铁路旅客综合换乘服务信息系统的设计与实现

2024-05-07付志霞李佳鹏

铁路计算机应用 2024年4期

刘伟，付志霞，李佳鹏

（1.北京经纬信息技术有限公司，北京 100081；2.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）

随着“十四五”现代综合交通运输体系发展规划的实施，以综合客运交通枢纽为中心的各种交通运输方式逐渐融合，城市交通、铁路、民航、公路、水路等不同交通方式间的衔接和接续也趋于规范化，使得高速铁路客运综合交通枢纽成为连接交通网的重要节点。在“交通一体化”的前提下，无缝衔接、零距离换乘，不仅可保障交通枢纽的总体稳定，有效缓解区域交通能源供给与出行需求之间的矛盾，而且对协调铁路线网系统、发展综合交通运输体系具有重大意义，因此，亟需开发并运用铁路车站旅客换乘引导相关的信息系统。

相关技术人员针对铁路车站旅客换乘进行了大量的研究，翁湦元[1]设计了高速铁路综合枢纽车站旅客换乘引导信息服务平台的方案，对平台技术架构、平台结构及功能进行设计，为下一步开发工作奠定基础；黄欣[2]在对便捷中转换乘服务的不断探索和实践中，实现了从人工引导服务到自助式服务、从后期被动改变到提前主动规划的转变；王洪业[3]在空铁联运售票模式研究中，通过区块链技术与空铁联运业务的良好契合，为铁路系统和航空公司提供良好的信任基础和交互保障。上述研究在业务和功能设计上实现了旅客换乘的必要条件，但在旅客换乘方式选择、换乘信息采集和数据分析，以及换乘分担率的计算等方面缺少相关研究。

为了给旅客换乘提供更便捷的信息指引，本文在上述研究的基础上，基于对换乘服务信息数据的采集、存储、分析及处理[4-5]，设计了铁路旅客综合换乘服务信息系统，实现了旅客便捷换乘，同时，减轻了车站客运人员疏散到站旅客的工作压力。

1 系统总体架构

铁路旅客综合换乘服务信息系统的总体架构如图1所示。

图1 铁路旅客综合换乘服务信息系统总体架构

1.1 交互引导层

该层包括信息获取、信息展示和终端模块等3个部分，将获取到的交通信息传输到数据处理模块，输出的引导信息在信息展示区汇总，并发送到终端模块。

1.2 核心功能层

该层主要包括数据接口、数据处理和系统管理等模块。数据接口又包括数据接收、数据采集和展示报表等业务；数据处理包括数据预测、数据分析和数据查询等业务；系统管理主要实现数据存储管理、服务管理和权限控制管理等业务。

1.3 安全管控层

该层主要实现网络安全和信息安全，通过网闸确保各层之间的安全管控，从而实现网络安全；设置专有的数据服务器，通过加密传输、终端解码等方式，确保信息安全。

2 系统功能

铁路旅客综合换乘服务信息系统的功能架构如图2所示。

图2 铁路旅客综合换乘服务信息系统功能架构

2.1 数据接口管理

对本系统的数据入口进行管理，提供数据接收、采集及展示报表等功能。数据接收功能通过特定的接口协议接收外界数据，主要实现数据接口的规范化管理；数据采集功能实现对外界数据的收集与预处理，采集的数据包括城市轨道交通信息、航空交通信息、水路航运信息、出租车及网约车信息等；展示报表功能主要实现对各种交通信息的整理和展示。本系统在数据接口管理处添加了网闸，并进行了软加密处理，进入本系统的数据经过网闸过滤，再进行加密处理，从而提高数据的安全性。

2.2 数据处理

数据处理包括数据预测、数据分析和数据查询与输出等功能。数据处理流程如图3所示。综合交通数据信息通过数据接口接入数据处理模块，在数据处理模块中经过换乘分担率的计算，进行数据预测，在建立的相关模型中进行数据分析，为旅客制定符合其实际要求的换乘策略，并通过数据查询与输出功能进行查询与输出。

图3 数据处理流程

需要注意对换乘旅客、车站和换乘方式间的博弈分析，为旅客提供不同方案的换乘选择，例如，时间最快、最舒适、价格最实惠等的换乘方案。在数据输出时，结合声光感官，更直观地展现给乘客。

2.3 系统管理

系统管理包括数据管理、权限管理和服务管理等3个功能。数据管理功能主要完成对接口获取数据的整合与存储，数据存储包括外网数据存储和铁路内网数据存储，外网数据包括航空、公共交通、城际高速等交通信息，铁路内网数据包括高速铁路、普通铁路、城际列车等数据；权限管理功能主要负责管理系统账户，包括内部人员的操作权限和用户的使用查询权限；服务管理功能用于监控系统的运行状况，对系统的运行状态（暂停营运、终端维护）等进行控制，并提供系统日志。

2.4 信息展示

信息展示包括静态引导、动态引导和旅客自助查询等3个功能。其中，静态引导功能设置不同的静态提醒标志，涉及的换乘方式不同，标识的引导设置亦不相同，用于指引旅客的便捷换乘[6]。动态引导功能包括视频引导和声音引导，视频引导包括发光二极管（LED，Light Emitting Diode）、液晶显示屏（LCD，Liquid Crystal Display）等设备的旅客导向、到发信息显示等，例如，电子地标显示屏；声音引导是以实时广播的方式实现[7]，为旅客提供公共交通的最近发车时间，出租车等候数量等关键换乘信息。旅客自助查询功能使得旅客可根据自身需求在智能查询机上自助查询接续旅程。

3 关键技术

3.1 换乘分担率设计

在数据处理过程中，将数据采集功能获取到的数据经过数据分析，基于换乘分担率，提高旅客换乘效率。换乘分担率的计算以个人或家庭为单位，通过计算选择对象的效用值，选择效用最大的对象，从车站换乘管理的角度出发，通过效用函数的计算，设计换乘分担率[8]。

本文在数据预测的基础上，进行旅客换乘分担率的设计，针对不同旅客换乘的价格、时间成本、舒适性成本、便捷性成本、安全性成本进行综合考量。系统采用混合逻辑（Mix Logit）模型，进行数据预测和换乘分担率的设计，该模型假定预估参数服从一定的分布，能够实现旅客对各种换乘方式的随机性选择[9]。

系统通过平衡旅客对各种换乘交通方式的选择，达到减少出站旅客聚集等待的现象，同时，也有效缩短了旅客换乘的时间成本。

3.2 5G移动通信技术

为实现系统交互引导层的信息展示功能，需要在车站的出站区域安装大量的终端设备，如到发信息显示屏、广播设备和智能查询机等。本文基于5G移动通信技术，在保障信息安全的前提下，进行系统与终端设备的实时稳定通信。5G移动通信技术具有高带宽、低延时的特点。移动设备可利用5G移动通信技术接收系统推送的大量数据，缓解系统的数据通信的压力。

4 系统应用

本文设计并研发的铁路旅客综合换乘服务信息系统已在中国铁路郑州局集团有限公司高速铁路郑州航空港站试点运行。本系统主要的作业区域是高速铁路客运站的出站区域，通过信息显示、广播引导及智能查询机的指引，让旅客对接续旅程相关信息有更为全面的了解，减少乘客换乘时间，提高换乘效率，为有接续旅程需求的旅客提供优质的换乘服务。

数据处理功能实现了旅客对接续换乘方案的最优解选择，界面如图4所示。图4中展示旅客选择郑州东站为目的地产生的报表信息；信息交互功能实现了不同换乘信息的全方位展示，旅客可通过智能客服机进行查询，具体工作界面如图5所示，有效减少旅客的换乘时间，提高旅客换乘效率。