數據進行提取分析可以提出更多惠及旅客出行的方案。

（3）基于WebGIS的鐵路資產經營管理系統發布。基于WebGIS進行二次開發，開展資產管理和多生產業務系統集成研究，開發可以在Internet上進行資產定位、查詢資產狀態、資產周邊環境，資產分布專題圖、資產維修、折舊和統計分析，沿線各車站客流動向，動車組實時在途追蹤及客座率以及從經營收入和支出中分析研究可以調整和優化資產運用和運輸組織形式的高速鐵路資產經營管理系統。

2 系統設計

2.1 系統總體架構

系統采用WebGIS技術，WebGIS是Internet技術應用于GIS開發的產物[4]。WebGIS把GIS數據和分析工具部署在網絡不同的計算機上。用戶可以任意地從網絡的各個地方訪問GIS數據和應用程序。同時，WebGIS是分布式系統[5]，數據庫和應用程序部署在網絡的不同計算機上，這些數據和應用程序一旦進行更新，對于Internet上的每個用戶來說這些都將是最新可用的數據和應用。使數據同步和程序更新更加方便。

系統分為數據層、數據訪問、應用服務和應用業務。其中數據層包括3類數據：基礎地理信息數據（二維、三維和遙感等）、業務數據（資產設備、經營數據）和基礎字典數據（用戶、日志和權限）。

數據訪問層是指訪問數據庫用到的中間件和空間數據庫引擎。應用服務包括二、三維業務和基礎信息查詢和空間分析等。應用業務層是用戶業務功能包括二、三維場景展示、高速列車定位追蹤和資產設備查詢定位等，總體架構如圖1所示。

2.2 系統功能設計

高速鐵路資產經營管理系統功能主要包括數據輸入、資產管理、運營分析、專題圖輸出和系統管理6大部分，如圖2所示。

數據輸入主要包括國家基礎地理數據、鐵路線路車站等地理數據、資產屬性和狀態數據、運輸經營數據和系統用戶信息等數據綜合采集輸入。其中，二維地理數據為shape文件，通過地理信息軟件ArcSDE導入到數據庫中，資產屬性信息通過系統界面錄入或導入數據庫，運輸經營類數據通過和運輸生產等系統做接口實時同步到系統中。

資產管理模塊，以資產管理人員為使用對象，以高速鐵路設備資產與線性資產統籌管理為目標，以固資臺賬、設施設備維修等信息為數據來源，以各專業設施設備地理信息為展示載體，實現基礎設施資產、移動設施與設備、年度更新改造投資與土地資源等資產的綜合管理。所有資產參照相關的標準和業務管理需要進行科學分類、統一編碼，建立資產信息數據庫進行統一管理。并在此基礎上實現資產的相關文檔統一管理、資產的變動、運用、維修管理、資產的運行狀態監控以及資產的更新改造等相關的管理。

圖1 系統總體架構

圖2 系統功能設計

運營分析是對高速鐵路資產運用到生產中進行監控并對其產生的經濟效益進行匯總統計分析，通過分析后的情況，為做出決策提供更好的數據支撐。主要包括運營綜合復視、客運營銷和動車組管理3部分。運營綜合復視利用地理信息系統綜合展現高速鐵路上資產分布及資產屬性信息、資產狀態信息、列車運行信息、客運狀況信息、安全報警信息等。客運營銷是根據不同的客運指標（發送量、上座率、收入等）進行客運數據統計，生成日、周、旬、月、季、半年、年、節假日等日常統計報表，掌握客運狀況，定期進行客運通道旅客運輸市場調查，包括不同季節、節假日等，并對市場調查結果進行統計分析，通過客運市場調查分析，明確高速鐵路的客流分類、客流特點、服務對象定位、與競爭對手的對比優勢和劣勢、存在的主要問題等。

動車組管理是通過獲取租賃動車組技術履歷信息，全面了解動車組基本信息、配屬信息、裝車信息、技術改造記錄等情況，掌握動車組運用、撿備、維修狀態信息，實現動車使用效率的統計分析。

專題圖輸出是可以根據資產分布情況和運營經營情況，分別對各種信息進行統計分析，通過地理信息系統中專題圖的方式輸出，方便決策者直觀的了解各區段資產、客流、列車和收入等信息。

系統管理主要對參與高速鐵路經營、維護等用戶信息進行維護，對各用戶分級授予不同權限，實現高速鐵路資產管理系統分級管理。

2.3 系統實現關鍵技術

2.3.1 基于SOA的ESB及數據交換技術

企業服務總線（ESB，Enterprise Service Bus）通過提供對多種平臺、語言、協議和傳輸方式的支持，形成企業服務總線，整合既有應用和新部署應用，統一數據交換方式，構建面向服務體結構（SOA，Service Oriented architeture)的信息傳輸渠道。ESB總線需要支持主流多通信協議：Http，JMS，SOAP，Socket，FTP等；支持多編程語言，可使用主流編程語言的簡單的 API (put/get) ：C++、C#、Visual Basic、.NET、COBOL、Java等。數據交換支持點對點消息傳遞和發布/訂閱消息傳遞，支持數據路由和數據格式映射，同時能提供對數據服務的統一注冊、發布和安全管理，系統與多個生產系統存在數據交換，如客票發售與預定系統、動車組管理信息系統、客運營銷系統、視頻監控系統、防災安全監控系統、維管系統和軌檢系統等。

2.3.2 基于Portal的統一應用門戶和應用集成技術

該技術包括Portal的門戶技術、單點登錄和統一身份認證、基于Portlet的多應用系統的集成展現技術，主要目的是為管理系統的統一應用門戶提供技術支持，確保應用系統的統一用戶登錄和相應的權限管理。

2.3.3 基于數據倉庫的數據抽取、清洗和建模技術

在高速鐵路資產管理數據中心對采集交換的基礎業務數據進行整合、清洗處理，根據信息利用的需求形成業務數據庫、數據倉庫（主題數據庫、信息目錄和元數據）的多元式數據存儲。通過對采集的數據進行OLAP數據模型分析，數據倉庫存儲各種分析模型事實表以及維表數據，為數據挖掘以及商業智能化（BI，Business Intelligence)數據分析提供數據支撐。在數據中心中對數據進行統一管理，利用數據參考建模工具建立運輸營銷主題庫、資產生命周期主題庫、資產維修保養主題庫。同時通過元數據管理，加強對數據資源的管理。

2.3.4 基于BI的數據挖掘、分析和決策支持技術

高速鐵路資產管理系統中集中了大量的企業資產和運營信息，而BI服務是使用這些信息的所有業務流程的中樞，這些業務流程包括信息板、即席查詢、智能交互功能、企業和生產報表、財務報表、OLAP分析、數據挖掘和其他基于 Web 服務的應用程序（J2EE 和.NET）。所有這些應用程序都需要大量訪問企業內廣泛的數據，并且需要BI服務平臺提供的高級計算和匯總基礎架構來為高速鐵路的運營提供前瞻性參考和分析，為企業決策創造價值。

2.3.5 基于GIS的資產管理展現技術

利用GIS的展現技術，將資產管理系統的數據查詢和統計功能、運營的復視功能、資產安全報警功能等通過Web GIS的界面進行展示，充分利用GIS技術的地理圖層信息優勢，為信息的展示提供良好的用戶交互界面和不同類別信息的分層展示效果。

3 京滬高速鐵路資產經營管理應用

京滬高速鐵路資產種類眾多，數量龐大，要對其管理，勢必要建立資產經營管理系統，對資產全生命周期所有階段進行考核。借助資產管理系統可以建立全面的資產管理流程，從資產采購、安裝、調試、運營到維修直至報廢的全過程可跟蹤、可追溯。

通過資產經營管理系統，京滬高速鐵路公司可以隨時跟蹤所有資產狀態，分析資產利用率和運行維護成本，從而更加合理利用資產。同時，通過系統，可以準確跟蹤資產成本的發生，分析預算執行情況，增收節支。可以針對工務、機務、車務、電務等不同專業的資產指定專門的管理措施，確定相關的維修策略，提升資產的可靠性，提高安全水平，保證京滬高鐵安全穩定運行。

系統通過集成其他運輸生產系統信息，可以幫助了解各車站、區段客流情況、動車在途狀態、設備運行狀態等信息，并統籌分析經營收入和支出，為公司經營決策提供有利支撐。

通過站到站客流分布，借助GIS直觀展示并可對客運量同比環比分析，通過分析，對車站提前做好旅客接站、分流等措施起到重要的作用。

圖3 綜合檢測數據地圖展示

圖3顯示系統通過接入綜合檢測數據，得到下行里程1 260.685 km處，接觸網磨損，磨耗比率19.7%，直觀顯示線路上接觸網的狀態，為資產維修養護提供直觀展示和數據支持，工務維修養護人員能通過系統快速定位到問題所在地，節約維修時間從而降低維修成本。

4 結束語

為保證高速鐵路的高速、穩定和準時等特性，有必要對高速鐵路龐大資產進行統一管理，保障資產設備運行在良好狀態下，并通過借助GIS集成平臺將資產進行全生命周期管理，從資產的采購或交付、運營、維修到廢棄，能夠追溯源頭，找出問題根源所在，為下一次采購、維修等決策提供有利數據支持。同時高速鐵路運營公司作為企業也需要不斷提高和提升經營理念。利用資產經營管理信息系統，通過接入運輸生產經營等數據，統籌分析經營支出和收入，可為企業經營決策提供有力技術支持。

[1]陳 虎.關于對武廣高鐵實行資產委托經營管理的初探[J].財經界，2013（5）.

[2]周文婷.時態地理信息系統研究現狀綜述[C].全國測繪科技信息網中南分網第二十五次學術交流會論文集，2011.

[3]寧戰國.GIS環境下土地類型系列數字成果圖的制圖綜合[D].安徽：安徽理工大學，2007.

[4]劉 勇，巫錫勇. 淺談GIS在地質災害中的幾點應用[J].四川建筑，2004，24（5）：9-10.

[5]彭壯志. 基于Web Services的WebGIS的研究與開發[D].武漢：武漢大學，2005.

[6]鄭建功，張 轉，劉 揚. 基于AJAX和J2EE的WebGIS

分布式系統設計與實現[J].測繪科學，2009，34（5）.

責任編輯 徐侃春

BAO Liu, WANG Yingjie, XU Xiaolei, LI Congxu
( Institute of Computing Technologies, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China )

After High-speed Railway entered the period of operation, unif i ed fi ne management was needed for on line asset management and transportation management to improve the competitive ability of market. Using GIS integrated technology for effective management and control of assets management was an important way to implement the value of assets, value-added, prof i t making. This paper introduced the function and structure design, 5 key technologies. Finally, by combining the actual situation of Beijing-Shanghai High-speed Railway, it was implemented to query and display the asset location and equipment state, passenger transport marketing situation, train in transit tracking, guest rate and train density meter in the map. Finally the system running on the line would have an important effect on the asset management of High-speed Railway.

GIS; asset management; High-speed Railway

U238∶TP39

A

1005-8451（2015）06-0044-05

2014-11-03

鮑 榴，在讀碩士研究生；王英杰，研究員。

High-speed Railway Assets Management Information System based on GIS integrated platform