站車客運信息無線交互系統分析

柳美平，張線媚，楊燕

（西安思源學院，陜西西安，710038）

0 引言

第四次工業革命的概念提出后，科學技術迎來飛速發展。與我們生活密切相關的交通出行方式和互聯網技術也在發生著巨大的變化。在此背景下，人們對鐵路出行的便捷性和舒適性的要求越來越高，列車等客運服務一線對鐵路客運信息的實時性有了更高的要求。鐵路站車客運信息無線交互系統利用無線傳輸平臺可以將車站和列車上的客運信息如車票、旅客數量等信息實時地進行傳遞，解決了傳統的人工作業所帶來的車補作業難度大、信息延遲、效率低下等問題，保證了客運信息的實時性，大大提高了客運服務質量。

1 站車客運信息無線交互系統

鐵路站車客運信息無線交互系統主要包括三個部分，分別是固定的地面系統、信息無線傳輸部分和移動的列車終端系統[1]。系統的組成結構圖如下圖1所示。

圖1 鐵路站車客運信息無線交互系統結構框圖

1.1 地面系統

地面系統包括鐵路局客票中心、客票系統、安全隔離系統和客票外網。主要的功能室為旅客辦理售票、退票、補票、改簽和進出站等業務，所有旅客的票務信息會通過客票外網和無線傳輸平臺傳送到列車移動終端。

客票外網包含GPRS接口服務器、信息發布服務器防火墻等。在系統運行過程中，GPRS接口服務器的主要功能是進行移動通信網與站車交互系統信息發布服務器的數據交換，包括應用協議轉換、尋址、信息發送、GSM和GSM-R（預留）的隔離、非法數據的安全屏蔽等。信息發布服務器負責接收與管理從客票系統接口服務器傳送的數據，根據車上手持終端的獲取請求，將數據發送給GPRS接口服務器。安全隔離系統負責保護鐵道部中心客票系統內網與客票系統外網的邊界安全，只允許預定義的合法信息通過，專用的防火墻負責保護客票外網與移動通信網絡的邊界安全。

目前中國共有18個鐵路局，所有客運列車的行駛軌跡覆蓋全國所有省份，并且火車作為一種快速、便利、安全舒適的交通工具，已成為絕大部分人的出行首選。中國鐵路基礎建設也隨著時代的變遷和科技的發展在不斷延伸，客運列車的數量也在不斷適時地增加，使得客運信息的傳輸量也在日益增加，這給車-地之間信息傳輸的準確性和實時性增加了一定的困難。

1.2 無線傳輸部分

無線傳輸部分主要包括中國移動GSM、中國鐵路專用GSM-R和信息發布服務器、路由器、交換機、防火墻等。相對于地面的穩固性，行駛中的列車位置時刻在發生變化，列車和地面之間的通信只能采用無線通信的方式，我國現有的運營商支持的無線公用網絡已非常成熟。在此種情況下，我國高速鐵路采用通用分組無線服務GPRS（General Packet Radio Service）技術來進行列車和地面之間的信息傳遞，可滿足列車在最高500Km/h下的無線通信需求[2]。目前，我國高速鐵路使用GPRS通信技術主要基于兩種網絡平臺[2]：一種是中國移動GSM網絡，一種是鐵路專用的GSM-R網絡。中國移動GSM網絡在隧道、山林等地方會出現信號中斷情況；鐵路專用的GSM-R網絡目前還沒有在全鐵路覆蓋。考慮到兩種網絡平臺各自的局限性和經濟性，站車客運信息無線交互系統采用的是中國移動GSM與GSM-R雙網步進接入方案[2]。如上圖1所示。

1.3 列車終端系統

為了工作人員能夠方便快捷、實時地獲取來自地面的客運信息，為旅客提供更好的服務，列車會給工作人員配備手持終端或筆記本電腦，方便工作人員隨時查看客運信息變更和辦理補票、變更到站等業務。

便攜式手持終端或筆記本內置中國移動提供的專用的SIM卡，網絡的接入方式和IP地址都由中國移動專門連接分配，再通過專用VPN接入客票外網。手持終端或筆記本開機啟動應用后，先需要完成專用SIM卡在移動網絡的注冊，后向信息發布服務器發送身份認證信息，通過合法性驗證后才接收信息。

2010年之前，列車與車站或客運段之間的信息傳遞主要靠工作人員以手抄的方式完成。在實際工作中，這種方式效率低、傳遞的紙面信息存在延遲，特別是在席位復用、票額共用等售票組織新策略投入使用后。便攜式列車手持終端正式投入使用后大大降低了客運作業難度，提高了客運服務質量。

2 站車客運信息無線交互系統的發展概況

從1814年英國人史蒂芬孫研制出了第一臺蒸汽機車并在1825年試車成功到如今中國自主研發的具有完全自主知識產權的時速高達350Km/h“復興號”動車組列車，中國鐵路經歷了100多年的發展歷程。隨著時代的發展，科技發展越來越迅速，列車速度越來越快，大眾對列車的服務要求越來越高。為了滿足大眾的需求提升客運服務質量，2007年5月，鐵道部客運營銷處召集客運段和客票中心業務人員進行研究決定構建站車交互系統，于2007年正式立項，并于2008年通過了鐵道部運輸局的技術方案評審，一年后在部分鐵路局試點運行，2010年春運之后得以在全國鐵路推廣使用[3]。此時的站車無線交互系統運行平臺為Microsoft Mobile或者Microsoft Windows，業務功能主要分為靜態功能的“查驗車票”和“日志查詢”，及動態功能“登乘”、“席位統計查詢”、“數據下載”等[4]。截止2011年底，站車無線交互系統手持終端出現在了全路開行的高速列車中。2013年站車無線交互系統的功能有了進一步的升級和完善。3月份開始完成了站車系統接入GSM-R網絡的終端軟件和系統的測試以及Android 終端軟件功能和站車系統GSM-R網絡接入的測試工作。同年11月，站車無線交互系統完成全新升級，Android終端軟件正式上線[3]。至此，站車信息交互系統已完全顛覆了傳統的手工作業，給車站和列車上的工作人員以及乘客都帶來了極大的便利。

第四次工業革命的概念提出后，各國的工業制造業的都在積極向智能化轉型，為了實現這一目標，各種技術都在快速發展完善。互聯網技術的發展也從已普及的4G向5G過渡，通信的速度不斷加快，通信的方式也不僅僅局限于文本數據、音視頻等，信息的傳遞變得越來越簡單，形式內容也越來越多樣。

3 站車客運信息無線交互系統對客運服務的影響

信息化時代，各種工具的發明和相關技術的發展縮短了我們的空間距離感，交通工具成為了我們生活中不可或缺的一部分，尤其是鐵路出行。車站售票等服務和列車客運服務直接影響客運服務的質量。站車客運信息無線交互系統的研發與應用對客運服務的影響主要有以下幾點：

（1）智能化作業替代了人工作業，提高了效率，節約了勞動力成本

在我國長途出行火車是首選的交通工具。2010年以前，售票、退票、補票等只能在火車站或其他售票窗口進行，交易方式也只限現金。車站的乘車人數、席位預留、車內人數、特殊人員統計等信息也只能由地面工作人員和列車工作人員以手抄紙質形式相互傳遞。這些看似簡單但繁瑣的工作，需要大量的工作人員細心耐心地去完成。這樣的操作，雖然能保證工作的進行，但是效率低，經常會因為傳遞失誤影響乘客的行程而引起乘客的不滿。而在客票管理不斷改革中，為了提高列車席位的利用率，實現了席位的二次或多次利用，達到增加運輸人次的實際效果提出了席位復用、共用策略。站車客運信息無線交互系統很好地解決了上述問題，讓繁瑣的工作變得更加簡單高效，滿足了乘客的需求，提高了服務質量，讓我們的出行變得更智能化，更符合工業4.0的理念。

（2）電子化辦公，降低了成本，保護環境

新中國成立以來，由于人們過度追求工業發展和經濟效益而忽視了對環境的影響，導致了全球性的三大危機:資源短缺、環境污染、生態破壞。環境污染最直接的表現就是森林被破壞，植被減少，土地沙漠化，進而帶來了一系列問題，危害著我們的身體健康。所以日常生活中要求我們植樹造林，節約用紙。站車客運信息無線交互系統信息化的管理不僅節省了人力物力，還降低了紙張的消耗，降低了運營成本。據統計，兩三年間，鐵路客運部門節省開支6900萬元[4]。節省了人力資源，保護環境，更符合工業4.0的愿景。

（3）便攜式的終端設備，讓服務更人性化

應用在列車上的站車客運信息無線交互系統手持終端替代了傳統的記錄信息的紙張和固定的業務辦理場所，非常小巧，方便攜帶，列車員可以帶著它在列車車廂內巡視，遇到需要補票、查詢信息、變更到站等業務時可以隨時辦理，節省了乘客和工作人員的時間，讓服務更人性化。

（4）提供了新型的購票、驗票體驗

2010年之前，乘客購票都是在線下進行，這種模式會消耗我們很多時間和精力，特別是在春運期間。我們急需要改變這種購票方式來適應社會的發展和民眾的需求。基于手機等移動終端的普及和網絡技術的成熟，一種新型的線上購票方式—12306購票網站于2010年1月30日正式上線了。用戶在該網站可以查詢包括列車運行時刻、票價等信息；此后，12306網站的功能迅速發展更新。2013年11月，12306開通了支付寶支付新功能；同年12月，12306手機客戶端正式開放；2017年10月，C、D、G字頭的動車組列車新增選座功能；2018年12月開展候補購票服務試點，遇有退票、改簽等業務產生可供發售的車票時，系統自動兌現車票，并將結果通知旅客；除了候補購票環節外，12306在注冊環節也引入了人臉識別功能，進一步方便了用戶也提供了更好的保密安全性。至此，我們可以在網絡上直接辦理購票、退票、改簽等業務，乘車時直接用身份證件即可進出站，車上驗票時用交互系統手持終端直接掃描身份證即可，避免了紙質車票容易受到污染或者丟失導致不能上車而帶來的時間和經濟上的損失，為我們的出行提供了更加便捷的服務。

4 站車客運信息無線交互系統存在的問題

站車客運信息無線交互系統在實際應用中存在的主要問題是在移動環境下，系統網絡不穩定。眾所周知，我國高鐵的時速在250～300公里左右，在高速移動的環境下會存在信息傳輸延遲。而且，火車運行途中在一些特殊的地方如隧道、山林等，存在網絡盲區，網絡信號不穩定甚至中斷。這些情況都會導致車地間的數據傳輸不通暢，數據傳輸質量無法得到保障。