站车客运信息无线交互系统分析

柳美平，张线媚，杨燕

（西安思源学院，陕西西安，710038）

0 引言

第四次工业革命的概念提出后，科学技术迎来飞速发展。与我们生活密切相关的交通出行方式和互联网技术也在发生着巨大的变化。在此背景下，人们对铁路出行的便捷性和舒适性的要求越来越高，列车等客运服务一线对铁路客运信息的实时性有了更高的要求。铁路站车客运信息无线交互系统利用无线传输平台可以将车站和列车上的客运信息如车票、旅客数量等信息实时地进行传递，解决了传统的人工作业所带来的车补作业难度大、信息延迟、效率低下等问题，保证了客运信息的实时性，大大提高了客运服务质量。

1 站车客运信息无线交互系统

铁路站车客运信息无线交互系统主要包括三个部分，分别是固定的地面系统、信息无线传输部分和移动的列车终端系统[1]。系统的组成结构图如下图1所示。

图1 铁路站车客运信息无线交互系统结构框图

1.1 地面系统

地面系统包括铁路局客票中心、客票系统、安全隔离系统和客票外网。主要的功能室为旅客办理售票、退票、补票、改签和进出站等业务，所有旅客的票务信息会通过客票外网和无线传输平台传送到列车移动终端。

客票外网包含GPRS接口服务器、信息发布服务器防火墙等。在系统运行过程中，GPRS接口服务器的主要功能是进行移动通信网与站车交互系统信息发布服务器的数据交换，包括应用协议转换、寻址、信息发送、GSM和GSM-R（预留）的隔离、非法数据的安全屏蔽等。信息发布服务器负责接收与管理从客票系统接口服务器传送的数据，根据车上手持终端的获取请求，将数据发送给GPRS接口服务器。安全隔离系统负责保护铁道部中心客票系统内网与客票系统外网的边界安全，只允许预定义的合法信息通过，专用的防火墙负责保护客票外网与移动通信网络的边界安全。

目前中国共有18个铁路局，所有客运列车的行驶轨迹覆盖全国所有省份，并且火车作为一种快速、便利、安全舒适的交通工具，已成为绝大部分人的出行首选。中国铁路基础建设也随着时代的变迁和科技的发展在不断延伸，客运列车的数量也在不断适时地增加，使得客运信息的传输量也在日益增加，这给车-地之间信息传输的准确性和实时性增加了一定的困难。

1.2 无线传输部分

无线传输部分主要包括中国移动GSM、中国铁路专用GSM-R和信息发布服务器、路由器、交换机、防火墙等。相对于地面的稳固性，行驶中的列车位置时刻在发生变化，列车和地面之间的通信只能采用无线通信的方式，我国现有的运营商支持的无线公用网络已非常成熟。在此种情况下，我国高速铁路采用通用分组无线服务GPRS（General Packet Radio Service）技术来进行列车和地面之间的信息传递，可满足列车在最高500Km/h下的无线通信需求[2]。目前，我国高速铁路使用GPRS通信技术主要基于两种网络平台[2]：一种是中国移动GSM网络，一种是铁路专用的GSM-R网络。中国移动GSM网络在隧道、山林等地方会出现信号中断情况；铁路专用的GSM-R网络目前还没有在全铁路覆盖。考虑到两种网络平台各自的局限性和经济性，站车客运信息无线交互系统采用的是中国移动GSM与GSM-R双网步进接入方案[2]。如上图1所示。

1.3 列车终端系统

为了工作人员能够方便快捷、实时地获取来自地面的客运信息，为旅客提供更好的服务，列车会给工作人员配备手持终端或笔记本电脑，方便工作人员随时查看客运信息变更和办理补票、变更到站等业务。

便携式手持终端或笔记本内置中国移动提供的专用的SIM卡，网络的接入方式和IP地址都由中国移动专门连接分配，再通过专用VPN接入客票外网。手持终端或笔记本开机启动应用后，先需要完成专用SIM卡在移动网络的注册，后向信息发布服务器发送身份认证信息，通过合法性验证后才接收信息。

2010年之前，列车与车站或客运段之间的信息传递主要靠工作人员以手抄的方式完成。在实际工作中，这种方式效率低、传递的纸面信息存在延迟，特别是在席位复用、票额共用等售票组织新策略投入使用后。便携式列车手持终端正式投入使用后大大降低了客运作业难度，提高了客运服务质量。

2 站车客运信息无线交互系统的发展概况

从1814年英国人史蒂芬孙研制出了第一台蒸汽机车并在1825年试车成功到如今中国自主研发的具有完全自主知识产权的时速高达350Km/h“复兴号”动车组列车，中国铁路经历了100多年的发展历程。随着时代的发展，科技发展越来越迅速，列车速度越来越快，大众对列车的服务要求越来越高。为了满足大众的需求提升客运服务质量，2007年5月，铁道部客运营销处召集客运段和客票中心业务人员进行研究决定构建站车交互系统，于2007年正式立项，并于2008年通过了铁道部运输局的技术方案评审，一年后在部分铁路局试点运行，2010年春运之后得以在全国铁路推广使用[3]。此时的站车无线交互系统运行平台为Microsoft Mobile或者Microsoft Windows，业务功能主要分为静态功能的“查验车票”和“日志查询”，及动态功能“登乘”、“席位统计查询”、“数据下载”等[4]。截止2011年底，站车无线交互系统手持终端出现在了全路开行的高速列车中。2013年站车无线交互系统的功能有了进一步的升级和完善。3月份开始完成了站车系统接入GSM-R网络的终端软件和系统的测试以及Android 终端软件功能和站车系统GSM-R网络接入的测试工作。同年11月，站车无线交互系统完成全新升级，Android终端软件正式上线[3]。至此，站车信息交互系统已完全颠覆了传统的手工作业，给车站和列车上的工作人员以及乘客都带来了极大的便利。

第四次工业革命的概念提出后，各国的工业制造业的都在积极向智能化转型，为了实现这一目标，各种技术都在快速发展完善。互联网技术的发展也从已普及的4G向5G过渡，通信的速度不断加快，通信的方式也不仅仅局限于文本数据、音视频等，信息的传递变得越来越简单，形式内容也越来越多样。

3 站车客运信息无线交互系统对客运服务的影响

信息化时代，各种工具的发明和相关技术的发展缩短了我们的空间距离感，交通工具成为了我们生活中不可或缺的一部分，尤其是铁路出行。车站售票等服务和列车客运服务直接影响客运服务的质量。站车客运信息无线交互系统的研发与应用对客运服务的影响主要有以下几点：

（1）智能化作业替代了人工作业，提高了效率，节约了劳动力成本

在我国长途出行火车是首选的交通工具。2010年以前，售票、退票、补票等只能在火车站或其他售票窗口进行，交易方式也只限现金。车站的乘车人数、席位预留、车内人数、特殊人员统计等信息也只能由地面工作人员和列车工作人员以手抄纸质形式相互传递。这些看似简单但繁琐的工作，需要大量的工作人员细心耐心地去完成。这样的操作，虽然能保证工作的进行，但是效率低，经常会因为传递失误影响乘客的行程而引起乘客的不满。而在客票管理不断改革中，为了提高列车席位的利用率，实现了席位的二次或多次利用，达到增加运输人次的实际效果提出了席位复用、共用策略。站车客运信息无线交互系统很好地解决了上述问题，让繁琐的工作变得更加简单高效，满足了乘客的需求，提高了服务质量，让我们的出行变得更智能化，更符合工业4.0的理念。

（2）电子化办公，降低了成本，保护环境

新中国成立以来，由于人们过度追求工业发展和经济效益而忽视了对环境的影响，导致了全球性的三大危机:资源短缺、环境污染、生态破坏。环境污染最直接的表现就是森林被破坏，植被减少，土地沙漠化，进而带来了一系列问题，危害着我们的身体健康。所以日常生活中要求我们植树造林，节约用纸。站车客运信息无线交互系统信息化的管理不仅节省了人力物力，还降低了纸张的消耗，降低了运营成本。据统计，两三年间，铁路客运部门节省开支6900万元[4]。节省了人力资源，保护环境，更符合工业4.0的愿景。

（3）便携式的终端设备，让服务更人性化

应用在列车上的站车客运信息无线交互系统手持终端替代了传统的记录信息的纸张和固定的业务办理场所，非常小巧，方便携带，列车员可以带着它在列车车厢内巡视，遇到需要补票、查询信息、变更到站等业务时可以随时办理，节省了乘客和工作人员的时间，让服务更人性化。

（4）提供了新型的购票、验票体验

2010年之前，乘客购票都是在线下进行，这种模式会消耗我们很多时间和精力，特别是在春运期间。我们急需要改变这种购票方式来适应社会的发展和民众的需求。基于手机等移动终端的普及和网络技术的成熟，一种新型的线上购票方式—12306购票网站于2010年1月30日正式上线了。用户在该网站可以查询包括列车运行时刻、票价等信息；此后，12306网站的功能迅速发展更新。2013年11月，12306开通了支付宝支付新功能；同年12月，12306手机客户端正式开放；2017年10月，C、D、G字头的动车组列车新增选座功能；2018年12月开展候补购票服务试点，遇有退票、改签等业务产生可供发售的车票时，系统自动兑现车票，并将结果通知旅客；除了候补购票环节外，12306在注册环节也引入了人脸识别功能，进一步方便了用户也提供了更好的保密安全性。至此，我们可以在网络上直接办理购票、退票、改签等业务，乘车时直接用身份证件即可进出站，车上验票时用交互系统手持终端直接扫描身份证即可，避免了纸质车票容易受到污染或者丢失导致不能上车而带来的时间和经济上的损失，为我们的出行提供了更加便捷的服务。

4 站车客运信息无线交互系统存在的问题

站车客运信息无线交互系统在实际应用中存在的主要问题是在移动环境下，系统网络不稳定。众所周知，我国高铁的时速在250～300公里左右，在高速移动的环境下会存在信息传输延迟。而且，火车运行途中在一些特殊的地方如隧道、山林等，存在网络盲区，网络信号不稳定甚至中断。这些情况都会导致车地间的数据传输不通畅，数据传输质量无法得到保障。