鐵路電子貨運票據管理系統方案研究

王 軍

（中國鐵路總公司 科技和信息化部，北京 100844）

鐵路貨運作業組織中使用了運單、貨票、列車編組順序表（運統一）、貨運記錄等20多種紙質票據，涉及貨運、車務、車輛、機務等運輸生產作業過程和統計、收入、財務等相關業務。隨著信息技術的進步，紙張票據的使用問題也日益凸顯，主要表現在：（1）無法優化客戶的托運和領貨手續；（2）從鐵路內部生產方面來看，各作業環節間傳遞紙質票據，不能更好地優化流程，提高效率；（3）車站作業仍依賴紙質票據，部分票據雖然已電子化，但是數據采集不及時、不準確，未實時上報，數據與現場實際不符，數據質量差，無法共享使用；（4）各專業系統分別建設，同一崗位在多個系統中多次采集，重復勞動，信息填記缺乏卡控，容易引起誤填誤改[1]。因此，實施貨運票據電子化是鐵路適應運輸市場信息化的迫切需要，也是鐵路提高運輸效率和效益的迫切需要。

1 貨運票據電子化可行性分析

1.1 應用基礎

前期多年信息化建設奠定了應用基礎。鐵路貨運票據電子化研究多年，早期因車站級系統覆蓋不夠，功能不足，電子化難于實施。進幾年，對外，貨運電商已經實現了面向客戶的運輸需求受理；對內，貨運站安全監控和管理系統已經逐步在全路推廣使用，實現了貨運作業的全流程信息采集[2]；此外，運輸信息集成平臺的建設和應用，實現了各專業系統的數據采集和共享交換。信息系統的不斷完善，具備了票據電子化的應用基礎[3]。

1.2 信息通道

網絡擴容建設提供了信息通道。近幾年，各鐵路局不斷提升車站到鐵路局的網絡通道能力，為車站級作業系統及時獲取電子票據信息提供了網絡基礎，取消紙質票據成為可能。

1.3 符合鐵路信息化總體規劃要求

基于運輸信息集成平臺實現各專業系統的信息互聯和信息采集功能整合，實現信息一點采集、全路共享。同時，運輸信息集成平臺的升級改造，是一體化信息集成平臺建設的重要組成部分，符合鐵路信息化總體規劃的要求[4]。

2 貨運票據電子化的建設目標

2.1 實現作業環節全覆蓋的電子票據信息采集和應用

所有貨運票據均使用電子格式，取消手工填記，實現貨運組織和運輸全過程作業電子化，將票據電子格式細分到相關作業信息系統，明確信息采集崗位和作業要求，制定采集電子票據信息規范。各作業崗位均可利用系統提取所需電子票據信息，實現全面應用。

2.2 實現全生命周期電子票據管理，實時隨車傳遞

對電子票據的生成、補填、訂正、關聯、傳遞、保存、銷毀進行全生命周期、全方位管理。取消主要紙質貨運票據隨車傳遞。技術作業需要獲取票據信息時，用車次、車號、箱號等條件從系統獲取，實現信息隨車傳遞。

2.3 提高為客戶服務能力，提供電子領貨服務

托運人可通過系統終端、互聯網或手機應用程序（APP），方便快捷地辦理貨物托運、追蹤查詢、電子交付等業務，取消紙質領貨憑證。

3 鐵路電子貨運票據管理系統設計

3.1 系統架構

貨運票據在發站產生后，運輸途中各鐵路局作業車站均需要訪問經過本站重車的票據。信息存儲可以有3種方式：（1）分散存儲在發局，優點是節約存儲資源，因鐵路網絡星型結構，跨鐵路局訪問會引起鐵路局到鐵路總公司（簡稱：總公司）間網絡訪問量增加多倍，也不利于總公司大數據分析；（2）集中存儲在總公司，利用鐵路局現有設備做短時間暫存，優點是節約資源，訪問快速，缺點是總公司系統長時間失效，影響列車接入局提取數據；（3）各鐵路局有作業的都存儲，優點是車站訪問系統失效率低，缺點是會造成信息大量重復存儲。

綜合考慮，可以采用新增影像數據和實時現車數據一級存儲，鐵路局利用既有資源做短時間緩存的設計方案。

（1）采用基于云計算技術的總公司集中架構[5]，升級既有貨票系統為鐵路電子貨運票據管理系統，完善既有運輸信息集成平臺，平臺作為規劃中一體化信息集成平臺的一部分，在總公司存儲電子貨運票據和照片資料以及實時動態現車信息，提供相關信息的查詢服務，支撐運輸生產。

（2）總公司設計兩個數據處理中心，兩個數據中心同時工作，各有側重，單個數據中心故障或維護時另一個數據處理中心接替暫停處理的中心業務，降級運行，不停止（或短時間停止）對全路服務，支撐全路業務不間斷運行，行車途中需要訪問數據時，直接到總公司提取數據；

（3）各專業系統做功能適應性改造，不做架構性改造，將各自作業產生的電子單據實時經鐵路局上傳總公司，在鐵路局設票據數據緩存區，現車系統訪問總公司票據異常時，可訪問存放在鐵路局的緩存區數據；

（4）鐵路局緩存數據缺失時，貨運業務可暫緩操作，行車業務可依據接收確報進行技術作業，確報也缺失時，可向后方站查詢，傳真紙質運統一、運統一乙，應急錄入系統；

（5）依托一體化信息集成平臺（運輸信息集成），提供數據共享交換和數據查詢服務。

系統架構如圖1所示。

總公司集中架構屬于集中式系統架構，所有信息交互均在總公司級完成，需要較高的帶寬滿足數據傳輸需求。并且，為保證總公司級系統的訪問安全，需要在鐵路局增加支持站段到總公司訪問的服務代理應用。

3.2 邏輯架構設計

邏輯架構如圖2所示。

（1）用戶層

用戶主要通過互聯網和鐵路網絡訪問鐵路貨運票據電子化服務。包括外部客戶、內部各作業崗位和管理崗位用戶。

圖1 鐵路電子貨運票據管理系統架構

圖2 鐵路電子貨運票據管理系統邏輯架構

（2）接入層

面向客戶提供基于PC、手持設備的服務功能，連接高拍儀、身份證識別器、簽字平板電腦等接入層應用。

（3）業務層

面向客戶和各作業崗位的業務，提供從客戶提出受理需求到完成整合運輸過程，以及內部作業所需要的業務服務。

（4）應用層

部署在總公司，實現各業務對票據的電子化處理，基于票據電子化條件的后續作業處理，以及系統服務自身的管理功能。

（5）數據層

實現電子票據、車輛票據動態以及影像化資料的存儲、組包、關聯、檢索、加密等。

3.3 技術架構設計

技術架構圖如圖3所示。

（1）網絡層采用負載均衡、傳輸加密、文件傳輸協議（FTP）等技術[6]。

（2）數據存儲層采用關系型數據庫、內存數據庫、文件存儲（NAS）等技術[7]。

（3）數據傳輸層采用消息隊列、RESTFul、Json等技術。

（4）應用服務層系統應用組件以Spring為核心，以模型–視圖-控制器（MVC）模式進行系統各層級的劃分。以SpringMVC作為控制層，以JDBCTemplate作為數據訪問層，以Json作為內外網交互的數據傳輸格式。

3.4 數據訪問設計

（1）總公司級

第1數據處理中心承擔數據接收處理電子票據和提供票據查詢服務，第2數據處理中心承擔實時現車信息接收處理和提供現車查詢服務。雙中心間采用基于數據庫日志的同步軟件，同步延遲約10 s[8]。

應用服務器按集群設計，采用域名技術解析服務器地址，總公司進行運維時可更改域名指向，數據庫服務器運維時，采用批量動態修改應用服務器訪問數據庫的連接參數。

（2）鐵路局級

圖3 鐵路電子貨運票據管理系統技術架構

鐵路局級應用按集群設計，應用更新時逐個節點更新，保持不停機。鐵路局級應用默認為代理模式，調用總公司級應用服務器，并將訪問結果在鐵路局緩存同時反饋給車站級應用，訪問總公司失敗后，讀取鐵路局數據緩存區。

（3）車站級

各業務系統采用統一的服務接口查詢票據和現車數據。根據列車車次獲取運統一信息；根據車號獲取車輛空重狀態；根據單據號碼查詢單據，根據封套里的單據目錄查詢每批貨物單據目錄，根據每批單據目錄查詢具體票據信息和圖像；作業人員根據崗位職責查詢數據。

4 實施策略

采用統籌規劃，統一設計，先易后難，分步實施的策略。

（1）統籌規劃計算資源配置。貨運票據電子化涉及功能改造和數據集中，采用云平臺管理技術，將計算資源統一管理，按需調配，動態調整。

（2）統一設計應用規范。涉及貨物運輸的各個環節，相互間數據交互復雜，規范數據和應用接口，功能統一設計，數據統一存儲，避免數據重復對接，規范各異。

（3）對現存多版本系統，總公司發布接口規范，通過接口規范交換數據。鐵路局也可以選擇實施過程中采用統一軟件的方式。

（4）完成新貨運票據格式的設計，并在全路先期使用，暫不取消紙質票據，相關應用系統適配新老兩種票據格式，待舊票據完全取消后，可以在部分線路試點取消紙質票據，逐步推廣到全路，運輸途中不再攜帶貨運票據，實現無紙化運輸。

5 結束語

本文提出的鐵路電子貨運票據管理系統架構基于一體化信息集成平臺，采用總公司雙中心集中存儲，利用鐵路局既有資源做短時間緩存的設計方案，既可以增加系統可靠性、保證數據可用性、降低車站讀取數據失效風險和節約資源，又符合信息化總體規劃。文中描述的系統架構、技術架構、邏輯架構、數據訪問等技術，對開展鐵路貨運票據電子化的研發和實施工作有一定借鑒意義。

[1]中國鐵路總公司. 中國鐵路總公司關于進一步推進貨運組織改革的意見：鐵總運[2013]5號[Z]. 北京：中國鐵路總公司，2013.

[2]伍 峰. Oracle數據庫優化技術在鐵路貨運站生產管理信息系統中的應用[J]. 鐵路計算機應用，2014，23（3）： 45-47.

[3]王啟東. 面向數據整合的鐵路運輸信息集成平臺方案研究[J]. 鐵路計算機應用，2014，23（8）：20-22.

[4]中國鐵路總公司. 鐵路信息化總體規劃：鐵總信息[2017]152號[Z]. 北京 ：中國鐵路總公司，2017.

[5]傅 帥. 軟件定義網絡在云計算領域的實施部署[J]. 信息通信技術， 2015（2）：41-45.

[6]高春霞,陳光偉,張文塔,等. 鐵路網絡與信息安全風險管理研究[J]. 鐵路計算機應用, 2014, 23（6）：24-28.

[7]嵇智源，潘 巍. 面向大數據的內存數據管理研究現狀與展望[J]. 計算機工程與設計，2014（10）：3499-3506.

[8]弗里曼，哈 特 . Oracle Database 11g RMAN 備份與恢復 [M].王念濱，陳子陽，譯 . 北京 ：清華大學出版社，2011.