基于铁路车务信息平台的货运车务协同作业研究.pdf

铁道货运41卷/第09期/2023年RAILWAY FREIGHT TRANSPORT基于铁路车务信息平台的货运车务协同作业研究崔莉，丁正刚，罗常津，胡宸瀚(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)摘 要：铁路车务信息平台是铁路货运生产作业与管控平台建设的重要组成部分，以平台对平台方式实现车务与货运之间作业深度协同，不仅提高车务作业生产效率，同时为货运管控平台及时提供生产数据，对提高货运相关作业的生产效率起到关键性作用。在阐述业务需求的基础上，从总体结构、逻辑结构、部署结构和技术架构等方面，研究铁路车务信息平台的总体设计，分析站场作业及货检作业中货运与车务协同作业的业务流程。依据生产环境推广实施过程，分析铁路车务信息平台的应用效果，结果表明铁路车务信息平台有助于货运车务协同作业。关键词：信息平台；铁路货运；生产组织；现车系统；协同作业0引言中国国家铁路集团有限公司(以下简称“国铁集团”)“十四五”铁路网络安全和信息化规划，明确提出优化整合铁路业务领域信息系统和持续推进一体化信息集成平台建设，并在重点推进示范项目中推进运输生产领域和综合协同领域的信息系统建设，提升车务作业数字化管理与运营水平。车站是铁路运输基层生产单位，集中了与运输有关的各项技术设备，参与运输过程的主要技术环节，根据统计，我国铁路货物在一次周转过程中有 67%的时间消耗在车站，车站工作组织水平在很大程度上影响着铁路运输工作的数量和质量指标1-2。随着近年来信息化技术的迅猛发展，铁路车务作业管理的需求也随之发生变化，走向一体化、协同化。2016年新一代编组站综合自动化(SAM)系统、编组站自动化控制系统(CIPS)拉开编组站综合自动化建设的帷幕，不断推动车站系统的发展1。2018年3月实施货运票据电子化是以列车不带纸质票据为初步目标，从需求受理装车、承运挂运、在途到达交付等作业流程，实现电子票据信息的快速有效流转，涉及货运作业、车务作业等工作环节，作业信息电子化流转、货运票据电子化打通了需求受理、进货装车、承运制票、途中作业、到站卸货、到达交付等各个环节业务链，实现票据信息全程联网3。伴随信息一体化、协同化的不断推进，越来越多的系统依赖于货运车务基础数据，如浩吉铁路运输生产平台4、列车编组顺序表电子化传递系统5、列车文章编号：1004-2024(2023)09-0001-07 中图分类号：U292 文献标识码：ADOI：10.16669/ki.issn.1004-2024.2023.09.011基于铁路车务信息平台的货运车务协同作业研究 崔莉 等运行追踪与安全预警系统6、铁路重车到达预报与卸车预警系统7、铁路调度应急指挥系统中的短信通知8和车流计划管理系统9等。研究建设的铁路车务信息平台(以下简称“车务信息平台”)整合多版本现车系统，不仅与铁路货运生产作业与管控平台(以下简称“货运管控平台”)信息交互，还可以为更多铁路相关系统提供生产基础数据，进一步推进多生产领域的综合协同作业。1业务需求2022年，国铁集团研发面向货运内部生产管理需要的货运管控平台，对既有业务系统进行模块化设计，对铁路货运站安全监控与管理系统(以下简称“货运系统”)、铁路货检安全监控与管理系统、铁路集装箱运输管理信息系统(以下简称“集装箱系统”)等整体上移重构，对铁路国际联运无纸化通关及数字口岸系统(以下简称“数字口岸系统”)、95306系统进行改造，形成大集中平台，铁路局集团公司及站段不再保留应用服务器10-11，对既有车务系统有一定影响。铁路运输信息集成平台的装卸报告由既有货运系统和集装箱系统上报，铁路车站综合管理信息系统(以下简称“现车系统”)与货运各系统间数据交互方式是站站交互，通过车站对车站调用服务完成现车系统与货运系统、集装箱系统和数字口岸系统之间的数据交互。根据铁路货运生产作业与管控平台2022总体技术方案(科信信函202290号)，为保障货运管控平台的顺利实施，铁路运输信息集成平台、现车系统等车务系统进行改造，按照平台对平台原则，便于系统的专业管理、维护和实施，车务系统与货运管控平台的交互通过车务信息平台完成。2总体设计2.1总体结构车务信息平台的建设目标是支撑货运管控平台的顺利实施和稳定运行，通过扩容铁路运输信息集成平台和改造现车系统等，同时将车务生产数据集中上移到车务信息平台，促进车务系统的大数据应用。按照货运管控平台的总体技术方案，车务系统改造工作包括对国铁集团主数据中心的铁路运输信息集成平台与货运管控平台相关交互应用所需的虚拟应用服务器资源进行扩容，以满足货运管控平台需求，确保车务系统对货运管控平台的支撑。还有对现车系统、电子运统1信息平台和铁路运输信息集成平台等系统进行适应性功能改造。改造后现车系统和电子运统1信息平台将通过车务信息平台统一与货运管控平台进行交互，实现货运与车务之间计划与作业信息的综合协同。系统总体结构如图1所示。2.2逻辑结构根据系统总体结构，为实现货运与车务之间计划与作业信息的综合协同，货运管控平台和车务信息平台需要完成对等双向交互。系统逻辑结构如图 2所示。面向车务专业与货运专业综合协同需求，系统逻辑结构为通过扩容铁路运输信息集成平台，搭建PaaS云平台，构建跨专业协同作业微服务，实现和货运管控平台的数据交互。统一现车系统与车务信息平台信息交换技术要求，构建边缘计算服务，实现各版本现车系统数据同车务信息平台之间的数据交互。为满足货运管控平台对出发运统1的数据需求，构建电子运统1服务包，实现电子运统1信息平台与车务信息平台之间的数据共享。2.3部署结构车务信息平台的软硬件配置以满足货运管控平台建设需要为前提，要确保系统的高可用、高性能、高扩展和高安全。遵循充分利用既有设备能力的原则，图1系统总体结构Fig.1Overall structure of system2基于铁路车务信息平台的货运车务协同作业研究 崔莉 等项目设备配置需求首先将充分利用主数据中心设备环境以及既有设备资源能力。研究重点考虑车务信息平台运行需要直接依赖的服务器、存储等硬件设备和配套软件配置。车务信息平台的硬件配置主要包括服务器及存储设备。其中服务器设备用于提供系统前后端应用、数据库、数据备份及其他中间件运行所需的计算资源，存储设备用于提供系统应用运行数据、业务数据、备份数据等的存储。车务信息平台后端应用将依托铁路运输PaaS平台运行。配置的服务器及存储设备应充分考虑系统整体的稳定性、可靠性、安全性等。系统部署结构如图3所示。2.4技术架构车务信息平台整体技术架构采用的是构建持续部署、持续集成、持续测试、持续发布、持续改进的自动化交付机制12，技术架构如图4所示。（1）微服务架构。车务信息平台基于微服务架构实现，保障业务功能的高可用，提升对业务创新的支撑能力，提高开发和运维效率，统一开发、测试和运维的过程，降低新业务应用的建设成本和风险。（2）统一PaaS平台。车务信息平台通过统一的PaaS平台构建所有功能服务应用，提供PaaS平台分布式服务管理、容器化技术、分布式消息队列、分布式业务监控等核心技术组件。分布式服务管理。分布式服务管理主要提供车务信息平台微服务化业务功能的管控和治理体系，包括微服务注册与发现、微服务配置推送、基于RESTful的微服务框架、限流降级、弹性伸缩、全链铁路运输信息集成平台电子运统1信息平台货运管控平台PaaS云平台跨专业协同作业微服务调车作业服务包装卸作业服务包到发运统1服务包口岸站作业服务包货检作业服务包边缘计算服务现车系统电子运统1服务包现车信息服务包铁路局集团公司国铁集团级边缘计算服务及站段级图2系统逻辑结构Fig.2Logic structure of system3基于铁路车务信息平台的货运车务协同作业研究 崔莉 等路监控等。容器化技术。车务信息平台采用容器化技术进行微服务应用的封装和发布，微服务应用在容器中运行，实现应用间运行环境的隔离；PaaS平台提供快速打包容器镜像、容器编排、快速启动、微服务持续部署和持续交付等能力。图3系统部署结构Fig.3Deployment structure of system图4技术架构Fig.4Technical architecture4基于铁路车务信息平台的货运车务协同作业研究 崔莉 等分布式消息队列。分布式消息队列提供车务信息平台各业务功能中心之间的异步解耦能力，支撑业务调用的解耦和并行处理，提供普通消息、顺序消息、延时消息、定时消息等多种消息类型，满足实际业务需求。分布式业务监控。建立车务信息平台各业务功能、基础资源、缓存、业务调用等的监控预警体系；提供全链路监控，实现对一次用户请求所经历的路径、服务、消费时间、是否有错误等的准确描绘。分布式事务。车务信息平台采用分布式事务，保障微服务架构中多个服务、消息、数据库组合操作等的事务一致性。分布式数据库。车务信息平台数据库集中部署在国铁集团，考虑阶段需求、日需求、运单等核心数据汇聚需求，采用分布式数据库，通过数据库并行操作、分库分表、读写分离、平滑扩容等措施，保障数据的操作响应性能和横向扩展能力。平台健康及应用性能监控。通过可视化界面对车务信息平台核心组件的运维指标提供展示和预警。通过集中的应用监控界面提供应用状态监测和指标信息展示，通过计量数据实时获取应用资源及性能情况等。日志聚合。构建车务信息平台统一运维管理平台，通过日志聚合对各种应用日志、中间件日志、消息日志、操作系统日志进行聚合、存储，并进行统一的运维和管理，对日志进行有效分析，提供各种应用日志的访问、异常日志过滤筛选等。动态路由。通过动态路由实现对车务信息平台请求访问的分配与转发，支持通过IPV4/IPV6对微服务应用进行访问。按照流量比例处理所有来访的流量，实现按照权重分配流量、业务无中断升级等。应用控制台。通过图形化的应用控制台为车务信息平台运维管理及开发人员提供友好界面，实现对平台中应用的管理、运维等操作。开发语言构建包。通过多开发语言构建包支持车务信息平台开发相关多语言框架和运行环境，包括Java、Node.js等语言及其主流框架。业务应用上传部署过程中，PaaS平台检测业务应用配置，确定适用的构建包。高可用和自动弹性伸缩。通过PaaS平台实现跨可用区、虚拟机、组件进程和应用实例四级全覆盖，实现车务信息平台的高可用，实现应用实例的自动弹性伸缩。结构化数据分析。构建结构化数据分析服务，面向平台中的各类结构化数据提供多源异构数据集成能力、数据治理能力以及智能分析能力。非结构化数据分析。构建基于人工智能的结构化数据分析服务，面向平台中图像等非结构化数据，利用深度学习技术提供样本分类、目标检测、语义分割等分析能力。多租户管理。车务信息平台PaaS平台为租户分配不同组织和空间，实现不同租户拥有独立的工作空间，各自管理和部署自己可视空间中的应用。3货运与车务协同作业的关键环节和业务流程3.1场站作业流程场站作业计划协同流程如图5所示。计算预计到达时间。根据电子运统1和出发运统1信息以及预计到达时间，推算到达本站的空重车数，并把数据推送给货运管控平台。取送车需求。车站货调编制取送车需求并推送给现车系统。取送调车通知单。车务作业人员根据取送车需求编制取送调车通知单，并推送至货运管控平台。装卸派班。车站货调根据取送调车通知单、货物堆存信息等，编制装卸派班信息，并将装卸车预计完成情况推送给现车系统。取送调车作业。车务作业人员完成取送车作业后，将取送调车作业实际执行信息推送到货运管控平台。装卸作业。完成装卸作业后，通知取车。出线确认。货运系统采集出线时间，推送给现车系统。轨道衡数据推送。如果出线后采集到轨道衡数据，推送给现车系统。现车系统把取送调车作业结束时间推送给货运管控平台。3.2货检作业流程货检作业计划协同流程如图 6 所示。技检通知。值班员根据现场作业情况发送技检通知给货运管5基于铁路车务信息平台的货运车务协同作业研究 崔莉 等控平台。回执。货检值班员收到技检通知后，确认收到。货检作业计划。货检值班员制定货检作业计划，安排货检员进行作业。货检核对编组信息。货检员在货检作业完毕后，货运管控平台将核对过的列车编组信息推送给现车系统。问题车信息。货检作业完毕后会将甩车、在列整理等问题车信息推送给现车系统。4实施效果车务信息平台实施后，通过平台对平台数据交换，货运管控平台及时获得现车系统中到发运统1，可以提早完成装卸派班计划的编制，到发运统1中准确的编组信息减少了计划的变更次数，使得计划准确性更高，执行性更强；货运管控平台提前获得列车编组信息，可以准确地提报取送车需求，并在此阶段自动将股道信息传送给车务信息平台，为现车系统编制钩计划增加有效依据，提高钩计划的编制效率；货运管控平台提供的防护牌安设与撤销信息，为现车系统执行钩计划提供判断条件，通过有效卡控，避免车辆货运作业未完成就被调机移动的风险，增加生产安全性；车务信息平台通过整合现车系统，对后台服务的监控与生产数据进行大数据分析，对系统异常及时预警，保证生产作业的稳定运行，减少故障运维所付出的人力和物力；通过车务信息平台与货运管控平台的协同作业，不仅提高了生产效率，还提高了生产作业安全，确保系统运行的稳定性。车务信息平台在全路范围内实施推广需要与货运管控平台生产实施同步进行，主要分3个阶段。第一阶段在全路范围内选取2个铁路局集团公司作为试点局，每个铁路局集团公司选出 2 个具有代表性的车站，基本覆盖所有生产作业进行试点，待平稳运行后，进入下一阶段；第二阶段在全路其他16个铁路局集团公司各选取23个车站进行试点；第三阶段全路推广。目前已经进行到第二阶段，系统功能稳定运行，达到预期效果。5结束语车务信息平台支撑货运管控平台建设的顺利实施和场 站 作 业 计 划 协 同 编 制货 运 专 业车 务 专 业根据装卸计划编制取送车需求预计到达本站空重车下达调车作业通知单执行取送调车作业装卸派班装卸作业通知取车挂车出线接收装卸预计完成时间接收装卸作业结果接收通知取车轨道衡信息根据取送车需求编制调车计划调车司机确认调车作业完成接收调车作业实际完成时间通知取车回退审 核 同 意拒绝同意图5场站作业计划协同流程Fig.5Collaborative flow chart of station operation plan接收技检通知并发送回执完成货检作业问题车（甩车、在列）核对编组信息接收核对后的编组信息接收问题车信息技检通知否货 检 作 业 计 划 协 同 编 制货 运 系 统车 务 系 统编制货检计划是否问题车是作业完成接收作业完成图6货检作业计划协同流程Fig.6Collaborative flow chart of cargo inspection operation plan6基于铁路车务信息平台的货运车务协同作业研究 崔莉 等系统稳定运行，通过平台建设和现车系统改造，实现货运车务之间平台对平台的数据交互和作业协同。货运管控平台有了车务信息平台提供的及时准确的车务信息，不仅加快了货运生产作业，而且在各个作业环节的计划工作中也起到至关重要的作用，保证了计划的准确性，减少了计划调整次数，提高了货运的作业效率，提升了货运管理水平。车务通过规范既有现车系统数据，将实时、完整的车务生产数据整合汇集上移到车务信息平台，保证全路现车系统数据及时性，促进车务系统的大数据应用，使车务管理的信息化水平再上新台阶。参考文献：1罗常津.铁路车站管理信息系统方案研究J.铁路计算机应用，2016，25(4)：22-27.LUO Changjin.Solution of Railway Station Management Information SystemJ.Railway Computer Application，2016，25(4)：22-27.2魏方华，王 骏.优化车站系统能力计算方法的初步探讨J.铁道标准设计，2006，50(S1)：122-125.3钟立民，罗常津，胡宸瀚.铁路货运票据电子化现车系统关键技术J.中国铁路，2021(11)：19-23.ZHONG Limin，LUO Changjin，HU Chenhan.Key Technologies of Wagons on Hand System for Electronization of Railway Freight DocumentsJ.China Railway，2021(11)：19-23.4罗常津.基于微服务的浩吉铁路运输生产平台设计与实现J.中国铁路，2021(4)：107-114.LUO Changjin.Design and Application of Haolebaoji-Ji an Railway Transport Production Platform Based on Micro-ServiceJ.China Railway，2021(4)：107-114.5丁正刚.列车编组顺序表电子化传递系统方案研究J.铁路计算机应用，2021，30(8)：62-68.DING Zhenggang.Research on Technical Scheme of Train Consist List Electronic Delivery SystemJ.Railway Computer Application，2021，30(8)：62-68.6周 通.基于运统1电子化传递系统的列车运行追踪与安全预警系统研究J.铁路计算机应用，2021，30(6)：27-31.ZHOU Tong.Research on Train Tracking and Safety Early Warning System Based on Position Reporting by Train Driver s Hand-Held TerminalJ.Railway Computer Application，2021，30(6)：27-31.7周利萍，张 璐，刘志新，等.铁路重车到达预报与卸车预警系统研究与开发J.铁路计算机应用，2022，31(3)：53-59.ZHOU Liping，ZHANG Lu，LIU Zhixin，et al.Research and Development of Railway Loaded Car Arrival Prediction and Unloading Capacity Early Warning SystemJ.Railway Computer Application，2022，31(3)：53-59.8李 欣.短信服务在铁路调度应急指挥系统中的应用J.铁路计算机应用，2022，31(12)：67-71.LI Xin.Short Message Service Applied to Railway Dispatching Emergency Command SystemJ.Railway Computer Application，2022，31(12)：67-71.9高 磊，赵 飞.基于运输生产过程数据的车流计划管理系统J.中国铁路，2022(4)：1-6.GAO Lei，ZHAO Fei.Traffic Flow Planning Management System Based on Transport and Production Process DataJ.China Railway，2022(4)：1-6.10董 晖.铁路货运生产作业与管控平台总体方案设计研究J.铁道货运，2023，41(4)：1-8.DONG Hui.Overall Scheme Design of Railway Freight Operation and Control PlatformJ.Railway Freight Transport，2023，41(4)：1-8.11马新刚.铁路货运生产作业与管控平台功能优化研究J.铁道货运，2023，41(6)：1-5，10.MA Xingang.Function Optimization of Railway Freight Production Operation and Control PlatformJ.Railway Freight Transport，2023，41(6)：1-5，10.12张宏杰，冯小芳，孔庆玮.京张高铁智能综合调度系统方案设计研究J.中国铁路，2022(4)：14-20.ZHANG Hongjie，FENG Xiaofang，KONG Qingwei.Design of Intelligent Integrated Traffic Control System for Beijing-Zhangjiakou HSRJ.China Railway，2022(4)：14-20.收稿日期：2023-06-06基金项目：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题(K2022X015)；中国铁道科学研究院集团有限公司科研项目(2021YJ299)责任编辑：李丹丹（下转第14页）7铁路货运生产作业与管控平台背景下装卸机械智能化发展探讨 张方明 Exploration of Intelligent Development of Loading and Unloading Machinery Based on Railway Freight Production Operation and Control PlatformZHANG Fangming(Bengbu Freight Center,China Railway Shanghai Group Co.,Ltd.,Bengbu 233017,Anhui,China)Abstract:The launch of the railway freight production operation and control platform provides information sharing and intelligent development for freight production,safety,and management.Based on the current characteristics of intelligent loading and unloading machinery technology and the problems and opportunities encountered by intelligent railway loading and unloading machinery and the control platform,the paper discussed new approaches to the development of intelligent loading and unloading machinery under the background of the control platform,combined with the loading and unloading characteristics of Bengbu Freight Center.The approaches were as follows:relying on the network system built by the control platform,constructing a human-centered intelligent auxiliary system through machine vision and image recognition,and implementing primary intelligence with low investment to meet the hardware requirements required for the operation of the control platform.This paper proposed to develop technological iteration and continuously optimize standards in the application of intelligent loading and unloading machinery,so as to better use advanced technology and mature products to promote higher-level research and development of intelligent loading and unloading machinery,improve the reliability and operational stability of intelligent loading and unloading machinery systems while taking into account the intelligent construction of maintenance systems,and promote the further development of loading and unloading machinery towards safer and more intelligent automation.Keywords:Railway Loading and Unloading Machinery;Intelligence;Informatization;Control Platform;Machine VisionCollaboration Between Freight Operations Based on Railway Train Operation Information PlatformCUI Li,DING Zhenggang,LUO Changjin,HU Chenhan(Computing Technology Research Institute,China Academy of Railway Sciences Corporation Limited,Beijing 100081,China)Abstract:The railway train operation information platform is an important component of the railway freight production operation and control platform construction.By implementing a platform-to-platform approach,deep collaboration between train operation and freight operations was achieved,which not only improved the production efficiency of train operations but also provided timely production data for the freight control platform,playing a crucial role in improving the production efficiency of freight-related operations.On the basis of elaborating on business requirements,the overall design of the railway train operation information platform was studied from the aspects of the overall structure,logical structure,deployment structure,and technical architecture.The business process of collaboration between freight operations in station operations and cargo inspection operations was analyzed.Based on the promotion and implementation process of the production environment,the application effect of the railway train operation information platform was analyzed,and the results showed that the railway train operation information platform was conducive to collaboration between freight operations.Keywords:Information Platform;Railway Freight;Production Organization;Cars on Hand System;Collaboration（上接第7页）14