中老鐵路客貨運輸一體化平臺總體架構研究

吳樺林，紀 偉，謝 鵬，張雅琴，李志鵬

（1.中鐵二院工程集團有限責任公司 通信信號設計研究院，成都 610031；2.中國鐵道科學研究院集團有限公司 電子計算技術研究所，北京 100081）

中老（中國—老撾）鐵路是泛亞鐵路中線的重要組成部分，鐵路全線都采用中國設備和中國標準，國外段與國內段鐵路網直接相連，實現了鐵路跨境的互聯(lián)互通。

為實現以客貨運輸需求為驅動的綜合運輸管控模式，將管控過程貫穿到中老鐵路調度、車務、客運、貨運、國際聯(lián)運的生產業(yè)務流程中，研究貫穿全流程的中老鐵路客貨運輸一體化平臺總體架構，旨在提高相關業(yè)務人員的工作效率和工作質量，實現中老鐵路信息系統(tǒng)的跨國互聯(lián)互通，提高數據資源的高效對接與共享，擴大中老鐵路業(yè)務應用場景，提升信息資源開發(fā)利用效率和綜合利用水平，發(fā)揮信息資源整體效能，更好地適應鐵路運量不斷增長的需求，同時，支撐旅客全過程、多元化的出行需求，集票務服務、乘客服務管理于一體，為中老鐵路創(chuàng)造新的經濟增長點和更多的社會效益。

1 總體架構

以“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一標準”為原則，中老鐵路客貨運輸一體化平臺總體架構采用分層設計思想，下層系統(tǒng)或設備為上層提供支持服務[1]，從設計層面促進各層自身的高內聚，降低各層之間的耦合度。該平臺總體架構，如圖1所示。

圖1 中老鐵路客貨運輸一體化平臺總體架構

這種設計使平臺的擴展性及可靠性得以提升，利于平臺的維護與迭代升級，當需要更換、擴容現場采集設備時，只需要在智能感知層替換、添加相關設備即可，而對其他層無需做任何變動，且對用戶也完全透明[2-3]。

1.1 智能感知層

智能感知層借助傳感器對物理世界進行識別、感知和信息采集，構建起基礎數據采集的物理網絡，該層將產生大量的基礎數據，這些數據精準記錄關鍵物體的狀態(tài)信息，為業(yè)務分析、智能決策提供支撐[4]。

1.2 智能傳輸層

智能傳輸層負責將數據高效準確地傳送到各對接系統(tǒng)，借助光纖高速傳輸信道，實現對各操作指令及數據的精準傳輸，作業(yè)效率和質量得以進一步提升[5]。

1.3 數據資源層

數據資源層實現對數據的采集及標準化整合，經過預處理后形成對應的存儲庫，為上層提供高質量數據服務，完成對數據資源的高效管理。結合中老鐵路客貨運輸實際需求，將主要業(yè)務場景分為營銷服務、運輸生產、綜合安全、經營管理、統(tǒng)計分析、運力資源等。

1.4 運輸生產支撐層

運輸生產支撐層依托主數據及大數據提供的數據資源服務，實現數據高效治理；依托地理信息服務，實現信息與業(yè)務的融合；依托數據挖掘、交互分析、機器學習等技術，實現數據智能分析。

1.5 智能應用層

智能應用層作為中老鐵路客貨運輸一體化平臺的應用實體，承擔著智能化解決策略的呈現與交互，基于運輸生產支撐層提供的各種服務，解決運輸一體化過程中的綜合、復雜、具有不確定性的問題[6]。

2 數據架構

中老鐵路客貨運輸一體化平臺數據架構采用統(tǒng)一的數據標準和數據模型[7]，該平臺數據架構如圖2所示。

圖2 中老鐵路客貨運輸一體化平臺數據架構

2.1 建設管理數據域

建設管理數據域包含建設項目、建設管理等數據模型，其數據涵蓋鐵路建設過程數據，以及其他以項目管理的方式進行的業(yè)務數據，因此，它擁有整個項目周期的管理數據，除了支撐項目完成后的管理運營外，還提供項目分析報告與決策支持。

2.2 運輸生產數據域

以客貨運輸為主線，包含物流、行車、運轉等運輸數據；以生產為核心，涵蓋安全、作業(yè)、檢修、施工等應用數據。

2.3 綜合安全數據域

涉及安全保障的各種數據，如監(jiān)測、監(jiān)控、防災、應急、安全管理等，為安全預警及分析決策提供數據支撐。

2.4 運力資源數據域

運力資源數據域包括運力資源基本信息、資源運用、檢修等數據模型。其數據涵蓋運力資源的整個生命周期，通過對運力資源的全生命周期管理，實現對資產的精細化管控。

2.5 基礎數據域

對中老鐵路客貨運輸一體化平臺中的通用數據進行梳理，建立涵蓋線路、機務、車務、工務、電務、供電、車站站點等信息的基礎數據域。

2.6 營銷服務數據域

圍繞營銷服務的中心目標，涵蓋客戶數據、合同數據，在交易過程中產生的交易數據和金融數據，以及產品數據和廣告數據，便于業(yè)務數據的拓展。

2.7 統(tǒng)計分析數據域

統(tǒng)計分析數據域包括客運統(tǒng)計、貨運統(tǒng)計、管控支持、決策支持等數據，涵蓋鐵路日常運營所產生的統(tǒng)計數據，也包括通過匯總、整合運營數據后，產生的分析數據。

2.8 經營管理數據域

結合經營管理理念，將辦公數據、人力數據、財務數據、物資數據等納入到該數據域中，實現對經營管理的全面感知與輔助決策。

3 技術架構

基于云架構的中老鐵路客貨運輸一體化平臺技術架構如圖3 所示。

圖3 中老鐵路客貨運輸一體化平臺技術架構

3.1 基礎設施即服務層

基礎設施即服務（IaaS，Infrastructure as a Service）層，提供計算機資源服務，通過虛擬化技術，為用戶提供網絡、計算與存儲服務，便于對資源的統(tǒng)一調度、運行與維護（簡稱：運維）和管理。

在IaaS 層中，遵循即用即付的方式為上層提供所需的各種計算、網絡及存儲資源，將傳統(tǒng)的基礎設施結構遷移并封裝，結合虛擬化技術，顯著降低硬件資源及維護成本，從而確保資源的高可用性。

3.2 平臺即服務層

平臺即服務（PaaS，Platform as a Service）層提供應用服務的運行和開發(fā)環(huán)境，實現應用部署簡單化、運維自動化，兼容多種框架和數據服務，具備更加融合的資源調度優(yōu)勢[8]。

PaaS 層提供了開發(fā)和部署的完整環(huán)境，平臺內置中間件、工具、組件等，借助PaaS 層，減少編碼時間，支持對應用程序的測試、部署和更新的全生命周期管理。

3.3 應用層

應用層主要涉及中老鐵路信息化建設的各項應用，如客票業(yè)務、貨運業(yè)務、調度業(yè)務等。依托IaaS 層和PaaS 層，實現對應用的高效開發(fā)和管理，為中老鐵路提供穩(wěn)定、安全可靠的信息化應用服務。

基于微服務架構的運輸管理體系和業(yè)務流程再造技術，借助IaaS 層、PaaS 層，以及包括Eureka、Ribbon 等的微服務組件，以微服務的方式提供與狀態(tài)無關的多實例服務，提供高可用、高并發(fā)、水平伸縮、灰度升級的應用運行管理能力[9]，實現不同專業(yè)間信息泛在感知與互聯(lián)共享、智能優(yōu)化調度和協(xié)同輔助運輸決策。

4 平臺功能

4.1 綜合調度

綜合調度功能包括綜合計劃編制、調度數據處理、客貨運調度管理、調度命令管理、車站作業(yè)管理、正晚點預測推送和多維度追蹤服務等。

4.2 客運管理

客運管理功能包括客票數據庫管理、網絡管理、代售點業(yè)務管理、票價計算、結算清分，以及相關業(yè)務的管理、分析、查詢、統(tǒng)計、預測、監(jiān)控等，以滿足客運營銷的需求。

4.3 貨運管理

貨運管理功能包括對貨運站、貨運營銷、貨票電子化及集裝箱運輸的管理，實現貨運調度管控一體化和車站生產一體化。

4.4 工務、電務、供電一體化運維

工務、電務、供電一體化運維功能包括對工務、電務、供電（簡稱：工電供）專業(yè)的檢測和監(jiān)測、智能運維及綜合巡檢等。

4.5 移動裝備管理

移動裝備管理功能包括機輛信息管理、貨車管理、機車遠程監(jiān)測與診斷、車輛運行安全監(jiān)測等。

4.6 建設管理

建設管理功能包括運輸調度管理、四電設備管理、聯(lián)調聯(lián)試數據集成、營業(yè)線施工管理、資料與交付管理等。

5 結束語

本文研究中老鐵路客貨運輸一體化平臺總體架構，實現綜合調度、客運管理、貨運管理、工電供一體化運維、移動裝備管理、建設管理等功能。該平臺利用微服務組件，使得服務資源利用最大化，降低信息系統(tǒng)開發(fā)和運維成本，提高系統(tǒng)迭代速度，滿足業(yè)務不斷變化的需求[10]。

客貨運輸一體化平臺總體架構已應用于中老鐵路工程中，實現了信息高效共享和業(yè)務綜合應用，極大地提升了信息系統(tǒng)的開發(fā)效率和運維效率，促進了信息的互聯(lián)互通，優(yōu)化了客貨運輸組織流程，滿足調度指揮、計劃編制精細化管理需要，為中老鐵路客貨運輸組織一體化建設和運輸服務水平的提升提供了技術支撐。