铁路行包信息系统无线交互技术研究

李 君，杨恩泽，杨国元，李依诺

（中国铁道科学研究院集团有限公司 电子计算技术研究所，北京100081）

自铁路高速网初步形成以来，随着信息技术的飞速进步、新型客运理念的推陈出新，以及快速充斥市场的各类电子化物流服务的不断涌现，旅客对铁路行包运输方式、铁路客运服务方式和服务水平提出了更高要求[1-2]。

相比已全面实施无纸化作业其他物流企业，铁路行包系统电子化相对薄弱[3]。行包作业基本为纸质流程，已建信息系统在站车交互方面还不完备[4]，未真正实现行包系统和客票发售与预订系统（简称：客票系统）、铁路列车调度指挥系统、地理信息系统（GIS）、旅客服务与生产管控平台等的互联互通，无法及时有效获取客运信息。本文针对铁路行包信息系统无线交互进行了研究，提出了适应行包系统的站车交互网络方案、数据交互标准及交互信息安全策略，为铁路行包移动办公提供依据[5]。

1 行包系统无线交互网络方案

站车交接及站车无线交互作为行包信息系统与客运相关系统交互的重要环节，车地间可靠的信息交互在提升客运组织能力和服务质量方面尤为重要[6-7]。

1.1 行包系统无线交互网络架构

行包系统核心数据部署在国铁集团内部服务网中，用户在访问时，内部服务网与外部服务网通过安全平台连接进行内外网数据安全交互。

行包系统交互网络结构，如图1所示。

图1 行包系统交互网络架构

1.2 交互内容及数据流向

（1）外勤业务员、接车/送车行李员

外勤业务员、接车/送车行李员均通过4G 专网，经国铁集团安全平台获取行包系统国铁集团中心内部服务网中的行包状态跟踪信息、行包订单信息、行包设备状态信息和列车停靠信息等行包系统核心数据，将列车乘降信息、行包订单状态、列车图定到发信息、行包仓储状态、行包装卸车信息等实时上传。

（2）站内行李员

站内行李员借助站内Wi-Fi 经行包系统站内业务终端、行包系统铁路局端，由行包系统站内既有网络和行包系统国铁集团中心与接车/送车行李员、外勤业务员完成站内行包装卸车信息、行包仓储更新状态、行包订单更新状态等信息的实时/周期性交互。

（3）用户

用户通过4G 移动互联网经行包系统国铁集团中心外部服务网和国铁集团安全平台获取行包订单状态信息，并可进行实时订单物流状态查询。

旅客则可借助4G 移动互联网、外部服务网、国铁集团安全平台与部署在内部服务网的行包系统核心完成订单状态等的查询。

（4）各系统之间连接

在国铁集团，行包系统与旅客服务与生产管控平台通过防火墙连接，获取接发车信息。行包系统与铁路运输调度指挥管理信息系统之间通过防火墙连接，获取列车到发计划、列车晚点信息、列车停靠站信息等数据。行包系统与客票系统之间通过国铁集团安全平台进行连接，获取旅客客票订单号，车票信息等。

外勤业务员、接车/送车行李员、站内行李员、用户的信息交互详细列表，如表1所示。

表1 交互详细信息

2 数据交互标准

数据资源是铁路行包信息系统与客运信息系统数据交互的基础，是协同联动的前提[8]，行包系统需通过与各个客运相关系统建立接口获取相应的数据资源，支撑数据交互及后续运用。

2.1 数据交互内容

根据行包系统业务需求，需要获取客票、旅客服务与生产管控平台、调度、地理信息、旅客诚信等系统的相关数据，满足行包运输、查询、追踪等业务。行包信息系统与客运相关数据交互情况，如表2所示。

表2 行包信息系统与客运相关数据交互情况

2.2 接口数据规范及接口标准

（1）与行包相关的客运信息系统种类繁多、数据格式差异明显，因而采用统一的接口数据规范和接口标准；（2）交互数据实时性要求高、数据交互量大，采用可读性可交互性要求高的轻量级的数据交互格式（JSON，JavaScriptObjectNotation)，通过文本格式反馈回传数据；（3）系统通过Webservice、MQ、FTP、嵌入页面等多种方式获取实时性行包相关业务数据，且数据传输频率要求存在差异，数据接口考虑采用Webservice接口标准；（4）更新时有交互需求的数据选择采用MQ 传输机制；（5）其他系统推送给行包系统的数据（如列车时刻表数据）推荐采用FTP的方式完成数据传送；（6）12306互联网售票系统相关功能也可以嵌入行包信息系统界面中，方便使用和数据查询。

3 交互信息安全策略

3.1 数据完整性及入侵防护

由于行包信息系统对用户信息、运单信息及操作轨迹等数据比较敏感，因此，在数据交互过程中设置防删除机制，避免误删除或者人为破坏。在增加密码算法等完整性校验机制的基础上定期对全量数据进行备份或归档；经过对漏洞补丁与业务系统兼容性测试评估后，及时修复数据漏洞，保证数据能够及时修复为关键数据提供连续性保护。

3.2 数据安全性

针对每个用户配置详尽的数据使用范围条件、使用期限和使用频度等，通过内部业务应用和平台双重管控，防止数据越权访问，实现数据的分等级、分类别的访问控制和保密管理，确保数据安全私密。

3.3 数据保密性

（1）系统采取注册验证保护机制，即只有在系统中有登记的终端设备号、匹配的SIM 卡号、存储卡号才能成功登录系统；（2）系统制定了一系列的设备使用、注册的规范，对于异常SIM卡数据流量进行报告和鉴别；（3）在硬件配置方面设置了身份认证识别、指纹识别、人脸识别等功能，为实时数据传输提供了可靠保障。

4 关键技术

4.1 信息、人员、设备协同联动

通过行包信息系统统一的应用及外部系统的数据接口，实现车站行包作业、列车、人员和设备等信息的实时汇集和共享，依托信息的实时更新和定期交互打破传统行包系统信息脱离、独立运行造成的系统间各自为战的传统模式[9]，实现行包作业、列车、人员和设备的协同联动。

4.2 网络互联互通和基础设施全面共享

利用行包信息系统和其他客运信息系统之间的规范化的数据接口，采用以行包信息系统国铁集团中心为主的网络架构，在灵活的网络配置的基础上，明确了数据交互内容、统一了数据格式、规范了数据接口和数据传输机制，改变了传统网络互联方式下的数据交互困难的局面，打破信息沟通壁垒，实现各客运系统与行包系统之间的数据汇集和开放共享。

4.3 基于移动互联的站车无线交互

通过专有的国铁集团站车交互平台，打通与行包系统国铁集团中心的连接，在无线数据传输协议的基础上实现了车、站之间的实时信息交互和客运信息的智能推导，开创了客运模式的新思路和新模式，为列车和车站客运服务工作提供系统工作支撑，满足多样化服务的需求。

5 站车交互实验及结果

5.1 站车交互实验

基于对铁路行包信息系统无线交互网络架构、数据交互标准和交互安全策略研究的基础上，于2018年12 月—2019年8月对站车无线交互技术的应用场景、数据传输的及时性和准确性进行了验证。整个验证实验分为基础工作实验和原型系统实验。实验选取京沪线T109/110次列车行李车作为测试车次，选取沿线部分行包办理站（北京、南京、上海等地）作为测试车站进行验证。

5.2 站车交互实验结果

基础工作实验采用IWRISTI9和世麦C5000L两种支持物联网卡的掌上电脑（PDA）作为测试终端，根据测试结果，2种设备均能满足物联网卡的安装、网络兼容性、网络通道覆盖、扫描识别等基本要求。

原型系统实验测试结果，如表3所示。

表3 原型系统实验测试结果

本实验采用搭建的物联网环境模拟站车交互网，站内接车、送车行李员及列车行李员根据初始化的行包运输相关业务数据和预先制定好的业务规则，完成从备货、装车、站车交接和卸车到送车等一系列的作业流程，按照现有的网络环境和设备配置要求，基本能够实现行李车App数据无线传输、站车扫码交接等实际业务的需求，各环节作业中的详细作业数据与交接信息均可追溯查询，填补了行包系统的信息采集盲区，补全了信息链条，实时精准掌握行李运输状态，为行包系统无线交互提供了可行性依据。但经过现场实际作业及行李车途中测试，数据准确性存在差异。由于现场实际作业数据是经过4G 无线网进行传输，仍然存在一定的时延，数据传输实时性有待加强。

6 结束语

本文通过对移动互联条件下站车无线交互技术的研究，利用信息协同联动机制和移动互联渠道为铁路行包信息系统与铁路客运信息系统数据交互不畅提供了解决方案。基于4G 专网和铁路综合信息网，提出行包系统站车无线交互网络架构，给出行包系统数据交互内容和具体的数据接口规范。通过测试车站验证，结果表明，采用4G 专网进行行包数据的站车交互，可以有效改善传统作业模式下铁路行包信息系统与铁路客运信息系统之间信息孤岛的现状，实现行包和客运相关数据的实时高效传输，为铁路行包信息系统与客运信息系统进一步融合发展提供良好契机和研究基础。