鐵路行包信息系統無線交互技術研究

李 君，楊恩澤，楊國元，李依諾

（中國鐵道科學研究院集團有限公司 電子計算技術研究所，北京100081）

自鐵路高速網初步形成以來，隨著信息技術的飛速進步、新型客運理念的推陳出新，以及快速充斥市場的各類電子化物流服務的不斷涌現，旅客對鐵路行包運輸方式、鐵路客運服務方式和服務水平提出了更高要求[1-2]。

相比已全面實施無紙化作業(yè)其他物流企業(yè)，鐵路行包系統電子化相對薄弱[3]。行包作業(yè)基本為紙質流程，已建信息系統在站車交互方面還不完備[4]，未真正實現行包系統和客票發(fā)售與預訂系統（簡稱：客票系統）、鐵路列車調度指揮系統、地理信息系統（GIS）、旅客服務與生產管控平臺等的互聯互通，無法及時有效獲取客運信息。本文針對鐵路行包信息系統無線交互進行了研究，提出了適應行包系統的站車交互網絡方案、數據交互標準及交互信息安全策略，為鐵路行包移動辦公提供依據[5]。

1 行包系統無線交互網絡方案

站車交接及站車無線交互作為行包信息系統與客運相關系統交互的重要環(huán)節(jié)，車地間可靠的信息交互在提升客運組織能力和服務質量方面尤為重要[6-7]。

1.1 行包系統無線交互網絡架構

行包系統核心數據部署在國鐵集團內部服務網中，用戶在訪問時，內部服務網與外部服務網通過安全平臺連接進行內外網數據安全交互。

行包系統交互網絡結構，如圖1所示。

圖1 行包系統交互網絡架構

1.2 交互內容及數據流向

（1）外勤業(yè)務員、接車/送車行李員

外勤業(yè)務員、接車/送車行李員均通過4G 專網，經國鐵集團安全平臺獲取行包系統國鐵集團中心內部服務網中的行包狀態(tài)跟蹤信息、行包訂單信息、行包設備狀態(tài)信息和列車停靠信息等行包系統核心數據，將列車乘降信息、行包訂單狀態(tài)、列車圖定到發(fā)信息、行包倉儲狀態(tài)、行包裝卸車信息等實時上傳。

（2）站內行李員

站內行李員借助站內Wi-Fi 經行包系統站內業(yè)務終端、行包系統鐵路局端，由行包系統站內既有網絡和行包系統國鐵集團中心與接車/送車行李員、外勤業(yè)務員完成站內行包裝卸車信息、行包倉儲更新狀態(tài)、行包訂單更新狀態(tài)等信息的實時/周期性交互。

（3）用戶

用戶通過4G 移動互聯網經行包系統國鐵集團中心外部服務網和國鐵集團安全平臺獲取行包訂單狀態(tài)信息，并可進行實時訂單物流狀態(tài)查詢。

旅客則可借助4G 移動互聯網、外部服務網、國鐵集團安全平臺與部署在內部服務網的行包系統核心完成訂單狀態(tài)等的查詢。

（4）各系統之間連接

在國鐵集團，行包系統與旅客服務與生產管控平臺通過防火墻連接，獲取接發(fā)車信息。行包系統與鐵路運輸調度指揮管理信息系統之間通過防火墻連接，獲取列車到發(fā)計劃、列車晚點信息、列車停靠站信息等數據。行包系統與客票系統之間通過國鐵集團安全平臺進行連接，獲取旅客客票訂單號，車票信息等。

外勤業(yè)務員、接車/送車行李員、站內行李員、用戶的信息交互詳細列表，如表1所示。

表1 交互詳細信息

2 數據交互標準

數據資源是鐵路行包信息系統與客運信息系統數據交互的基礎，是協同聯動的前提[8]，行包系統需通過與各個客運相關系統建立接口獲取相應的數據資源，支撐數據交互及后續(xù)運用。

2.1 數據交互內容

根據行包系統業(yè)務需求，需要獲取客票、旅客服務與生產管控平臺、調度、地理信息、旅客誠信等系統的相關數據，滿足行包運輸、查詢、追蹤等業(yè)務。行包信息系統與客運相關數據交互情況，如表2所示。

表2 行包信息系統與客運相關數據交互情況

2.2 接口數據規(guī)范及接口標準

（1）與行包相關的客運信息系統種類繁多、數據格式差異明顯，因而采用統一的接口數據規(guī)范和接口標準；（2）交互數據實時性要求高、數據交互量大，采用可讀性可交互性要求高的輕量級的數據交互格式（JSON，JavaScriptObjectNotation)，通過文本格式反饋回傳數據；（3）系統通過Webservice、MQ、FTP、嵌入頁面等多種方式獲取實時性行包相關業(yè)務數據，且數據傳輸頻率要求存在差異，數據接口考慮采用Webservice接口標準；（4）更新時有交互需求的數據選擇采用MQ 傳輸機制；（5）其他系統推送給行包系統的數據（如列車時刻表數據）推薦采用FTP的方式完成數據傳送；（6）12306互聯網售票系統相關功能也可以嵌入行包信息系統界面中，方便使用和數據查詢。

3 交互信息安全策略

3.1 數據完整性及入侵防護

由于行包信息系統對用戶信息、運單信息及操作軌跡等數據比較敏感，因此，在數據交互過程中設置防刪除機制，避免誤刪除或者人為破壞。在增加密碼算法等完整性校驗機制的基礎上定期對全量數據進行備份或歸檔；經過對漏洞補丁與業(yè)務系統兼容性測試評估后，及時修復數據漏洞，保證數據能夠及時修復為關鍵數據提供連續(xù)性保護。

3.2 數據安全性

針對每個用戶配置詳盡的數據使用范圍條件、使用期限和使用頻度等，通過內部業(yè)務應用和平臺雙重管控，防止數據越權訪問，實現數據的分等級、分類別的訪問控制和保密管理，確保數據安全私密。

3.3 數據保密性

（1）系統采取注冊驗證保護機制，即只有在系統中有登記的終端設備號、匹配的SIM 卡號、存儲卡號才能成功登錄系統；（2）系統制定了一系列的設備使用、注冊的規(guī)范，對于異常SIM卡數據流量進行報告和鑒別；（3）在硬件配置方面設置了身份認證識別、指紋識別、人臉識別等功能，為實時數據傳輸提供了可靠保障。

4 關鍵技術

4.1 信息、人員、設備協同聯動

通過行包信息系統統一的應用及外部系統的數據接口，實現車站行包作業(yè)、列車、人員和設備等信息的實時匯集和共享，依托信息的實時更新和定期交互打破傳統行包系統信息脫離、獨立運行造成的系統間各自為戰(zhàn)的傳統模式[9]，實現行包作業(yè)、列車、人員和設備的協同聯動。

4.2 網絡互聯互通和基礎設施全面共享

利用行包信息系統和其他客運信息系統之間的規(guī)范化的數據接口，采用以行包信息系統國鐵集團中心為主的網絡架構，在靈活的網絡配置的基礎上，明確了數據交互內容、統一了數據格式、規(guī)范了數據接口和數據傳輸機制，改變了傳統網絡互聯方式下的數據交互困難的局面，打破信息溝通壁壘，實現各客運系統與行包系統之間的數據匯集和開放共享。

4.3 基于移動互聯的站車無線交互

通過專有的國鐵集團站車交互平臺，打通與行包系統國鐵集團中心的連接，在無線數據傳輸協議的基礎上實現了車、站之間的實時信息交互和客運信息的智能推導，開創(chuàng)了客運模式的新思路和新模式，為列車和車站客運服務工作提供系統工作支撐，滿足多樣化服務的需求。

5 站車交互實驗及結果

5.1 站車交互實驗

基于對鐵路行包信息系統無線交互網絡架構、數據交互標準和交互安全策略研究的基礎上，于2018年12 月—2019年8月對站車無線交互技術的應用場景、數據傳輸的及時性和準確性進行了驗證。整個驗證實驗分為基礎工作實驗和原型系統實驗。實驗選取京滬線T109/110次列車行李車作為測試車次，選取沿線部分行包辦理站（北京、南京、上海等地）作為測試車站進行驗證。

5.2 站車交互實驗結果

基礎工作實驗采用IWRISTI9和世麥C5000L兩種支持物聯網卡的掌上電腦（PDA）作為測試終端，根據測試結果，2種設備均能滿足物聯網卡的安裝、網絡兼容性、網絡通道覆蓋、掃描識別等基本要求。

原型系統實驗測試結果，如表3所示。

表3 原型系統實驗測試結果

本實驗采用搭建的物聯網環(huán)境模擬站車交互網，站內接車、送車行李員及列車行李員根據初始化的行包運輸相關業(yè)務數據和預先制定好的業(yè)務規(guī)則，完成從備貨、裝車、站車交接和卸車到送車等一系列的作業(yè)流程，按照現有的網絡環(huán)境和設備配置要求，基本能夠實現行李車App數據無線傳輸、站車掃碼交接等實際業(yè)務的需求，各環(huán)節(jié)作業(yè)中的詳細作業(yè)數據與交接信息均可追溯查詢，填補了行包系統的信息采集盲區(qū)，補全了信息鏈條，實時精準掌握行李運輸狀態(tài)，為行包系統無線交互提供了可行性依據。但經過現場實際作業(yè)及行李車途中測試，數據準確性存在差異。由于現場實際作業(yè)數據是經過4G 無線網進行傳輸，仍然存在一定的時延，數據傳輸實時性有待加強。

6 結束語

本文通過對移動互聯條件下站車無線交互技術的研究，利用信息協同聯動機制和移動互聯渠道為鐵路行包信息系統與鐵路客運信息系統數據交互不暢提供了解決方案。基于4G 專網和鐵路綜合信息網，提出行包系統站車無線交互網絡架構，給出行包系統數據交互內容和具體的數據接口規(guī)范。通過測試車站驗證，結果表明，采用4G 專網進行行包數據的站車交互，可以有效改善傳統作業(yè)模式下鐵路行包信息系統與鐵路客運信息系統之間信息孤島的現狀，實現行包和客運相關數據的實時高效傳輸，為鐵路行包信息系統與客運信息系統進一步融合發(fā)展提供良好契機和研究基礎。