鐵路旅客綜合換乘服務信息系統的設計與實現

劉 偉，付志霞，李佳鵬

（1.北京經緯信息技術有限公司，北京 100081；2.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）

隨著“十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃的實施，以綜合客運交通樞紐為中心的各種交通運輸方式逐漸融合，城市交通、鐵路、民航、公路、水路等不同交通方式間的銜接和接續也趨于規范化，使得高速鐵路客運綜合交通樞紐成為連接交通網的重要節點。在“交通一體化”的前提下，無縫銜接、零距離換乘，不僅可保障交通樞紐的總體穩定，有效緩解區域交通能源供給與出行需求之間的矛盾，而且對協調鐵路線網系統、發展綜合交通運輸體系具有重大意義，因此，亟需開發并運用鐵路車站旅客換乘引導相關的信息系統。

相關技術人員針對鐵路車站旅客換乘進行了大量的研究，翁湦元[1]設計了高速鐵路綜合樞紐車站旅客換乘引導信息服務平臺的方案，對平臺技術架構、平臺結構及功能進行設計，為下一步開發工作奠定基礎；黃欣[2]在對便捷中轉換乘服務的不斷探索和實踐中，實現了從人工引導服務到自助式服務、從后期被動改變到提前主動規劃的轉變；王洪業[3]在空鐵聯運售票模式研究中，通過區塊鏈技術與空鐵聯運業務的良好契合，為鐵路系統和航空公司提供良好的信任基礎和交互保障。上述研究在業務和功能設計上實現了旅客換乘的必要條件，但在旅客換乘方式選擇、換乘信息采集和數據分析，以及換乘分擔率的計算等方面缺少相關研究。

為了給旅客換乘提供更便捷的信息指引，本文在上述研究的基礎上，基于對換乘服務信息數據的采集、存儲、分析及處理[4-5]，設計了鐵路旅客綜合換乘服務信息系統，實現了旅客便捷換乘，同時，減輕了車站客運人員疏散到站旅客的工作壓力。

1 系統總體架構

鐵路旅客綜合換乘服務信息系統的總體架構如圖1所示。

圖1 鐵路旅客綜合換乘服務信息系統總體架構

1.1 交互引導層

該層包括信息獲取、信息展示和終端模塊等3個部分，將獲取到的交通信息傳輸到數據處理模塊，輸出的引導信息在信息展示區匯總，并發送到終端模塊。

1.2 核心功能層

該層主要包括數據接口、數據處理和系統管理等模塊。數據接口又包括數據接收、數據采集和展示報表等業務；數據處理包括數據預測、數據分析和數據查詢等業務；系統管理主要實現數據存儲管理、服務管理和權限控制管理等業務。

1.3 安全管控層

該層主要實現網絡安全和信息安全，通過網閘確保各層之間的安全管控，從而實現網絡安全；設置專有的數據服務器，通過加密傳輸、終端解碼等方式，確保信息安全。

2 系統功能

鐵路旅客綜合換乘服務信息系統的功能架構如圖2所示。

圖2 鐵路旅客綜合換乘服務信息系統功能架構

2.1 數據接口管理

對本系統的數據入口進行管理，提供數據接收、采集及展示報表等功能。數據接收功能通過特定的接口協議接收外界數據，主要實現數據接口的規范化管理；數據采集功能實現對外界數據的收集與預處理，采集的數據包括城市軌道交通信息、航空交通信息、水路航運信息、出租車及網約車信息等；展示報表功能主要實現對各種交通信息的整理和展示。本系統在數據接口管理處添加了網閘，并進行了軟加密處理，進入本系統的數據經過網閘過濾，再進行加密處理，從而提高數據的安全性。

2.2 數據處理

數據處理包括數據預測、數據分析和數據查詢與輸出等功能。數據處理流程如圖3所示。綜合交通數據信息通過數據接口接入數據處理模塊，在數據處理模塊中經過換乘分擔率的計算，進行數據預測，在建立的相關模型中進行數據分析，為旅客制定符合其實際要求的換乘策略，并通過數據查詢與輸出功能進行查詢與輸出。

圖3 數據處理流程

需要注意對換乘旅客、車站和換乘方式間的博弈分析，為旅客提供不同方案的換乘選擇，例如，時間最快、最舒適、價格最實惠等的換乘方案。在數據輸出時，結合聲光感官，更直觀地展現給乘客。

2.3 系統管理

系統管理包括數據管理、權限管理和服務管理等3個功能。數據管理功能主要完成對接口獲取數據的整合與存儲，數據存儲包括外網數據存儲和鐵路內網數據存儲，外網數據包括航空、公共交通、城際高速等交通信息，鐵路內網數據包括高速鐵路、普通鐵路、城際列車等數據；權限管理功能主要負責管理系統賬戶，包括內部人員的操作權限和用戶的使用查詢權限；服務管理功能用于監控系統的運行狀況，對系統的運行狀態（暫停營運、終端維護）等進行控制，并提供系統日志。

2.4 信息展示

信息展示包括靜態引導、動態引導和旅客自助查詢等3個功能。其中，靜態引導功能設置不同的靜態提醒標志，涉及的換乘方式不同，標識的引導設置亦不相同，用于指引旅客的便捷換乘[6]。動態引導功能包括視頻引導和聲音引導，視頻引導包括發光二極管（LED，Light Emitting Diode）、液晶顯示屏（LCD，Liquid Crystal Display）等設備的旅客導向、到發信息顯示等，例如，電子地標顯示屏；聲音引導是以實時廣播的方式實現[7]，為旅客提供公共交通的最近發車時間，出租車等候數量等關鍵換乘信息。旅客自助查詢功能使得旅客可根據自身需求在智能查詢機上自助查詢接續旅程。

3 關鍵技術

3.1 換乘分擔率設計

在數據處理過程中，將數據采集功能獲取到的數據經過數據分析，基于換乘分擔率，提高旅客換乘效率。換乘分擔率的計算以個人或家庭為單位，通過計算選擇對象的效用值，選擇效用最大的對象，從車站換乘管理的角度出發，通過效用函數的計算，設計換乘分擔率[8]。

本文在數據預測的基礎上，進行旅客換乘分擔率的設計，針對不同旅客換乘的價格、時間成本、舒適性成本、便捷性成本、安全性成本進行綜合考量。系統采用混合邏輯（Mix Logit）模型，進行數據預測和換乘分擔率的設計，該模型假定預估參數服從一定的分布，能夠實現旅客對各種換乘方式的隨機性選擇[9]。

系統通過平衡旅客對各種換乘交通方式的選擇，達到減少出站旅客聚集等待的現象，同時，也有效縮短了旅客換乘的時間成本。

3.2 5G移動通信技術

為實現系統交互引導層的信息展示功能，需要在車站的出站區域安裝大量的終端設備，如到發信息顯示屏、廣播設備和智能查詢機等。本文基于5G移動通信技術，在保障信息安全的前提下，進行系統與終端設備的實時穩定通信。5G移動通信技術具有高帶寬、低延時的特點。移動設備可利用5G移動通信技術接收系統推送的大量數據，緩解系統的數據通信的壓力。

4 系統應用

本文設計并研發的鐵路旅客綜合換乘服務信息系統已在中國鐵路鄭州局集團有限公司高速鐵路鄭州航空港站試點運行。本系統主要的作業區域是高速鐵路客運站的出站區域，通過信息顯示、廣播引導及智能查詢機的指引，讓旅客對接續旅程相關信息有更為全面的了解，減少乘客換乘時間，提高換乘效率，為有接續旅程需求的旅客提供優質的換乘服務。

數據處理功能實現了旅客對接續換乘方案的最優解選擇，界面如圖4所示。圖4中展示旅客選擇鄭州東站為目的地產生的報表信息；信息交互功能實現了不同換乘信息的全方位展示，旅客可通過智能客服機進行查詢，具體工作界面如圖5所示，有效減少旅客的換乘時間，提高旅客換乘效率。

圖4 接續換乘方案的展示界面

圖5 智能客服機展示界面

5 結束語

本文設計并實現了鐵路旅客綜合換乘服務信息系統，詳細闡述了其總體架構和關鍵技術，實現了對采集到的各種換乘方式的交通信息的整合、存儲及分析計算，通過信息展示功能，以設備顯示和廣播等方式向旅客進行直觀的展現，顯著提升了旅客接續換乘的服務體驗。下一步，將深入研究空鐵聯乘和鐵水聯乘的換乘方案。