本书是“十四五”高等学校新工科计算机类专业系列教材之一。本书运用IT架构理论，从方法、模型、视图、实践等方面，论述我国高速动车组智能运维信息处理的有关内容。 本书以铁路智能信息处理技术为主线，由抽象到具体地论述了高速动车组智能运维信息处理技术的基本理论、方法和应用。全书分为七章，包括概论、数据和数据分析、高速动车组智能运维信息处理常用算法、大数据环境下的信息处理技术、面向高速动车组故障与健康状态分析的信息处理、面向高速动车组运维知识图谱构建的信息处理、高速动车组智能运维信息处理综合案例等。 本书适合作为高等学校“计算机科学与技术”专业“铁路信息技术”方向以及信息化专业本科课程的教材，也可作为铁路信息技术方向研究生教材，还可作为高速铁路信息化专业技术人员的参考书。

当今，高速铁路和现代信息技术正在飞速发展，给人们的生活带来很大的便利。加快建设科技强国、交通强国，持续推动铁路科技创新，全面提高人才自主培养质量，对高铁信息技术人才的培养提出了更高的要求。本书及时落实党的二十大报告中关于加快建设交通强国及人才培养的部署要求，落实立德树人根本任务，全面系统地梳理、归纳和总结了高速动车组智能运维信息处理方面的技术及应用，并对其未来发展趋势进行分析，对培养高铁信息化建设高级人才、指导高铁信息化建设非常有意义。
本书按照高等学校高铁智能信息处理及相关课程的教学要求编写，系统梳理高铁智能信息处理有关内容，分为基础理论和方法、高铁智能信息处理技术及应用案例集三部分。
第一部分包括第1～4章，重点论述高铁智能信息处理发展的现状、基本理论、方法和共性技术。首先，阐述高速动车组智能运维信息处理技术发展历史、现状与趋势，全面论述了业务产生数据、数据隐含信息、数据科学、高速动车组全生命周期数据；介绍了高速铁路信息处理常用算法，如监督学习、无监督学习、深度学习等；阐释大数据处理技术，包括数据信息处理体系结构，为应对高铁数据规范性、海量性、真实性挑战，对数据融合关键技术、高速动车组全生命周期多源异构数据融合方法与实际案例分析等理论和技术进行了全面论述，以帮助读者系统地了解和学习高铁智能信息处理相关的基本知识、基础理论和共性技术。
第二部分包括第5、6章，重点论述面向高速动车组智能运维的信息处理技术，包括动车组故障诊断技术、健康状态评估技术、动车组监测数据预测技术、关系关联分析技术等，以高速动车组关键部件为案例进行分析；面向高速动车组运维知识图谱构建的信息处理技术，包括知识图谱概述、关键技术、高铁领域知识图谱构建与分析等，并以动车组关键部件为例，基于建立的智能运维知识图谱，设计研发智能应答系统。以上内容论述了相关的概念、模型和技术，以实际案例分析了系统的技术难点和创新思路，详细说明了系统的技术架构及相关技术，以使读者可以体会高铁智能信息处理技术对我国高铁事业发展的重要作用。
第三部分包括第7章，重点将知识性与实践性密切结合，以高速动车组智能运维信息处理案例集为主，详细论述了应用系统的设计和实现过程，包括数据融合、全生命周期数据集成管理的方法与实现过程，以使读者进一步加深对数据处理的理解；理解智能信息处理的工程意义，掌握信息处理的过程方法；理解全生命周期数据建模分析的全过程；理解数据—信息—知识—价值的过程，以帮助读者开拓视野、了解最新的信息技术发展以及应用前景。
本书适合作为高等学校“计算机科学与技术”专业“铁路信息技术”方向以及信息化专业本科课程的教材，也可作为铁路信息技术方向研究生教材，还可作为高速铁路信息化等专业技术人员的参考书。
本书编者在高速铁路网络管理教育部工程研究中心的支持下，长期从事铁路大数据、人工智能、高铁健康状态监测和故障预测理论、技术、标准等研发和教学工作，主持国家重点研发计划、科技重大专项、省部级等重大项目，具有深厚的理论基础和丰富的实践经验。
本书由北京交通大学张春任主编，张宁、熊轲任副主编，白岩慧、张文浩、时晨昊、高博、贺璐、许德智、张少帅、朱欣生、冯淳晨参与编写，刘峰主审。全书由张春、张宁、熊轲统稿定稿。
本书编写过程中得到了中车青岛四方机车车辆股份有限公司马利军、丁叁叁、崔玉龙、田毅，中国国家铁路集团有限公司谢赞德、郭全胜，中国铁道科学研究院集团有限公司张惟皎、王辉，中国铁路北京局集团有限公司贾璐，中国铁路上海局集团有限公司周斌等铁路智能运维行业专家的大力支持，以及北京交通大学李宇航、王闪闪、张秋霞、尹金豪、朱凌欣、贾琳瑛等的协助，在此特表感谢！
本书得到了国家重点研发计划项目“基于人工智能技术的创新创业服务技术集成研发与应用示范”（项目号：2019YFB1405200）在核心技术研究成果方面的支持。
由于高速铁路信息技术发展迅速，加之编者水平所限，本书难免有疏漏及不妥之处，欢迎广大读者批评指正。
编者
2023年10月

第一部分基础理论和方法 第1章概论2 1.1背景2 1.2基本概念4 1.3高速动车组智能运维信息处理技术发展历史、现状与趋势6 1.3.1高速动车组智能运维信息处理技术发展历史6 1.3.2高速动车组智能运维信息处理技术研究现状7 1.3.3高速动车组智能运维信息处理技术发展趋势10 小结11 习题12 第2章数据和数据分析13 2.1数据概述14 2.2数据挖掘15 2.2.1跨行业数据挖掘标准流程15 2.2.2数据隐含信息16 2.3数据的全生命周期17 2.3.1数据全生命周期概述17 2.3.2数据全生命周期过程17 2.3.3数据全生命周期管理19 2.4数据科学19 2.4.1基本概念19 2.4.2数据科学家21 2.4.3数据科学如何改变企业22 2.4.4数据科学如

张春，北京交通大学高速铁路网络管理教育部工程中心副主任，计算机学院网络管理研究中心主任，研究员，博导，从事铁路大数据、人工智能、高铁健康状态监测和故障预测理论、技术、标准等研发工作，主授”铁路智能信息处理技术”等课程。主持该领域国家级和省部级项目数十项，先后获得中国铁道会科学奖、中国卫星导航定位协会、北京市科学技术奖等，发表相关论文50余篇。

本书聚焦于高速动车组智能运维中的信息处理技术，系统而深入地阐述了该领域的核心技术、算法应用和解决方案。编者以深厚的学术造诣和丰富的实践经验，深入浅出地介绍了各种先进的信息处理技术在高速动车组智能运维中的应用，包括机器学习、大数据分析、人工智能算法、知识图谱等。通过具体技术的详细讲解和实际案例的深入分析，使读者不仅能够了解到相关技术的原理和特点，更能清晰地看到这些技术在解决实际运维问题中的应用的方法。
编者团队在高速动车组智能运维技术领域辛勤耕耘十多年。书中不仅全景式地展示了已有研究和实践的丰富成果，同时，也前瞻性地提供了对该领域发展趋势的深刻洞察。
本书面向国家重大需求，落实国家关于建设交通强国的战略部署，可以很好地支撑轨道交通领域技术研究、系统开发和运维服务高层次专业人才培养。