鐵路行包信息系統(tǒng)無線交互技術(shù)研究

李 君，楊恩澤，楊國元，李依諾

（中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計算技術(shù)研究所，北京100081）

自鐵路高速網(wǎng)初步形成以來，隨著信息技術(shù)的飛速進(jìn)步、新型客運(yùn)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(wù)的不斷涌現(xiàn)，旅客對鐵路行包運(yùn)輸方式、鐵路客運(yùn)服務(wù)方式和服務(wù)水平提出了更高要求[1-2]。

相比已全面實(shí)施無紙化作業(yè)其他物流企業(yè)，鐵路行包系統(tǒng)電子化相對薄弱[3]。行包作業(yè)基本為紙質(zhì)流程，已建信息系統(tǒng)在站車交互方面還不完備[4]，未真正實(shí)現(xiàn)行包系統(tǒng)和客票發(fā)售與預(yù)訂系統(tǒng)（簡稱：客票系統(tǒng)）、鐵路列車調(diào)度指揮系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)（GIS）、旅客服務(wù)與生產(chǎn)管控平臺等的互聯(lián)互通，無法及時有效獲取客運(yùn)信息。本文針對鐵路行包信息系統(tǒng)無線交互進(jìn)行了研究，提出了適應(yīng)行包系統(tǒng)的站車交互網(wǎng)絡(luò)方案、數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)及交互信息安全策略，為鐵路行包移動辦公提供依據(jù)[5]。

1 行包系統(tǒng)無線交互網(wǎng)絡(luò)方案

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

1.1 行包系統(tǒng)無線交互網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

行包系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)部署在國鐵集團(tuán)內(nèi)部服務(wù)網(wǎng)中，用戶在訪問時，內(nèi)部服務(wù)網(wǎng)與外部服務(wù)網(wǎng)通過安全平臺連接進(jìn)行內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)安全交互。

行包系統(tǒng)交互網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 行包系統(tǒng)交互網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

1.2 交互內(nèi)容及數(shù)據(jù)流向

（1）外勤業(yè)務(wù)員、接車/送車行李員

外勤業(yè)務(wù)員、接車/送車行李員均通過4G 專網(wǎng)，經(jīng)國鐵集團(tuán)安全平臺獲取行包系統(tǒng)國鐵集團(tuán)中心內(nèi)部服務(wù)網(wǎng)中的行包狀態(tài)跟蹤信息、行包訂單信息、行包設(shè)備狀態(tài)信息和列車?？啃畔⒌刃邪到y(tǒng)核心數(shù)據(jù)，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(shí)時上傳。

（2）站內(nèi)行李員

站內(nèi)行李員借助站內(nèi)Wi-Fi 經(jīng)行包系統(tǒng)站內(nèi)業(yè)務(wù)終端、行包系統(tǒng)鐵路局端，由行包系統(tǒng)站內(nèi)既有網(wǎng)絡(luò)和行包系統(tǒng)國鐵集團(tuán)中心與接車/送車行李員、外勤業(yè)務(wù)員完成站內(nèi)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(shí)時/周期性交互。

（3）用戶

用戶通過4G 移動互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)行包系統(tǒng)國鐵集團(tuán)中心外部服務(wù)網(wǎng)和國鐵集團(tuán)安全平臺獲取行包訂單狀態(tài)信息，并可進(jìn)行實(shí)時訂單物流狀態(tài)查詢。

旅客則可借助4G 移動互聯(lián)網(wǎng)、外部服務(wù)網(wǎng)、國鐵集團(tuán)安全平臺與部署在內(nèi)部服務(wù)網(wǎng)的行包系統(tǒng)核心完成訂單狀態(tài)等的查詢。

（4）各系統(tǒng)之間連接

在國鐵集團(tuán)，行包系統(tǒng)與旅客服務(wù)與生產(chǎn)管控平臺通過防火墻連接，獲取接發(fā)車信息。行包系統(tǒng)與鐵路運(yùn)輸調(diào)度指揮管理信息系統(tǒng)之間通過防火墻連接，獲取列車到發(fā)計劃、列車晚點(diǎn)信息、列車?？空拘畔⒌葦?shù)據(jù)。行包系統(tǒng)與客票系統(tǒng)之間通過國鐵集團(tuán)安全平臺進(jìn)行連接，獲取旅客客票訂單號，車票信息等。

外勤業(yè)務(wù)員、接車/送車行李員、站內(nèi)行李員、用戶的信息交互詳細(xì)列表，如表1所示。

表1 交互詳細(xì)信息

2 數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)

數(shù)據(jù)資源是鐵路行包信息系統(tǒng)與客運(yùn)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互的基礎(chǔ)，是協(xié)同聯(lián)動的前提[8]，行包系統(tǒng)需通過與各個客運(yùn)相關(guān)系統(tǒng)建立接口獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)資源，支撐數(shù)據(jù)交互及后續(xù)運(yùn)用。

2.1 數(shù)據(jù)交互內(nèi)容

根據(jù)行包系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求，需要獲取客票、旅客服務(wù)與生產(chǎn)管控平臺、調(diào)度、地理信息、旅客誠信等系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，滿足行包運(yùn)輸、查詢、追蹤等業(yè)務(wù)。行包信息系統(tǒng)與客運(yùn)相關(guān)數(shù)據(jù)交互情況，如表2所示。

表2 行包信息系統(tǒng)與客運(yùn)相關(guān)數(shù)據(jù)交互情況

2.2 接口數(shù)據(jù)規(guī)范及接口標(biāo)準(zhǔn)

（1）與行包相關(guān)的客運(yùn)信息系統(tǒng)種類繁多、數(shù)據(jù)格式差異明顯，因而采用統(tǒng)一的接口數(shù)據(jù)規(guī)范和接口標(biāo)準(zhǔn)；（2）交互數(shù)據(jù)實(shí)時性要求高、數(shù)據(jù)交互量大，采用可讀性可交互性要求高的輕量級的數(shù)據(jù)交互格式（JSON，JavaScriptObjectNotation)，通過文本格式反饋回傳數(shù)據(jù)；（3）系統(tǒng)通過Webservice、MQ、FTP、嵌入頁面等多種方式獲取實(shí)時性行包相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)傳輸頻率要求存在差異，數(shù)據(jù)接口考慮采用Webservice接口標(biāo)準(zhǔn)；（4）更新時有交互需求的數(shù)據(jù)選擇采用MQ 傳輸機(jī)制；（5）其他系統(tǒng)推送給行包系統(tǒng)的數(shù)據(jù)（如列車時刻表數(shù)據(jù)）推薦采用FTP的方式完成數(shù)據(jù)傳送；（6）12306互聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng)相關(guān)功能也可以嵌入行包信息系統(tǒng)界面中，方便使用和數(shù)據(jù)查詢。

3 交互信息安全策略

3.1 數(shù)據(jù)完整性及入侵防護(hù)

由于行包信息系統(tǒng)對用戶信息、運(yùn)單信息及操作軌跡等數(shù)據(jù)比較敏感，因此，在數(shù)據(jù)交互過程中設(shè)置防刪除機(jī)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(yàn)機(jī)制的基礎(chǔ)上定期對全量數(shù)據(jù)進(jìn)行備份或歸檔；經(jīng)過對漏洞補(bǔ)丁與業(yè)務(wù)系統(tǒng)兼容性測試評估后，及時修復(fù)數(shù)據(jù)漏洞，保證數(shù)據(jù)能夠及時修復(fù)為關(guān)鍵數(shù)據(jù)提供連續(xù)性保護(hù)。

3.2 數(shù)據(jù)安全性

針對每個用戶配置詳盡的數(shù)據(jù)使用范圍條件、使用期限和使用頻度等，通過內(nèi)部業(yè)務(wù)應(yīng)用和平臺雙重管控，防止數(shù)據(jù)越權(quán)訪問，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分等級、分類別的訪問控制和保密管理，確保數(shù)據(jù)安全私密。

3.3 數(shù)據(jù)保密性

（1）系統(tǒng)采取注冊驗(yàn)證保護(hù)機(jī)制，即只有在系統(tǒng)中有登記的終端設(shè)備號、匹配的SIM 卡號、存儲卡號才能成功登錄系統(tǒng)；（2）系統(tǒng)制定了一系列的設(shè)備使用、注冊的規(guī)范，對于異常SIM卡數(shù)據(jù)流量進(jìn)行報告和鑒別；（3）在硬件配置方面設(shè)置了身份認(rèn)證識別、指紋識別、人臉識別等功能，為實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸提供了可靠保障。

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 信息、人員、設(shè)備協(xié)同聯(lián)動

通過行包信息系統(tǒng)統(tǒng)一的應(yīng)用及外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)車站行包作業(yè)、列車、人員和設(shè)備等信息的實(shí)時匯集和共享，依托信息的實(shí)時更新和定期交互打破傳統(tǒng)行包系統(tǒng)信息脫離、獨(dú)立運(yùn)行造成的系統(tǒng)間各自為戰(zhàn)的傳統(tǒng)模式[9]，實(shí)現(xiàn)行包作業(yè)、列車、人員和設(shè)備的協(xié)同聯(lián)動。

4.2 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通和基礎(chǔ)設(shè)施全面共享

利用行包信息系統(tǒng)和其他客運(yùn)信息系統(tǒng)之間的規(guī)范化的數(shù)據(jù)接口，采用以行包信息系統(tǒng)國鐵集團(tuán)中心為主的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在靈活的網(wǎng)絡(luò)配置的基礎(chǔ)上，明確了數(shù)據(jù)交互內(nèi)容、統(tǒng)一了數(shù)據(jù)格式、規(guī)范了數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，改變了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方式下的數(shù)據(jù)交互困難的局面，打破信息溝通壁壘，實(shí)現(xiàn)各客運(yùn)系統(tǒng)與行包系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)匯集和開放共享。

4.3 基于移動互聯(lián)的站車無線交互

通過專有的國鐵集團(tuán)站車交互平臺，打通與行包系統(tǒng)國鐵集團(tuán)中心的連接，在無線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了車、站之間的實(shí)時信息交互和客運(yùn)信息的智能推導(dǎo)，開創(chuàng)了客運(yùn)模式的新思路和新模式，為列車和車站客運(yùn)服務(wù)工作提供系統(tǒng)工作支撐，滿足多樣化服務(wù)的需求。

5 站車交互實(shí)驗(yàn)及結(jié)果

5.1 站車交互實(shí)驗(yàn)

基于對鐵路行包信息系統(tǒng)無線交互網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)和交互安全策略研究的基礎(chǔ)上，于2018年12 月—2019年8月對站車無線交互技術(shù)的應(yīng)用場景、數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r性和準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證。整個驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)工作實(shí)驗(yàn)和原型系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)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(jìn)行驗(yàn)證。

5.2 站車交互實(shí)驗(yàn)結(jié)果

基礎(chǔ)工作實(shí)驗(yàn)采用IWRISTI9和世麥C5000L兩種支持物聯(lián)網(wǎng)卡的掌上電腦（PDA）作為測試終端，根據(jù)測試結(jié)果，2種設(shè)備均能滿足物聯(lián)網(wǎng)卡的安裝、網(wǎng)絡(luò)兼容性、網(wǎng)絡(luò)通道覆蓋、掃描識別等基本要求。

原型系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果，如表3所示。

表3 原型系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)采用搭建的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境模擬站車交互網(wǎng)，站內(nèi)接車、送車行李員及列車行李員根據(jù)初始化的行包運(yùn)輸相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和預(yù)先制定好的業(yè)務(wù)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(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和設(shè)備配置要求，基本能夠?qū)崿F(xiàn)行李車App數(shù)據(jù)無線傳輸、站車掃碼交接等實(shí)際業(yè)務(wù)的需求，各環(huán)節(jié)作業(yè)中的詳細(xì)作業(yè)數(shù)據(jù)與交接信息均可追溯查詢，填補(bǔ)了行包系統(tǒng)的信息采集盲區(qū)，補(bǔ)全了信息鏈條，實(shí)時精準(zhǔn)掌握行李運(yùn)輸狀態(tài)，為行包系統(tǒng)無線交互提供了可行性依據(jù)。但經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)際作業(yè)及行李車途中測試，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性存在差異。由于現(xiàn)場實(shí)際作業(yè)數(shù)據(jù)是經(jīng)過4G 無線網(wǎng)進(jìn)行傳輸，仍然存在一定的時延，數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時性有待加強(qiáng)。

6 結(jié)束語

本文通過對移動互聯(lián)條件下站車無線交互技術(shù)的研究，利用信息協(xié)同聯(lián)動機(jī)制和移動互聯(lián)渠道為鐵路行包信息系統(tǒng)與鐵路客運(yùn)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互不暢提供了解決方案?；?G 專網(wǎng)和鐵路綜合信息網(wǎng)，提出行包系統(tǒng)站車無線交互網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，給出行包系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互內(nèi)容和具體的數(shù)據(jù)接口規(guī)范。通過測試車站驗(yàn)證，結(jié)果表明，采用4G 專網(wǎng)進(jìn)行行包數(shù)據(jù)的站車交互，可以有效改善傳統(tǒng)作業(yè)模式下鐵路行包信息系統(tǒng)與鐵路客運(yùn)信息系統(tǒng)之間信息孤島的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)行包和客運(yùn)相關(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)時高效傳輸，為鐵路行包信息系統(tǒng)與客運(yùn)信息系統(tǒng)進(jìn)一步融合發(fā)展提供良好契機(jī)和研究基礎(chǔ)。