鐵路智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)設(shè)計(jì)與研究

馬敬東，冉雄英，呂一博

(中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司 北京貨運(yùn)中心，北京 100860)

0 引言

目前鐵路貨場(chǎng)多是基于原有貨運(yùn)組織模式下建成，建設(shè)時(shí)間較早，其布局、功能、基礎(chǔ)設(shè)施配置等已經(jīng)不能適應(yīng)鐵路貨運(yùn)向現(xiàn)代化物流轉(zhuǎn)型的發(fā)展需求，其存在問題有：服務(wù)功能單一，貨場(chǎng)的功能大多以車流集結(jié)和貨物的定點(diǎn)到發(fā)為主，缺少倉(cāng)儲(chǔ)、配送、加工、包裝等多樣化的現(xiàn)代物流服務(wù)功能，貨主無法第一時(shí)間獲得準(zhǔn)確的物流信息；技術(shù)裝備滯后，機(jī)械化、自動(dòng)化和智能化的先進(jìn)設(shè)備應(yīng)用不足，多部門之間信息流轉(zhuǎn)不通暢，易造成貨物積壓；管理成本高，運(yùn)營(yíng)效率偏低、服務(wù)體驗(yàn)不佳；安防薄弱，無法實(shí)時(shí)監(jiān)控貨物、裝卸人員情況，作業(yè)效率低[3]。

綜上所述，亟需加快鐵路貨場(chǎng)智能化建設(shè)，建立滿足現(xiàn)代物流需求的鐵路智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)鐵路貨場(chǎng)信息的綜合管理，為貨主提供更方便、快捷、安全的貨物運(yùn)輸服務(wù)與其他增值物流服務(wù)，從而提高鐵路貨物運(yùn)輸在市場(chǎng)中的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

1 鐵路智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 建設(shè)需求

《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》提出打造綠色高效的現(xiàn)代物流系統(tǒng)，大力發(fā)展智慧交通，加速交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)、運(yùn)輸服務(wù)網(wǎng)、能源網(wǎng)與信息網(wǎng)絡(luò)融合發(fā)展[4]，《新時(shí)代交通強(qiáng)國(guó)鐵路先行規(guī)劃綱要》提出要全面提升鐵路貨運(yùn)場(chǎng)站信息化、數(shù)字化、智能化水平，推動(dòng)鐵路貨運(yùn)樞紐向綜合物流樞紐轉(zhuǎn)型[5]。中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“北京局集團(tuán)公司”)積極研究推進(jìn)城市綠色物流體系建設(shè)，由傳統(tǒng)以鐵路車站為中心的“設(shè)計(jì)、建設(shè)、經(jīng)營(yíng)”模式，向以市場(chǎng)為中心的城市物流配送中心模式轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)城市綜合物流體系整體效益最大化。以大紅門鐵路貨場(chǎng)為典型代表，開展鐵路智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)研究，提出鐵路智能化貨場(chǎng)需求主要有以下方面。

（1）貨主服務(wù)智能化。貨主服務(wù)智能化需求主要是指貨主對(duì)物流信息及時(shí)、準(zhǔn)確、全面等方面的需求。這種需求可通過“線上”和“線下”2種方式來提供，其中“線上”方式是貨主通過中國(guó)鐵路的95306貨運(yùn)平臺(tái)及手機(jī)APP，實(shí)時(shí)掌握自己提報(bào)需求的受理進(jìn)度、發(fā)運(yùn)貨物運(yùn)行軌跡、取送貨物通知等信息。鐵路智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)，可通過智能終端為貨主提供相關(guān)業(yè)務(wù)辦理?xiàng)l件、流程及動(dòng)態(tài)，通過貨場(chǎng)車載服務(wù)終端或APP為貨主提供預(yù)約、排隊(duì)、指引等多元化服務(wù)，從而將鐵路智能化貨場(chǎng)的貨主服務(wù)由“被動(dòng)服務(wù)”升級(jí)為“主動(dòng)服務(wù)”，整體提升貨主服務(wù)水平，實(shí)現(xiàn)貨主服務(wù)智能化。

（2）決策組織智能化。充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，結(jié)合各個(gè)鐵路生產(chǎn)部門作業(yè)系統(tǒng)交換來的數(shù)據(jù)，搭建智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)。通過推算、分析及展示目前及未來一段時(shí)間內(nèi)車站內(nèi)裝卸車數(shù)量、空重車數(shù)量、發(fā)送貨物量、發(fā)送品類、車站收入、作業(yè)繁忙程度以及場(chǎng)內(nèi)外來車輛數(shù)量等一系列指標(biāo)，監(jiān)控各類指標(biāo)的完成情況，為決策人員提供依據(jù)。同時(shí)，還可根據(jù)現(xiàn)車信息、貨運(yùn)站生產(chǎn)信息、箱管信息、快運(yùn)信息、貨調(diào)信息及18點(diǎn)信息，結(jié)合場(chǎng)站電子地圖，全面掌握各環(huán)節(jié)、各場(chǎng)所的作業(yè)狀態(tài)，自動(dòng)分配作業(yè)計(jì)劃，合理安排作業(yè)任務(wù)。

（3）貨場(chǎng)管理智能化。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路貨場(chǎng)內(nèi)固定和移動(dòng)設(shè)施管理的自動(dòng)化、信息化、智能化。將貨場(chǎng)的貨區(qū)、貨位、裝卸線等所有作業(yè)資源全部電子化、圖形化，方便貨場(chǎng)作業(yè)人員對(duì)貨場(chǎng)作業(yè)資源的掌握和管理。結(jié)合貨運(yùn)生產(chǎn)作業(yè)中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集數(shù)據(jù)相結(jié)合，對(duì)重點(diǎn)作業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)作業(yè)過程可查詢、可追溯。

（4）貨場(chǎng)安全智能化。充分利用圖像模式識(shí)別、定位及機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，通過提取貨運(yùn)訂單數(shù)據(jù)與圖像識(shí)別數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，判斷貨場(chǎng)內(nèi)貨物的變化情況。同時(shí)，利用定位技術(shù)、圖像識(shí)別、車載控制等技術(shù)，對(duì)貨場(chǎng)內(nèi)的裝卸機(jī)械、作業(yè)人員進(jìn)行定位，實(shí)現(xiàn)線路規(guī)劃及作業(yè)安全防護(hù)。

1.2 設(shè)計(jì)原則

堅(jiān)持創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享發(fā)展理念，依托物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、虛擬仿真、定位等信息技術(shù)，將智能化貨場(chǎng)功能設(shè)計(jì)與鐵路貨場(chǎng)經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)相結(jié)合，構(gòu)建鐵路智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)，以便更好為鐵路貨主提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，對(duì)智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)提出以下設(shè)計(jì)原則[6]。

社會(huì)公平感知不僅包含整體社會(huì)公平感知，也包含個(gè)體層面的公平感知。個(gè)人公平感知中收入是很重要的影響因素之一，因此用個(gè)人收入公平感知可以較為準(zhǔn)確、簡(jiǎn)潔且全面地衡量個(gè)體層面公平感知。采用二分類logistic回歸模型對(duì)本研究所選各變量進(jìn)行回歸，結(jié)果見表4。

（1）先進(jìn)性原則。加快構(gòu)建鐵路智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)，打造智能化貨場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力，采用信息化和數(shù)字化技術(shù)，保證貨場(chǎng)具有先進(jìn)性和領(lǐng)先性，促進(jìn)、引導(dǎo)、規(guī)范、創(chuàng)新貨場(chǎng)的業(yè)務(wù)發(fā)展模式。

（2）可操作性原則。智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)應(yīng)與現(xiàn)有的各類鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)作業(yè)及應(yīng)用系統(tǒng)緊密銜接，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)入和采集功能，確保所有數(shù)據(jù)輸入和采集數(shù)據(jù)共享，便于現(xiàn)場(chǎng)人員操作。

（3）可擴(kuò)展性原則。智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)為新系統(tǒng)、新業(yè)務(wù)的擴(kuò)展需求預(yù)留接口，為有效發(fā)揮指揮貨場(chǎng)作用提供保障，避免鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)信息資源浪費(fèi)。

1.3 總體架構(gòu)

鐵路智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)設(shè)計(jì)采用車站貨場(chǎng)集中式架構(gòu)?；A(chǔ)采集系統(tǒng)采用智能攝像頭、門禁等設(shè)備，數(shù)字平臺(tái)涵蓋業(yè)務(wù)平臺(tái)、數(shù)據(jù)平臺(tái)、智能視頻分析平臺(tái)、集成平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備IOT平臺(tái)、地理信息管理GIS平臺(tái)，以及融合通信平臺(tái)等。業(yè)務(wù)場(chǎng)景主要包括綜合安防、資產(chǎn)管理、設(shè)施管理、人員管理、貨場(chǎng)車輛管理、智能立體庫(kù)管理、生產(chǎn)安全管理、智能存儲(chǔ)管理等。對(duì)外采用前臺(tái)應(yīng)用功能，以智能貨場(chǎng)運(yùn)營(yíng)中心IOC、門戶網(wǎng)站、綜合態(tài)勢(shì)研判、IOC應(yīng)用以及手機(jī)貨主端APP應(yīng)用方式提供服務(wù)。鐵路智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)設(shè)計(jì)架構(gòu)示意圖如圖1所示。

2 鐵路智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)主要功能模塊設(shè)計(jì)

基于智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)總體設(shè)計(jì)架構(gòu)思路，北京局集團(tuán)公司在大紅門車站進(jìn)行了試點(diǎn)，對(duì)智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)的主要功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，重點(diǎn)包括貨主服務(wù)功能、決策組織功能、貨場(chǎng)管理功能、貨場(chǎng)安全功能。鐵路智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)主要功能示意圖如圖2所示。

2.1 貨主服務(wù)功能

（1）前臺(tái)受理。貨主通過鐵路貨票系統(tǒng)或到營(yíng)業(yè)大廳下單，營(yíng)業(yè)部獲取貨物訂單信息后上傳至鐵路智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)，平臺(tái)作為前臺(tái)對(duì)訂單信息進(jìn)行受理，將提貨信息下達(dá)到貨場(chǎng)內(nèi)作業(yè)班組和貨場(chǎng)外的分中心貨場(chǎng)，其中平臺(tái)各子系統(tǒng)模塊為貨場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)提供保障，并且平臺(tái)中所有信息可通過鐵路信息網(wǎng)上傳至京鐵云平臺(tái)。

（2）數(shù)據(jù)分析。鐵路智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)的運(yùn)營(yíng)中心，匯聚各個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析，針對(duì)不同貨主和角色解決貨場(chǎng)業(yè)務(wù)，將鐵路貨場(chǎng)的貨物倉(cāng)儲(chǔ)、視頻監(jiān)控、設(shè)備、人員、車輛等信息進(jìn)行可視化處理和展現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理和運(yùn)營(yíng)。

（3）一站式辦理。以業(yè)務(wù)場(chǎng)景、通用場(chǎng)景和具體的業(yè)務(wù)應(yīng)用形態(tài)來構(gòu)建貨場(chǎng)一站式運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，根據(jù)前期數(shù)據(jù)分析結(jié)果，針對(duì)不同貨主提供相應(yīng)的應(yīng)用視圖，設(shè)計(jì)個(gè)性化一站式辦理服務(wù)，解決貨主多元化服務(wù)需求，有效提高貨主服務(wù)水平，實(shí)現(xiàn)貨主服務(wù)智能化。

2.2 決策組織功能

（1）數(shù)據(jù)交互。數(shù)據(jù)交互是鐵路智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)的核心，也是平臺(tái)的數(shù)據(jù)支持，主要負(fù)責(zé)為各個(gè)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)交換與整合服務(wù)。通過對(duì)貨場(chǎng)的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行集成整合，利用數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)鐵路貨場(chǎng)的各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整合，統(tǒng)一規(guī)劃數(shù)據(jù)語言，通過平臺(tái)或已接入子系統(tǒng)應(yīng)用的數(shù)據(jù)集成接口，把對(duì)應(yīng)的源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，保存在平臺(tái)組件的相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，進(jìn)而為業(yè)務(wù)集成提供數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)分析存儲(chǔ)、通用工具、業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)等。

（2）決策分析。以貨運(yùn)站系統(tǒng)、貨票系統(tǒng)、票據(jù)電子化綜合應(yīng)用等貨運(yùn)生產(chǎn)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的大集中。通過大數(shù)據(jù)智能分析，提供裝卸分析、運(yùn)量分析、運(yùn)力分析、安全分析等，為貨場(chǎng)生產(chǎn)與管理提供多種類、多渠道的可視化信息服務(wù)與決策輔助手段；同時(shí)，結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果，計(jì)算生成最優(yōu)工作方案，合理分配作業(yè)計(jì)劃、作業(yè)任務(wù)，有效減輕貨運(yùn)人員的工作量，提高作業(yè)準(zhǔn)確度和安全性。

2.3 貨場(chǎng)管理功能

（1）貨場(chǎng)車輛管理。貨場(chǎng)車輛管理包括貨場(chǎng)車輛導(dǎo)引和預(yù)約排隊(duì)叫號(hào)管理2個(gè)功能。其中貨場(chǎng)車輛導(dǎo)引功能，是根據(jù)貨場(chǎng)入場(chǎng)車輛的屬性、預(yù)約排隊(duì)的順序，以及其提貨倉(cāng)庫(kù)的位置及庫(kù)門，結(jié)合精準(zhǔn)定位數(shù)據(jù)，在微信小程序端或APP端對(duì)入場(chǎng)承運(yùn)司機(jī)進(jìn)行園區(qū)地圖導(dǎo)航，并對(duì)每輛入場(chǎng)車輛進(jìn)行交通線路規(guī)劃，還可判斷該車輛是否在交通線路規(guī)劃范圍內(nèi)，對(duì)違規(guī)的車輛進(jìn)行系統(tǒng)語音電話提示；預(yù)約排隊(duì)叫號(hào)管理功能，是通過微信小程序端或APP端查詢排隊(duì)和預(yù)計(jì)裝貨的時(shí)間，使承運(yùn)人有效判斷和管理自己的承運(yùn)和待裝時(shí)間，從而在貨場(chǎng)及倉(cāng)庫(kù)管理人員、提貨貨主、承運(yùn)商調(diào)度員和承運(yùn)司機(jī)之間建立一套完整的系統(tǒng)溝通機(jī)制，提高溝通效率。

（2）資產(chǎn)管理。資產(chǎn)管理涵蓋從資產(chǎn)采購(gòu)、登記管理，到報(bào)廢的資產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控、報(bào)修、轉(zhuǎn)移調(diào)撥、處置直至報(bào)廢整個(gè)生命周期的管理。通過使用RFID掃描槍等移動(dòng)設(shè)備對(duì)資產(chǎn)掃描盤點(diǎn)，可以提高盤點(diǎn)效率；詳細(xì)記錄資產(chǎn)登記、錄入、轉(zhuǎn)借、報(bào)廢等歷史操作流程；設(shè)有操作日志，記錄使用人員的所有操作，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)管理操作有跡可查，防止不當(dāng)操作造成的不必要損失。

（3）設(shè)施管理。設(shè)施管理主要用于管理設(shè)備類型和設(shè)備卡片，管理設(shè)備日常點(diǎn)檢、調(diào)撥、維護(hù)及報(bào)廢工作。通過對(duì)企業(yè)維護(hù)制度進(jìn)行結(jié)構(gòu)化、標(biāo)準(zhǔn)化處理，形成知識(shí)型維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，建立設(shè)備點(diǎn)檢、保養(yǎng)、潤(rùn)滑“依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、自動(dòng)計(jì)劃、預(yù)先提醒、及時(shí)反饋”的PDCA閉環(huán)受控管理。

（4）人員管理。人員管理主要是提供人員基礎(chǔ)信息管理和校驗(yàn)通信服務(wù)等。人員基礎(chǔ)信息包括一卡通、身份證、工卡號(hào)及人臉圖像等。貨場(chǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用或第三方系統(tǒng)，可以通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的人臉信息來搜索人員實(shí)例的接口，獲取當(dāng)前對(duì)應(yīng)的人員信息，來校驗(yàn)通行的人臉是否可以通行當(dāng)前設(shè)施。如訪客從場(chǎng)外進(jìn)入貨場(chǎng)時(shí)，需提前在相關(guān)網(wǎng)站中進(jìn)行登記預(yù)約，預(yù)約成功后通過人臉識(shí)別進(jìn)入，工作人員則直接通過人臉識(shí)別系統(tǒng)直接進(jìn)入貨場(chǎng)。

（5）智能存儲(chǔ)管理。智能存儲(chǔ)管理主要包括智能儲(chǔ)物柜管理、智能檔案回轉(zhuǎn)柜管理、智能辦公用品管理柜管理3方面。其中智能儲(chǔ)物柜管理為智能人臉識(shí)別儲(chǔ)物柜，結(jié)合先進(jìn)的人臉面部識(shí)別生物技術(shù)，利用人臉面部特征作為儲(chǔ)物憑證，從而讓存取物品更快捷、更安全、更放心；智能檔案回轉(zhuǎn)柜管理是存放檔案的一種智能型存儲(chǔ)柜，可以實(shí)現(xiàn)從檔案的生產(chǎn)，入盒、上架、下架、借閱、歸還、銷毀等環(huán)節(jié)的閉環(huán)管理；智能辦公用品管理柜管理利用AI技術(shù)智能識(shí)別身份和領(lǐng)取物品，開柜自動(dòng)下單，關(guān)柜自動(dòng)結(jié)算，并將領(lǐng)取人的身份和領(lǐng)取物品等信息自動(dòng)登記，而信息也會(huì)自動(dòng)反饋到預(yù)算管理系統(tǒng)中，進(jìn)行預(yù)算跟蹤。

2.4 貨場(chǎng)安全功能

（1）綜合安防管理。通過平臺(tái)化的設(shè)計(jì)，采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)交換平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的無縫融合和一體化，提高系統(tǒng)可擴(kuò)展性，從而簡(jiǎn)化操作和提高管理效率。同時(shí)可針對(duì)不同的場(chǎng)景進(jìn)行智能化分析，提升貨場(chǎng)安防的效率和實(shí)用性，降低人員投入和勞動(dòng)強(qiáng)度，提升安防系統(tǒng)整體效率；利用周界監(jiān)控，對(duì)出入口、運(yùn)輸通道、裝卸點(diǎn)、倉(cāng)庫(kù)等區(qū)域全范圍無死角覆蓋管理，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)切換聯(lián)動(dòng)，提高可視化效果[8]。

（2）生產(chǎn)安全管理。通過視頻監(jiān)控，對(duì)貨場(chǎng)入場(chǎng)人、車、設(shè)備高精度定位，對(duì)不同的場(chǎng)景采用智能化分析應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)安全著裝監(jiān)測(cè)、貨運(yùn)人員值守監(jiān)測(cè)、庫(kù)區(qū)貨物異動(dòng)監(jiān)測(cè)、火災(zāi)及煙霧監(jiān)測(cè)等功能。其中安全著裝監(jiān)測(cè)，可以通過作業(yè)人員面部和安全帽的對(duì)比識(shí)別，快速檢測(cè)出作業(yè)人員是否有佩戴安全帽，及時(shí)提醒管理人員處理；貨運(yùn)人員值守監(jiān)測(cè)，是通過面部識(shí)別、面部跟蹤等精準(zhǔn)識(shí)別，與貨運(yùn)站系統(tǒng)進(jìn)行比對(duì)，判斷是否為專職人員；庫(kù)區(qū)貨物異動(dòng)監(jiān)測(cè)，是通過算法判斷是否存在貨物異動(dòng)、貨物跟蹤等情況，精準(zhǔn)識(shí)別貨物異常運(yùn)動(dòng)，及時(shí)向倉(cāng)庫(kù)管理人員發(fā)出提醒；火災(zāi)及煙霧監(jiān)測(cè)，可及時(shí)檢測(cè)出火苗煙霧，降低火災(zāi)損失。

3 結(jié)束語

鐵路智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)是對(duì)既有貨運(yùn)生產(chǎn)要素進(jìn)行充分的整合、優(yōu)化，以滿足現(xiàn)代物流基地運(yùn)輸組織和管理的功能需求，為貨主提供準(zhǔn)確、及時(shí)、安全、高品質(zhì)的物流服務(wù)，全面提高運(yùn)輸效率、貨運(yùn)管理水平和服務(wù)質(zhì)量。鐵路智能化貨場(chǎng)信息平臺(tái)的建設(shè)，有利于提高鐵路貨運(yùn)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，促使鐵路貨場(chǎng)向以市場(chǎng)為中心的城市物流配送中心模式轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)城市綜合物流體系整體效益最大化。未來，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)、5G網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，鐵路智能化貨場(chǎng)建設(shè)還需進(jìn)一步探索和完善，為鐵路運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益最大化、業(yè)務(wù)處理效率最大化提供支持。