高铁快运智能运营管理平台系统分析与设计

王丹竹，梁晓慷，席江月

(1.中国铁道科学研究院集团有限公司运输及经济研究所，北京 100081；2.中国国家铁路集团有限公司客运部，北京 100844)

高铁快运服务凭借快速、安全、便捷、经济的特性，在快运快递市场中具备较强的市场竞争力。《“十四五”现代流通体系建设规划》中明确提出，开展高铁多样式、大批量快件运输试点，逐步构建多点覆盖、灵活组织的铁路(高铁)快运服务网络，推进高铁快运与电商快递等衔接融合[1]。《国家综合立体交通网规划纲要》指出，推进交通与相关产业融合发展，发展航空快递、高铁快递，推动邮件快件多式联运[2]。从行业发展层面来看，要实现高铁快运业与电商快递业、航空快递业的高度融合发展，离不开行业平台层面的合作与信息化资源整合手段的支撑。从高铁快运业自身发展来看，为保证高铁快运产品的运输时效和作业效率，提升高铁快运货源组织及运营管理的信息化、智能化水平，离不开现代信息技术和智能运营管理手段的应用[3]。因此，明确高铁快运智能运营管理平台建设需求，科学设计业务功能模块、系统架构和网络架构，提出盈利模式及建设路径，对于推动高铁快运业务信息化、智能化发展，实现业务运营提质增效，具有重要的理论与现实意义。

1 高铁快运智能运营管理需求分析

1.1 客户需求特征分析

（1）快递物流企业需求特征。以顺丰速运有限公司、京东物流集团公司、中国邮政集团有限公司等为代表的快递快运类物流企业，是高铁快运的目标市场之一。此类客户业务量占比较大，在服务类型、服务水平等方面有个性化服务要求。面向快递物流企业提供高铁快运服务，以“站到站”干线运输为主，以及信息、咨询、广告、租赁、品牌许可等增值服务。

（2）电商企业客户需求特征。电商企业客户以淘宝(天猫)、京东、苏宁易购、聚美优品等为代表，其货源主要为服装、鞋帽、日化品、电器等电商货物，以及需要冷链运输的生鲜食品等[4]。面向电商企业提供高铁快运服务，以“门到门”特色物流服务产品为主，除干线运输服务外，还包括分拣、包装、集装、广告、信息等增值服务。

（3）制造企业客户需求特征。制造企业的货源主要包括高精尖电子产品、汽车零部件、高端服饰、贵重品、医疗器械，以及血浆、疫苗等生物医药产品[5]。面向制造企业客户提供高铁快运服务，以“门到门”特色物流服务产品为主，兼具仓储配送一体化服务需求，以及广告、信息等增值服务。

1.2 货源组织需求分析

（1）货源集结需求。高铁快运目标市场货源为附加值高、运输时效要求高、运费承担能力较强的货物，与大宗货物相比，高附加值货物的分布范围较为分散，呈现小批量、多批次特征，货源组织难度大[6]。要提升高铁快运货源组织的信息化、智能化水平，高铁快运智能运营管理平台应具备货源及舱位发布、运力资源查询、在线订舱、在线交易等线上商务服务功能，为高铁快运客户及运营商的货源组织，提供更加便捷高效的渠道和方式。

（2）集疏运车辆调度需求。与运输组织灵活的公路运输方式相比，高铁快运单次运量较大，货源集结和装卸作业更为复杂，特别是依托专用装备的大批量高铁快运组织形式，对两端集疏运要求较高，尤其是在客货运车流量较大的场站及周边进行短时间、大批量货源集结作业时，集疏运车辆调度任务繁重。集疏运车辆智能调度，需要实时追踪、监控集疏运车辆位置、路径，智能生成公路运输车辆货物配装方案，并根据高铁快运作业场所周边道路实时路况，动态调整集疏运车辆路径方案，最大限度保证高铁快运货物集结效率和公路运输车辆及人员安全。

（3）智能配载需求。由于高铁快运货物集装化程度不同、装载方式不同，考虑到高速列车运行速度快，需按照严格标准对货物进行配载、配装，以保证货物装载后高速列车不超重、不偏重、不集重。智能货物配装系统是实现高铁快运货物智能配装的重要支撑，能够有效提升高速列车货物配装效率，保证运输安全。

（4）客户服务需求。高效、便捷的客户服务是高铁快运市场竞争力的重要体现。通过建立完善的客户服务体系，充分吸引高铁快运货源，培育更高的客户忠诚度，有效拓展市场范围，对于推动高铁快运高质量发展具有重要作用。

1.3 运营管理需求分析

（1）运力资源管理需求。运力资源管理分为铁路运力资源管理和公路运力资源管理。其中，铁路运力资源主要包括高速列车及其快运装备，公路运力资源主要是指承担高铁快运货物集散任务的公路运输车辆。铁路运力资源管理主要提供高速列车车次、运输能力、运输方案、作业场所管理功能。公路运力资源管理包括对集疏运车辆的数量、属性(公司)、牌号、型号、载重、容积、限行情况、车辆状态、司机等进行管理。

（2）全程追踪监控管理需求。高铁快运业务主要面向高附加值货源，客户对于运输时效性、安全性要求高，实时掌握货物运输状态非常必要。高铁快运业务干线运输服务需要依托高速列车完成，两端接取送达服务需要依托公路运输车辆完成。全程物流服务中，应积极利用北斗卫星定位、视频监控、温湿度传感等技术装备，实现实时追踪、全程监控。

（3）智能调度管理需求。智能调度管理是对运输、仓储、装载、配送中车辆安排计划的智能编制和辅助决策，对铁路资源和公路集疏运车辆进行统一管理。智能调度系统可以解决传统调度模式的缺陷，包括操作难度大、运力资源浪费、成本核算困难、核心竞争力不强等问题。通过智能调度系统，可以采用动态规划算法等对海量调度任务进行优化调整，以最小的综合成本满足物流需求。

（4）应急管理需求。应急管理涉及应急预案编制、应急物资管理、应急设备调度、风险预测预警等。通过数字孪生、模拟仿真、大数据分析与预测、数据挖掘、自动感知等技术手段，建立应急智能管理系统，对高铁快运场站的生产作业、内部设施和运输车辆等设施设备、人员物资的突发事件进行处置，有效提升应急事件处理能力和效率，降低生命财产损失，提升事故预防能力和预测预警能力。

1.4 生产作业需求分析

（1）舱位智能配载管理需求。舱位智能配载系统可以实现货物运单的新增、修改、删除，对高铁快运运载装备的舱位进行智能编排，不仅能够有效提升舱位管理效率，还可以通过系统校核验证，充分保证舱位配重的科学性，防止超载、偏载、集重等情况发生，保证高速列车运行的安全性。智能配载系统亦可提供面向客户企业的高铁快运集装箱(集装器)智能配装、智能检测、智能监测等服务，提升货物装载效率，降低运输成本，保障运输安全。

（2）装卸作业管理需求。高铁快运装卸作业主要涉及高铁快运列车的铁路侧站台装卸、公路运输车辆的公路侧站台装卸和仓储暂存仓库中的库内装卸作业[7]。面向铁路侧、公路侧、仓库内的不同作业场景，高铁快运智能运营管理平台需要提供不同类型装卸机械管理和高铁快运集装箱(集装器)管理等服务功能，需要智能编制装卸机械智能调度方案，编排作业计划，实现高铁快运集装箱(集装器)在多种场景下的自动化装卸作业。

（3）安全防护管理需求。为充分确保作业人员和货物安全，高铁快运智能管理平台需要提供安全防护管理功能，建立电子围栏，防止人员和异物入侵，当未授权人员及异物出现在非安全区域时，及时提出警告和报警，防止危害发生。平台应集成管理安全信息，包括道路安全、仓储安全、办公楼宇安全、公铁侧装卸站台安全等信息，通过传感器、烟雾报警器、摄像头、红外监测器等感知元器件，全面监控高铁快运作业场所的安全状态。

（4）安全检查需求。运输安全是铁路运输服务的红线和底线，高铁快运业务以高速列车为载体，对于货物运输安全性要求极高。任何通过高铁快运业务运输的货物，都必须通过严格的安全检查，充分保障运输安全。

（5）仓储暂存管理需求。智能仓储管理是通过任务计划驱动仓库中的设施设备，包括智能AGV 搬运机器人、智能安检系统、智能货架、自动化堆垛机等，实现对高铁快运集装箱(集装器)以及散装货物的自动化、智能化、无人化、少人化仓储管理。仓储作业内容由自动化机器根据管理系统的程序指令自动执行，货物存放位置和机器装卸搬运路径都能够实现最优化设计，有效提升仓储管理效率和设施设备利用率，降低生产成本。

2 高铁快运智能运营管理平台总体方案

2.1 功能架构

高铁快运智能运营管理平台依托各种数据信息采集终端收集高铁快运运营中的各类数据信息，通过数据分析中心对数据信息进行加工、处理、分析、输出，将数据信息变成能够指导高铁快运业务运营的有效指令和决策依据。平台宜采用模块化设计思想进行研发设计，不同模块之间可以并行设计研发，也可以针对特定的模块根据业务需求灵活调整，快速升级。基于高铁快运智能运营管理平台设计需求分析，规划设计客户服务、运营管理和综合服务三大功能模块，高铁快运智能运营管理平台功能架构示意图如图1所示。

图1 高铁快运智能运营管理平台功能架构示意图Fig.1 Functional architecture of intelligent operation management platform for high speed railway express

（1）客户服务功能模块。面向快递物流、电商平台、制造企业等客户的“站到站”“门到门”高铁快运物流需求，设计满足大批量、小批量及零散货物的客户服务功能，为客户提供运力资源查询、业务受理、在线结算、全程追踪、咨询投诉和帮助等服务功能，提升货源组织便捷性及客户服务质量，拓展货源吸引范围。

（2）运营管理功能模块。面向高铁快运运营主体的运营管理及生产作业需求，为提升货源组织能力和公路车辆调度能力，设计货源发布、车源发布、公路车辆调度等功能模块[8]。为实现高铁快运作业区的生产作业自动化、智能化，平台提供作业区智能管理功能，包括智能箱管(高铁快运专用集装箱、集装器)、智能配载、智能装卸和安全防护功能。为提升运力资源管理及办公效率，设计铁路、公路等运力资源管理模块和支持办公自动化及智能楼宇管理的智能办公模块。

（3）综合服务功能模块。面向高铁快运客户在物流延伸及配套服务方面的需求，为缓解长期合作客户在流动资金方面的压力，向其提供月结运费、运费贷等服务。为拓展物流延伸服务，向平台用户提供保险理赔、仓库租赁、数据分析、信息查询等服务。

2.2 系统架构

高铁快运智能运营管理平台为用户提供业务管理、作业区管理和客户服务等功能，综合应用大数据、物联网、移动通信、云计算、人工智能等信息处理技术，实现多源数据汇集、智能数据分析，支撑精细化业务管理。平台系统架构自下而上包括采集层、传输层、存储层、处理层、应用层和服务层。高铁快运智能运营管理平台系统架构示意图如图2所示。

图2 高铁快运智能运营管理平台系统架构示意图Fig.2 System architecture of intelligent operation management platform for high speed railway express

2.3 网络架构

根据高铁快运运营模式不同，各合作主体之间的协作模式有所差别。高铁快运智能运营管理平台的网络架构部署应根据高铁快运运营模式进行灵活调整和个性化设置。铁路局集团公司或铁路快运企业是高铁快运业务的承运人，社会物流企业是高铁快运业务的主要合作伙伴和参与主体。根据高铁快运智能运营管理平台的数据量、访问量不同，可以分层设计主服务和子服务器，部署于不同主体的生产区域，使用子服务器分担主服务器的数据处理压力。高铁快运智能运营管理平台网络架构示意图如图3所示。

图3 高铁快运智能运营管理平台网络架构示意图Fig.3 Network architecture of intelligent operation management platform for high speed railway express

3 高铁快运智能运营管理平台盈利模式及建设路径

3.1 运营主体

铁路运输企业是高铁快运业务的经营主体，也是高铁快运服务的承运人。为实现高铁快运智能运营管理平台的良性发展，平台运营主体可以是铁路运输企业或合资运营管理公司。积极引入社会物流企业、物流地产企业、投资企业、IT 企业、专业管理团队等外部资源，不仅能为研发高铁快运智能运营管理平台提供技术支撑和经济支持，确保其顺利实施应用，而且有利于依托专业的运营管理团队，稳步拓展高铁快运智能运营管理平台业务范围，实现科学管理和市场化运作，最大限度发挥资源集成优势，推动高铁快运业务良性发展[9]。

3.2 盈利模式

高铁快运智能运营管理平台的经营收入主要包括以下几个方面。一是会员费收入。高铁快运智能运营管理平台可以采用会员制管理模式，用户注册后，可根据服务需要选择是否付费成为会员，以获得所需的服务内容及操作权限。二是服务费收入。用户使用仓库租赁、车货匹配、在线订舱、保险服务、信息服务等功能时，需要根据服务内容缴纳相应的服务费用。三是信息传播收入。用户或外部企业，在使用广告、宣传等信息传播服务功能时，需要缴纳相应的服务费用。四是资源租赁收入。客户企业需要依托高铁快运智能运营管理平台进行企业自身的货源组织、客户关系管理、智能办公服务时，需要缴纳服务租赁费用。

3.3 建设路径

高铁快运智能运营管理平台建设难以一蹴而就，应遵循“统一规划、逐步开发、分步实施”的基本原则，根据高铁快运业务发展需要边研发、边应用。一方面，在平台规划建设过程中，交通及铁路管理部门、地方政府、铁路局集团公司、铁路快运企业、社会快递物流企业、投资企业、信息化企业等多元主体，需要统筹协同、全面合作，从顶层设计、业务发展、平台规划、建设研发、决策部署、运营管理、发展战略等方面，坚持一张蓝图绘到底，避免衔接断链或重复工作[10]。另一方面，在平台落地实施过程中，铁路局集团公司、铁路快运企业、社会物流企业以及平台运营公司等重要参与主体，需要积极发挥各自优势，专业化经营，科学发展，充分发挥高铁快运智能运营管理平台的社会效益和经济效益，为推动高铁快运物流发展提供良好的支撑作用。

4 结束语

高铁快运业务对于充分利用高速铁路运力资源、路网能力，提升铁路快运业务水平和运输收入，具有积极意义。规划建设高铁快运智能运营管理平台，能够为高铁快运业与电商快递业、航空物流业融合发展提供基础支撑，促进形成以高铁快运新业态为核心的高铁物流生态圈，将高铁物流链与地方产业链、企业供应链深度结合，推动降低快递快运业物流成本，助力实现物流行业绿色、高效、可持续发展。