鐵路客服信息系統(tǒng)的實施實踐

邢瑞彪

（中鐵六局集團有限公司，中國 北京100036）

0 引言

鐵路客運服務信息系統(tǒng)的實施在增強鐵路客運客流組織能力，提高鐵路客運工作效率，提升車站作業(yè)水平等方面發(fā)揮了重要作用。

鐵路客運服務信息系統(tǒng)應用于火車站， 主要功能為引導旅客購票、候車、檢票、上車、出站、接站等。

信息技術在生產、管理方面的應用已然改變了當今世界，鐵路客運服務系統(tǒng)引入信息技術后，實現(xiàn)了可期待的革命性發(fā)展。

1 鐵路客運服務信息系統(tǒng)的建設與發(fā)展

1.1 鐵路客運服務信息系統(tǒng)概述

鐵路客運服務信息系統(tǒng)主要包括客運服務集成平臺、旅客引導系統(tǒng)、客運廣播系統(tǒng)、客運監(jiān)控系統(tǒng)、查詢系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、列車到發(fā)通告系統(tǒng)等；隨著應用范圍的發(fā)展和集成度的擴充，從某種意義上講，綠色照明控制系統(tǒng)、資訊發(fā)布系統(tǒng)、語音自動應答系統(tǒng)也包含其中。

客運服務集成平臺是所有客運服務信息系統(tǒng)的信息集中平臺，也是與外部系統(tǒng)連接的橋梁，它從DMIS（鐵路調度管理信息系統(tǒng)）獲取列車動態(tài)數(shù)據(jù)，從時鐘系統(tǒng)取得精確時間，分發(fā)給其它客服系統(tǒng)，是整個客運服務信息系統(tǒng)的心臟；旅客引導系統(tǒng)和客運廣播系統(tǒng)通過視覺和聽覺信息引導旅客購票、乘車，系統(tǒng)的終端遍及各公共區(qū)域，全方位為旅客出行提供提示、引導，提升服務水平；觸摸查詢系統(tǒng)以交互方式為旅客提供海量查詢信息，除了客運信息外，還包括交通、飲食、購物、旅游等等，為旅客提供全面地信息服務，提升旅客滿意度；列車到發(fā)通告系統(tǒng)為鐵路客服工作人員提供統(tǒng)一服務信息，提高工作效率；綠色照明控制系統(tǒng)依據(jù)列車運行動態(tài)調整照明系統(tǒng)的工作狀態(tài)，為旅客提供適宜照度的候車環(huán)境，節(jié)約照明能源。

2 鐵路客運服務信息系統(tǒng)的發(fā)展

鐵路客運服務信息系統(tǒng)應用前，鐵路客運服務系統(tǒng)使用的技術相對落后——客運廣播經歷了由擴音喇叭，電子擴音喇叭，功放驅動大功率音柱，多分區(qū)廣播等發(fā)展階段；靜態(tài)引導經歷了從普通標牌標識到燈箱霓虹燈等多種形式，內容由車站自行定義文字圖標發(fā)展到統(tǒng)一標志，最終形成了統(tǒng)一規(guī)范；動態(tài)引導系統(tǒng)先后經歷了翻板、翻牌、插卡、重疊燈等多種形態(tài)。

從20 世紀90 年代開始，隨著信息技術在鐵路客運服務系統(tǒng)中逐步得到應用，客運服務迎來了新的發(fā)展機遇，服務水平發(fā)生了前所未有的改變與提升，可見的變化包括：客運廣播系統(tǒng)實現(xiàn)了語音合成功能，自動廣播成為可能；旅客引導系統(tǒng)引入了LED 顯示屏、PDP 顯示屏、LCD 顯示屏等相關技術，讓旅客能在各區(qū)域方便地獲得乘車信息；客運監(jiān)控系統(tǒng)應用到了旅客組織中，為客運管理人員組織旅客客流提供了方便、提高了效率；列車到發(fā)通告系統(tǒng)為鐵路客服工作人員提供同步列車到發(fā)信息，包括問事處、上水房、列檢、公安、廣播室、信號樓等崗位，都能實時獲得列車動態(tài)信息，方便協(xié)同作業(yè)；觸摸查詢系統(tǒng)實現(xiàn)人機交互功能，滿足旅客自主查詢需求，為旅客提供個性化的服務。

進入2000 年代，隨著信息技術在鐵路客服系統(tǒng)中的不斷應用，形成了許多相關應用信息系統(tǒng)，但各系統(tǒng)間多為自主獨立運行，缺乏相互間的信息交互和信息共享，產生了信息孤島，造成不同系統(tǒng)間的信息不一致。信息孤島的出現(xiàn)，形成了發(fā)展瓶頸，阻礙了客運服務信息系統(tǒng)的進一步發(fā)展。 如何消除信息孤島，成為鐵路管理部門和系統(tǒng)集成商共同關注的問題。 最早的方案是各系統(tǒng)之間實現(xiàn)互聯(lián)互通，一般以通告系統(tǒng)為核心，各系統(tǒng)從通告系統(tǒng)取得列車運行信息，同時，各系統(tǒng)從時鐘系統(tǒng)的母鐘取得統(tǒng)一時間，使得各系統(tǒng)的時間與信息都可以同步。 更進一步的方案是建立客服平臺，將所有客運服務信息系統(tǒng)納入為客服平臺的子系統(tǒng)或者是分系統(tǒng)，集中提供數(shù)據(jù)，功能更加強大。

客運服務信息系統(tǒng)最終的發(fā)展會形成全路網(wǎng)統(tǒng)一平臺。通過開放的協(xié)議，客運服務信息系統(tǒng)與列車運行調度系統(tǒng)橫向互聯(lián)，形成車站級整體平臺、路局級整體平臺；車站客運服務信息系統(tǒng)與路局、鐵路總公司平臺縱向建設，會形成全路網(wǎng)的統(tǒng)一平臺。

3 鐵路客運服務信息系統(tǒng)建設中遇到的問題

3.1 多系統(tǒng)如何集成

鐵路客運服務信息系統(tǒng)覆蓋了鐵路客運服務的方方面面，系統(tǒng)硬件設備涉及種類多、數(shù)量大，需要眾多的設備生產廠商提供設備，采用什么方式集成這些子系統(tǒng)，對系統(tǒng)的運行、維護、推廣有很大的影響。是采用深度集成方案還是采用松耦合集成方案， 必須深入分析研究，集成方案不僅影響系統(tǒng)的效率與可擴展性，更會影響系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

3.2 如何更直觀地管理龐大的客運服務信息系統(tǒng)

鐵路客運服務信息系統(tǒng)管理設備數(shù)量龐大，少則數(shù)百臺，多則幾千臺，系統(tǒng)運維人員是否能夠快速了解所有設備的工作狀態(tài)和故障狀態(tài)，對客運服務信息系統(tǒng)的應用效果影響巨大。

采用表格界面、平面圖形界面和三維場景等適宜的操作界面與表現(xiàn)形式，能提高系統(tǒng)的可用性、易用性和可靠性，讓運維人員和客服工作人員輕松地操控整個系統(tǒng)。

3.3 如何實現(xiàn)單向數(shù)據(jù)接口

鐵路客運服務信息系統(tǒng)要實現(xiàn)自動運行，需要實時采集列車運行狀態(tài)信息，包括進站列車的正晚點信息和?？抗傻佬畔ⅲ珼MIS（鐵路調度管理信息系統(tǒng)）和CTC（鐵路調度集中）通過軌道電路和運調計劃生成這些數(shù)據(jù)，與這兩個系統(tǒng)交互提取客服信息系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)是最簡單可靠的解決方案，但DMIS 和CTC 為鐵路行車系統(tǒng)，基于安全考慮，不允許直接外接其它系統(tǒng)。

為此，需要讓客運服務信息系統(tǒng)既能從DMIS 或CTC 取得行車數(shù)據(jù)，又不會對DMIS、CTC 產生安全隱患。 自動傳輸行車數(shù)據(jù)能夠提高客運服務信息系統(tǒng)的自動化程度，不再需要工作人員手工輸入列車動態(tài)信息。

4 定義開放的接口協(xié)議，實現(xiàn)多系統(tǒng)松耦合運行

客運服務信息系統(tǒng)的集成方案主要有深度集成方案和松耦合集成兩種：

深度集成方案：客運服務信息系統(tǒng)集成平臺直接調用廠商設備接口函數(shù)，各子系統(tǒng)提供操作界面，通過集成平臺管理設備。

松耦合集成方案：各子系統(tǒng)獨自管理各自系統(tǒng)中硬件，集成平臺與各子系統(tǒng)通過開放的接口協(xié)議同步數(shù)據(jù)，將客運服務信息系統(tǒng)劃分為三層，首層為集成平臺，實現(xiàn)集成平臺與各系統(tǒng)的接口和系統(tǒng)管理；第二層為子系統(tǒng)應用層， 由集成平臺以外的各客運服務信息系統(tǒng)組成，與集成平臺通過開放的協(xié)議通信，與硬件設備采用硬件設備協(xié)議通信；第三層為執(zhí)行層，由基礎硬件構成，包括旅客引導系統(tǒng)顯示屏、廣播系統(tǒng)功放喇叭等。

深度集成方案的優(yōu)點是可以由集成平臺直接管理系統(tǒng)中所有設備，但缺點也很明顯，一是會受硬件廠商的產品制約，硬件廠商設備升級、更換產品、甚至更換設備廠商后，作為核心系統(tǒng)的集成平臺就需要升級，以便管理新的設備；二是故障點集中，各子系統(tǒng)通過集成平臺的硬件接口管理設備，當集成平臺發(fā)生故障時，整個系統(tǒng)就會癱瘓。

松耦合集成方案克服了深度集成方案的缺點，首先，各子系統(tǒng)獨立運行，可以充分發(fā)揮硬件自身功能特長，當子系統(tǒng)使用的硬件設備更新?lián)Q代后，只需要升級對應的子系統(tǒng)，甚至當子系統(tǒng)更換后，新的系統(tǒng)只要滿足集成平臺定義的通信協(xié)議，就可以接入到系統(tǒng)中；二是可靠性高，所有系統(tǒng)都可以與集成平臺聯(lián)機運行，也都可能脫機運行，在網(wǎng)絡中斷或者客運服務集成平臺發(fā)生故障時，各子系統(tǒng)都會自動切換到自治狀態(tài)，繼續(xù)提供服務，當故障消失時，自動切換回聯(lián)機運行狀態(tài)。

由上述比較可知，定義開放接口協(xié)議，實現(xiàn)多系統(tǒng)松耦合運行是解決客運服務信息系統(tǒng)各子系統(tǒng)同步運行的很好的解決方案。

5 引入虛擬現(xiàn)實技術統(tǒng)一管理所有客運服務信息系統(tǒng)

客運服務信息系統(tǒng)包括客運服務集成平臺、通告系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、查詢系統(tǒng)、引導系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、綠色照明系統(tǒng)等，要高效率管理這些系統(tǒng)以及各系統(tǒng)對應的硬件設備，表格是被應用最多也是最有效的工具，但是表格也有它自身的缺限：若要同時涵蓋所有內容，表格會變得過于復雜，可用性降低；若要分拆采用多個簡潔的管理表格，定位需要的內容就會變得過于繁瑣。

為改善表格自身存在的不足， 在充分發(fā)揮表格優(yōu)勢的基礎上，通過引入虛擬現(xiàn)實技術，實現(xiàn)了設備狀態(tài)的實時直觀查看—每臺設備在虛擬現(xiàn)實平臺中都有對應的模型，系統(tǒng)運行過程中，當設備狀態(tài)發(fā)生改變時，系統(tǒng)會實時更新對應模型貼圖，工作人員可以直觀地看到設備的實時工作狀態(tài)，通過不同顏色標識正常設備和故障設備，工作人員很容易定位到發(fā)生故障的設備。

在呼和浩特東站客運服務信息系統(tǒng)中，虛擬現(xiàn)實技術應用到了集成平臺、通告系統(tǒng)、引導系統(tǒng)和查詢系統(tǒng)上，為工作人員和旅客提供了更便捷的服務。 工作人員可以用虛擬現(xiàn)實技術查詢設備狀態(tài)，還可以用鼠標圈選指定區(qū)域的設備，進行批量操作，也可以直接通過點擊模型取得狀態(tài)，比如監(jiān)控圖像等。旅客在查詢系統(tǒng)上可以使用該技術，為旅客提供的界面隱藏了設備參數(shù)圖層， 加載了各區(qū)域間的路徑圖層，旅客能直觀地看到各種旅客服務設施的位置。

6 用衛(wèi)星通信機實現(xiàn)單向數(shù)據(jù)接口

實現(xiàn)與行車系統(tǒng)的單向數(shù)據(jù)接口有多種方式， 一般包括網(wǎng)閘、接口服務器、衛(wèi)星通信機等。

網(wǎng)閘是在數(shù)據(jù)鏈路層隔斷內外網(wǎng)的物理連接，按照設定的規(guī)則搬運內外網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)包，但網(wǎng)閘價格高、延遲大的缺點限制了網(wǎng)閘的應用。

接口服務器方式是在行車系統(tǒng)和客運服務信息系統(tǒng)間設置服務器群，安裝接口軟件，客運服務信息系統(tǒng)最終獲得的數(shù)據(jù)是經過分析過濾后得到的，基于系統(tǒng)安全性等因素的考慮，該方案設置了很多服務器作為傳遞層和加工層，使得建設成本升高。

衛(wèi)星通信機采用單臺普通計算機實現(xiàn)，只要求同時具有網(wǎng)絡接口和RS-232 (或者RS-485/RS-422) 接口。 衛(wèi)星通信機的網(wǎng)絡接口與DMIS 或者CTC 連接，定時訪問行車數(shù)據(jù)庫，讀取最新的列車運行動態(tài)。 衛(wèi)星通信機的RS-232 接口與集成平臺連接，定時向集成平臺推送數(shù)據(jù)，以此實現(xiàn)單向的數(shù)據(jù)接口。

衛(wèi)星通信機的第一個優(yōu)點是安全，集成平臺或者是任何接收數(shù)據(jù)的系統(tǒng)都只能被動地接收列車動態(tài)，接收端向衛(wèi)星通信機發(fā)送的所有數(shù)據(jù)全部丟棄，對行車系統(tǒng)不會造成安全威脅；第二個優(yōu)點是成本很低，首先硬件要求非常低，單片機就可以勝任工作，其次軟件實現(xiàn)成本也很低，接口軟件只需要實現(xiàn)SQL 語句查詢和串口數(shù)據(jù)發(fā)送。

無論從安全性方面，運行性能方面，還是成本方面比較，用衛(wèi)星通信機實現(xiàn)單向數(shù)據(jù)的隔離傳輸方案都是最優(yōu)的。

7 客運服務信息系統(tǒng)應用的其它實用技術

7.1 列車運轉內核實現(xiàn)技術

列車運轉內核是客服平臺的核心之一，每當時間切換到下一分鐘的第一秒都要觸發(fā)一次，運行參數(shù)發(fā)生變化時，也要觸發(fā)，運行頻率很高，故而需要高效率，由于運轉內核管理的運行數(shù)據(jù)與其它模塊交互很多，我們將該模塊的實現(xiàn)代碼封裝在了存儲過程中，用數(shù)據(jù)庫的事務處理機制保證數(shù)據(jù)的完整性，用存儲過程的預編譯功能提高執(zhí)行效率。

7.2 平面動畫方式顯示列車動態(tài)

平面動畫實現(xiàn)平臺可以采用Adobe 公司的SVG Viewer，SVG Viewer 用矢量圖格式保存并顯示數(shù)據(jù)，提供Windows 標準控件，可以外接腳本完成交互。

用SVG 圖形展示列車動態(tài)時，將展示頁面分成三個圖層，分別是基本圖層、圖例圖層、列車動態(tài)圖層。

基本圖層包括站場平面示意圖、股道示意圖和火車形狀等基本圖形，在客戶端本地硬盤保存基本圖層的一個副本，副本有一個唯一的標識ID，當服務器端發(fā)布新ID 的基本圖層時，系統(tǒng)客戶端自動下載新的基本圖層。

圖例圖層的基本圖形包含在基本圖層中，顏色數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫服務器中，每個登錄賬號都可以自定義SVG 圖的顯示顏色，包括正點列車、晚點列車、始發(fā)車、路過車、終到車等等，工作人員都可以按自己的習慣定義顯示顏色。

列車動態(tài)圖層由服務器端動態(tài)生成，列車動態(tài)發(fā)生變化時，系統(tǒng)服務器端實時推送新的圖層給系統(tǒng)客戶端。

平面動畫的優(yōu)點是比表格直觀， 比虛擬現(xiàn)實占用系統(tǒng)資源少，因此應用也比較多。

7.3 語音合成技術

語音合成有軟件方式和硬件方式兩種， 采用軟件方式的廠家很多，優(yōu)點是按列車廣播規(guī)范錄音，感覺效率好一點，缺點很明顯，一是當建設了新的車站時，需要原來的錄音人員重新錄音，錄音周期長；二是效果受人的因素影響。

硬件語音合成技術已經很成熟，一塊集成電路芯片即可實現(xiàn)語音合成功能，該芯片還支持插入間隔符和控制符，模擬出類似真人的發(fā)音。

8 客運服務信息系統(tǒng)的應用效果。

客運服務信息系統(tǒng)在所有客運車站都有使用， 根據(jù)車站規(guī)模不同，設置也不盡相同，下面以呼和浩特東站客運服務信息系統(tǒng)為例，介紹客運服務信息系統(tǒng)的應用效果。

8.1 系統(tǒng)結構與數(shù)據(jù)集成

呼和浩特東站客運服務系統(tǒng)包括客運服務集成平臺、 通告系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、查詢系統(tǒng)、引導系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、綠色照明系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、資訊發(fā)布系統(tǒng)等。 系統(tǒng)組成結構圖如圖1。

圖1

客運服務信息系統(tǒng)以車站內網(wǎng)為數(shù)據(jù)共享平臺，車站內部的所有客運服務信息系統(tǒng)都用車站內網(wǎng)承載，與其它系統(tǒng)通過網(wǎng)絡安全設備連接，各系統(tǒng)的安全級別要求不同，采用的網(wǎng)絡安全設備也不同，按照需要可能使用防火墻、網(wǎng)閘、通信衛(wèi)星機等。

數(shù)據(jù)集成結構圖如圖2。

圖2

所有數(shù)據(jù)都以客服平臺為中心， 客服平臺通過接口設備采集DMIS、CTC 提供的列車運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，剔除無效數(shù)據(jù)、整理加工有效數(shù)據(jù)后，推送到其它各客運服務系統(tǒng)，時鐘系統(tǒng)的精確時間也通過客服平臺推送給各客運服務信息系統(tǒng)，以實現(xiàn)全站時間的統(tǒng)一。

系統(tǒng)拓撲結構圖如圖3。

圖3

8.2 系統(tǒng)特點

系統(tǒng)的主要特點是開放性， 平臺采用開放的系統(tǒng)結構和協(xié)議，可以與所有設備供應商、系統(tǒng)集成商的產品共享信息，其它各系統(tǒng)也提供豐富的接口形式，可以和各種硬件設備連接。

系統(tǒng)的另一個重要特點是輕量高效。 在設計系統(tǒng)時，研發(fā)團隊對實現(xiàn)算法進行了多次優(yōu)化，特別是主定時器事件的處理代碼，更是進行了深度優(yōu)化，使系統(tǒng)運行的硬件要求非常低。

系統(tǒng)的第三個特點是安全可靠。優(yōu)化并不是簡化，設計系統(tǒng)時，對實現(xiàn)功能的算法進行深度優(yōu)化、精簡以提高效率，對安全可靠性方面的設計則采用冗余策略，系統(tǒng)除了支持業(yè)界最常用的多機互備、負載均衡、多路接入外，還有以下特點：

系統(tǒng)設計了內核冗余，所有系統(tǒng)都可能聯(lián)機運行，也都可以脫機運行，在網(wǎng)絡中斷或者客服平臺發(fā)生故障時，各子系統(tǒng)都會自動切換到自治狀態(tài)，繼續(xù)提供服務，當故障消失時，自動切換回聯(lián)機運行狀態(tài)。

系統(tǒng)設計了手動自動兩種工作方式，緊急狀態(tài)需要人工干預運行時，可以切換到人工狀態(tài)，實現(xiàn)按需服務。

8.3 應用效果

呼和浩特東站客運服務信息系統(tǒng)自2011 年投入運行以來， 運行穩(wěn)定可靠。 從提高作業(yè)效率、降低勞動強度，到提升旅客滿意度、減少旅客投訴率等各方面都發(fā)揮了作用，受到鐵路局、車站的一致好評。

鐵路客運服務信息系統(tǒng)的建設為鐵路客運服務帶來了很好的經濟效益和社會效益，隨著技術的發(fā)展進步，鐵路客運服務信息系統(tǒng)還會迎來更大的發(fā)展，為旅客、車站工作人員提供更高的服務。