鐵路行包票據(jù)電子化移動(dòng)終端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李依諾

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

近年來，在“互聯(lián)網(wǎng)+行業(yè)”背景下，各大物流企業(yè)紛紛加大新技術(shù)應(yīng)用、新設(shè)備投入和新流程改造[1]，各快遞行業(yè)電子面單應(yīng)用已成為市場(chǎng)主流，已形成電子化快遞數(shù)據(jù)的交互平臺(tái)，為客戶提供實(shí)時(shí)的優(yōu)質(zhì)服務(wù)；提高了內(nèi)部作業(yè)效率，而且能夠與客戶物流系統(tǒng)無縫對(duì)接，為物流企業(yè)在市場(chǎng)拓展方面奠定基礎(chǔ)[2]。

鐵路運(yùn)輸企業(yè)也在全面推動(dòng)電子化的進(jìn)程，貨票已經(jīng)開始實(shí)施貨票電子化及系統(tǒng)升級(jí)，客票電子化也提出實(shí)施方案并經(jīng)論證進(jìn)入研發(fā)階段，而鐵路行包從承運(yùn)到各環(huán)節(jié)作業(yè)直至交付，整個(gè)過程仍然使用大量單證、表格作為交接、記錄依據(jù)，不僅浪費(fèi)資源、效率低下，而且誤差率較高，為后期數(shù)據(jù)分析造成困難[3]；因此，實(shí)施鐵路行包票據(jù)電子化迫在眉睫。從鐵路行包業(yè)務(wù)流程分析，需要新技術(shù)引進(jìn)和推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)無紙化作業(yè)，提高數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性、真實(shí)性，改善客戶體驗(yàn)，提升客戶滿意度和企業(yè)內(nèi)部工作效率，為此需要對(duì)鐵路行包作業(yè)環(huán)節(jié)、票據(jù)使用實(shí)施全程電子化改造[4]。

宋玖州[5]提出設(shè)計(jì)開發(fā)以搭載 Android 軟件的手持移動(dòng)設(shè)備作為系統(tǒng)的終端，通過手持端可以實(shí)現(xiàn)掃描條碼，貨物交接和收發(fā)，路徑的優(yōu)化選取以及追蹤定位等功能；劉辰[6]以 Android 系統(tǒng)作為移動(dòng)設(shè)備的開發(fā)軟件，主要具備車輛追蹤定位、實(shí)時(shí)同步通信、最優(yōu)路線導(dǎo)航、現(xiàn)場(chǎng)取證存正、消息推送提醒等功能；吳蔚[7]基于 Android 手機(jī)操作平臺(tái)設(shè)計(jì)了一款快遞派送輔助軟件，軟件的開發(fā)實(shí)現(xiàn)主要幫助快遞人員解決了有關(guān)貨物取送信息的管理問題。

本文針對(duì)鐵路行包票據(jù)，基于鐵路行包管理信息系統(tǒng)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了電子化移動(dòng)端系統(tǒng)。系統(tǒng)的開發(fā)和使用是鐵路行包票據(jù)電子化的重要一環(huán)，它對(duì)貨物信息及物流信息的獲取、交接、記錄方式進(jìn)行改進(jìn)和加強(qiáng)，提高貨運(yùn)途中的信息安全、準(zhǔn)時(shí)和高效，使客戶更加滿意，有利于鐵路貨運(yùn)工作的組織[8]。

1 鐵路行包電子化

1.1 鐵路行包管理信息系統(tǒng)概述

鐵路行包管理信息系統(tǒng)圍繞鐵路行李、普通快運(yùn)、高鐵快運(yùn)等業(yè)務(wù)，提供鐵路普通快運(yùn)/高鐵快運(yùn)物流綜合信息服務(wù)，辦理行李車運(yùn)輸、高鐵運(yùn)輸、國(guó)際聯(lián)運(yùn)、班列產(chǎn)品、多式聯(lián)運(yùn)和綜合物流等所有貨運(yùn)業(yè)務(wù)；實(shí)現(xiàn)所有業(yè)務(wù)票據(jù)及單證電子化；實(shí)現(xiàn)客戶服務(wù)多渠道接入；支持行包客戶的全程業(yè)務(wù)辦理和全程信息服務(wù)。

系統(tǒng)對(duì)內(nèi)服務(wù)于國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱：國(guó)鐵集團(tuán)）、鐵路局集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱：鐵路局）和中鐵快運(yùn)總公司等各級(jí)單位，實(shí)現(xiàn)鐵路普通快運(yùn)、高鐵快運(yùn)、國(guó)際聯(lián)運(yùn)和多式聯(lián)運(yùn)等業(yè)務(wù)受理、業(yè)務(wù)作業(yè)管理、業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)管理、智能決策管理的全程業(yè)務(wù)管理和全程信息服務(wù)，同時(shí)，提供鐵路內(nèi)外部統(tǒng)一信息交換[9]。

1.2 電子化升級(jí)架構(gòu)

定位為鐵路小件快捷運(yùn)輸?shù)亩嗍铰?lián)運(yùn)綜合管理平臺(tái)，支撐鐵路普通快運(yùn)、高鐵快運(yùn)等全流程業(yè)務(wù)及管理要求。系統(tǒng)由原來的分布式集中部署（兩級(jí)部署）升級(jí)為國(guó)鐵集團(tuán)數(shù)據(jù)中心集中部署。

基于國(guó)鐵集團(tuán)的網(wǎng)絡(luò)安全平臺(tái)，依托客運(yùn)站車交互通道及技術(shù)，進(jìn)行行包票據(jù)系統(tǒng)內(nèi)外網(wǎng)交互開發(fā)，實(shí)現(xiàn)行包票據(jù)系統(tǒng)業(yè)務(wù)內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)安全交互，為行包作業(yè)人員移動(dòng)辦公及業(yè)務(wù)處理提供技術(shù)支撐。鐵路行包管理信息系統(tǒng)總體架構(gòu)，如圖1 所示。

圖1 鐵路行包管理信息系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)采用一主一備雙中心，充分保障行包信息系統(tǒng)容災(zāi)能力和資源利用等方面需求，確保業(yè)務(wù)連續(xù)性。采用一主—備雙中心方案，主備中心鏈路切換使用內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)（CDN）技術(shù)，當(dāng)主中心發(fā)生運(yùn)營(yíng)故障之后，在不同運(yùn)營(yíng)商之間，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)鏈路切換。

2 電子化移動(dòng)終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

2.1.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

鐵路行包票據(jù)電子化移動(dòng)終端系統(tǒng)利用鐵路無線站車交互平臺(tái)，經(jīng)過國(guó)鐵集團(tuán)安全平臺(tái)接入系統(tǒng)在國(guó)鐵集團(tuán)中心部署的對(duì)外接口服務(wù)器。行包電子化移動(dòng)終端系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖2 所示。

（1）外勤業(yè)務(wù)員、接車/送車行李員均通過移動(dòng)終端接入4G 專網(wǎng)（站車交互網(wǎng)），經(jīng)國(guó)鐵集團(tuán)安全平臺(tái)與行包系統(tǒng)國(guó)鐵集團(tuán)中心（內(nèi)部服務(wù)網(wǎng)）安全連接后，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

（2）站內(nèi)行李員通過移動(dòng)終端經(jīng)站內(nèi)Wi-Fi 連至行包系統(tǒng)站內(nèi)服務(wù)終端，再經(jīng)過站內(nèi)行包系統(tǒng)既有網(wǎng)絡(luò)上連至行包系統(tǒng)鐵路局端，同樣，鐵路局端可通過行包系統(tǒng)既有網(wǎng)絡(luò)最終連至行包系統(tǒng)國(guó)鐵集團(tuán)中心。既實(shí)現(xiàn)了手持移動(dòng)終端數(shù)據(jù)及時(shí)傳回鐵路行包信息系統(tǒng)，又可保證系統(tǒng)內(nèi)部和外部網(wǎng)絡(luò)間信息交互的安全性。

2.1.2 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

行包票據(jù)電子化移動(dòng)終端系統(tǒng)采用多層分布式體系結(jié)構(gòu)，按數(shù)據(jù)層、技術(shù)組件層、業(yè)務(wù)層和應(yīng)用層進(jìn)行設(shè)計(jì)與開發(fā)，層與層之間既相對(duì)獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)，系統(tǒng)邏輯架構(gòu)，如圖3 所示。

圖2 電子化移動(dòng)終端系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

圖3 電子化移動(dòng)終端系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

（1）應(yīng)用層是基于Android 操作系統(tǒng)研發(fā)的客戶端，負(fù)責(zé)用戶的交互，包括界面部分和邏輯控制部分，其中，界面部分是客戶端的用戶界面，負(fù)責(zé)從用戶方接收命令、請(qǐng)求和數(shù)據(jù)，傳遞給業(yè)務(wù)層處理，然后將結(jié)果呈現(xiàn)出來；邏輯控制部分負(fù)責(zé)應(yīng)用層和業(yè)務(wù)層之間的數(shù)據(jù)交互處理[10]。

（2）業(yè)務(wù)層負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯的處理，它封裝了實(shí)際業(yè)務(wù)邏輯，具體業(yè)務(wù)包含行包信息管理、客運(yùn)信息管理、列車作業(yè)管理和基礎(chǔ)信息管理。

（3）技術(shù)組件層提供系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，分為3 部分，移動(dòng)端采用JavaEE 實(shí)現(xiàn)，地面端采用C#實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用MySQL 數(shù)據(jù)庫。

（4）數(shù)據(jù)層提供可供外界訪問的統(tǒng)一接口，系統(tǒng)調(diào)用WebService 進(jìn)行接口交互，其優(yōu)勢(shì)易于跨平臺(tái)開發(fā)，適用于移動(dòng)終端的應(yīng)用環(huán)境。

2.2 系統(tǒng)功能

鐵路行包票據(jù)電子化移動(dòng)終端系統(tǒng)主要包括行包信息管理、客運(yùn)信息管理、列車作業(yè)管理和基礎(chǔ)信息管理。

2.2.1 行包信息管理

行包信息管理模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)貨物運(yùn)輸全過程中產(chǎn)生的行包信息進(jìn)行采集和管理，是行包票據(jù)電子化的核心，主要用戶為接/送車行李員、外勤業(yè)務(wù)員和站內(nèi)行李員，實(shí)現(xiàn)對(duì)行包狀態(tài)信息、運(yùn)單詳細(xì)信息、中轉(zhuǎn)站信息、行包倉儲(chǔ)信息、行包倉儲(chǔ)更新狀態(tài)、行包訂單信息、行包訂單信息更新、行包裝卸車信息、行包運(yùn)輸設(shè)施狀態(tài)信息的填寫、實(shí)時(shí)上傳、查詢、交互和統(tǒng)計(jì)，以及行包作業(yè)的全程無紙化辦公。其子功能包括貨物交接管理、貨物損失管理、訂單信息管理和最優(yōu)路徑查詢等。

2.2.2 客運(yùn)信息管理

客運(yùn)信息管理模塊主要負(fù)責(zé)在貨物運(yùn)輸?shù)倪^程中提供鐵路相關(guān)系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)，包括列車到發(fā)信息、列車?？空拘畔ⅰ⒊私敌畔?、客票信息等，為接/送車行李員、外勤業(yè)務(wù)員和站內(nèi)行李員提供信息參考，使得行包作業(yè)得以更加高效。其子功能包括客運(yùn)信息查詢和調(diào)度命令提醒等。

2.2.3 列車作業(yè)管理

列車作業(yè)管理模塊的主要用戶是行李車管理人員，通過開發(fā)列車作業(yè)管理模塊，用戶可通過掃碼等形式與接/送車行李員進(jìn)行快捷的電子化貨物交接，在行李車上進(jìn)行車地信息交互，填寫、生成并實(shí)時(shí)上傳列車行包作業(yè)的各項(xiàng)報(bào)表和臺(tái)賬，從而實(shí)現(xiàn)普通快運(yùn)全流程信息化管理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)乘務(wù)管理電子化、行李車?yán)寐蕦?shí)時(shí)反饋，為站內(nèi)行包作業(yè)提供依據(jù)，便于實(shí)時(shí)裝車調(diào)度指揮。

2.2.4 基礎(chǔ)信息管理

基礎(chǔ)信息管理模塊主要包括機(jī)構(gòu)管理、角色管理和人員管理3 項(xiàng)子功能。其中，機(jī)構(gòu)管理主要是設(shè)置行包全過程中各類作業(yè)單位的層級(jí)和相互關(guān)系；角色管理是為各行包單位劃分用戶角色，設(shè)置相應(yīng)的角色權(quán)限；人員管理是指具體設(shè)定每一名用戶的角色，并對(duì)該用戶進(jìn)行打卡和作業(yè)完成情況等考核。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 站車交互

站車無線交互利用4G 專網(wǎng)（站車交互網(wǎng)），采用與客票系統(tǒng)共享的站車無線交互通道，4G 專網(wǎng)（站車交互網(wǎng)）與行包信息系統(tǒng)的承載網(wǎng)絡(luò)（內(nèi)部服務(wù)網(wǎng)）之間通過國(guó)鐵集團(tuán)安全平臺(tái)進(jìn)行安全連接后，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

在專有數(shù)據(jù)傳送協(xié)議的基礎(chǔ)上，建立站車無線交互信息渠道，通過專有的國(guó)鐵集團(tuán)站車交互平臺(tái)，打通與行包系統(tǒng)國(guó)鐵集團(tuán)中心的連接，能夠滿足站車信息交互的準(zhǔn)確性、及時(shí)性需求，實(shí)現(xiàn)車、地間實(shí)時(shí)信息交互，成為客運(yùn)信息交互的無線平臺(tái)支撐。

3.2 多重?cái)?shù)字簽名

在貨物運(yùn)輸過程中，電子單證需由多人分步核對(duì)確認(rèn)，為保證每個(gè)步驟的有效無誤，每一次審核確認(rèn)都需要采用數(shù)字簽名。而不斷疊加的簽名則會(huì)導(dǎo)致效率不高或簽名長(zhǎng)度隨簽名人數(shù)的增加而增長(zhǎng)，因此引入多重?cái)?shù)字簽名的概念。多重?cái)?shù)字簽名是一種特殊的數(shù)字簽名方案，指多個(gè)用戶對(duì)同一消息實(shí)施簽名，根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境，多重簽名可分為有序多重簽名方案和無序多重簽名方案。移動(dòng)終端系統(tǒng)可根據(jù)具體的業(yè)務(wù)需要和安全風(fēng)險(xiǎn)情況，采取相應(yīng)的多重簽名方案。

（1）在高風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)單異常中止的情況下，各個(gè)簽名成員在完成本環(huán)節(jié)的操作后，利用上一步生成的簽名，直接使用自己的私鑰，采用有序多重簽名方案完成自己部分的簽名。每張運(yùn)單流轉(zhuǎn)到領(lǐng)貨環(huán)節(jié)后，由專門的負(fù)責(zé)人員統(tǒng)一對(duì)該運(yùn)單的每一個(gè)簽名進(jìn)行驗(yàn)證。

（2）在低風(fēng)險(xiǎn)情況下，各個(gè)簽名成員同樣不需要對(duì)上一環(huán)節(jié)的簽名進(jìn)行驗(yàn)證，在完成本環(huán)節(jié)的操作后，直接使用自己的私鑰，完成自己部分的簽名即可。無序多重簽名方案不再是每張運(yùn)單流轉(zhuǎn)到領(lǐng)貨環(huán)節(jié)后均進(jìn)行驗(yàn)證，而是積累一定運(yùn)單量或以某一時(shí)長(zhǎng)為周期，專門的負(fù)責(zé)人員統(tǒng)一對(duì)該批運(yùn)單進(jìn)行驗(yàn)證，以便提高工作效率。

3.3 信息共享技術(shù)

移動(dòng)終端系統(tǒng)的信息共享需滿足3 點(diǎn)需求：

（1）適應(yīng)全路各作業(yè)點(diǎn)信息共享；

（2）實(shí)現(xiàn)與鐵路外部信息系統(tǒng)進(jìn)行信息交互；

（3）實(shí)現(xiàn)與鐵路內(nèi)部信息系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。

本文基于以上3 點(diǎn)需求，提出如下信息共享技術(shù)方案。

（1）由于與行包相關(guān)的客運(yùn)信息系統(tǒng)種類繁多、數(shù)據(jù)格式差異明顯，因而考慮采用統(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(shí)性要求高、數(shù)據(jù)交互量大，采取可讀性可交互性要求高輕量級(jí)的數(shù)據(jù)交互格式（JSON，JavaScript Object Notation），采用文本格式反饋回傳數(shù)據(jù)；

（3）系統(tǒng)通過Webservice、消息列隊(duì)（MQ）、文件傳輸協(xié)議（FTP）、嵌入頁面等多種方式獲取實(shí)時(shí)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）對(duì)于更新時(shí)有交互需求的數(shù)據(jù)選擇采用MQ傳輸機(jī)制；

（5）對(duì)于其他系統(tǒng)推送給行包系統(tǒng)的數(shù)據(jù)（如：列車時(shí)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。

4 結(jié)束語

目前，鐵路行包票據(jù)電子化移動(dòng)終端系統(tǒng)已在京滬部分車次和行包辦理點(diǎn)上線試運(yùn)行，驗(yàn)證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和功能的完備性，系統(tǒng)安全可靠、便于維護(hù)，實(shí)現(xiàn)了快運(yùn)單據(jù)全面、全流程電子化，與鐵路各信息系統(tǒng)無縫對(duì)接，顯著提高了行包作業(yè)效率。下一步，要更深入地探索行包移動(dòng)終端系統(tǒng)和鐵路其他相關(guān)移動(dòng)終端系統(tǒng)的業(yè)務(wù)融合和數(shù)據(jù)的綜合利用。