高鐵快運智能運營管理平臺系統(tǒng)分析與設計

王丹竹，梁曉慷，席江月

(1.中國鐵道科學研究院集團有限公司運輸及經(jīng)濟研究所，北京 100081；2.中國國家鐵路集團有限公司客運部，北京 100844)

高鐵快運服務憑借快速、安全、便捷、經(jīng)濟的特性，在快運快遞市場中具備較強的市場競爭力?！丁笆奈濉爆F(xiàn)代流通體系建設規(guī)劃》中明確提出，開展高鐵多樣式、大批量快件運輸試點，逐步構建多點覆蓋、靈活組織的鐵路(高鐵)快運服務網(wǎng)絡，推進高鐵快運與電商快遞等銜接融合[1]?！秶揖C合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》指出，推進交通與相關產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，發(fā)展航空快遞、高鐵快遞，推動郵件快件多式聯(lián)運[2]。從行業(yè)發(fā)展層面來看，要實現(xiàn)高鐵快運業(yè)與電商快遞業(yè)、航空快遞業(yè)的高度融合發(fā)展，離不開行業(yè)平臺層面的合作與信息化資源整合手段的支撐。從高鐵快運業(yè)自身發(fā)展來看，為保證高鐵快運產(chǎn)品的運輸時效和作業(yè)效率，提升高鐵快運貨源組織及運營管理的信息化、智能化水平，離不開現(xiàn)代信息技術和智能運營管理手段的應用[3]。因此，明確高鐵快運智能運營管理平臺建設需求，科學設計業(yè)務功能模塊、系統(tǒng)架構和網(wǎng)絡架構，提出盈利模式及建設路徑，對于推動高鐵快運業(yè)務信息化、智能化發(fā)展，實現(xiàn)業(yè)務運營提質(zhì)增效，具有重要的理論與現(xiàn)實意義。

1 高鐵快運智能運營管理需求分析

1.1 客戶需求特征分析

（1）快遞物流企業(yè)需求特征。以順豐速運有限公司、京東物流集團公司、中國郵政集團有限公司等為代表的快遞快運類物流企業(yè)，是高鐵快運的目標市場之一。此類客戶業(yè)務量占比較大，在服務類型、服務水平等方面有個性化服務要求。面向快遞物流企業(yè)提供高鐵快運服務，以“站到站”干線運輸為主，以及信息、咨詢、廣告、租賃、品牌許可等增值服務。

（2）電商企業(yè)客戶需求特征。電商企業(yè)客戶以淘寶(天貓)、京東、蘇寧易購、聚美優(yōu)品等為代表，其貨源主要為服裝、鞋帽、日化品、電器等電商貨物，以及需要冷鏈運輸?shù)纳r食品等[4]。面向電商企業(yè)提供高鐵快運服務，以“門到門”特色物流服務產(chǎn)品為主，除干線運輸服務外，還包括分揀、包裝、集裝、廣告、信息等增值服務。

（3）制造企業(yè)客戶需求特征。制造企業(yè)的貨源主要包括高精尖電子產(chǎn)品、汽車零部件、高端服飾、貴重品、醫(yī)療器械，以及血漿、疫苗等生物醫(yī)藥產(chǎn)品[5]。面向制造企業(yè)客戶提供高鐵快運服務，以“門到門”特色物流服務產(chǎn)品為主，兼具倉儲配送一體化服務需求，以及廣告、信息等增值服務。

1.2 貨源組織需求分析

（1）貨源集結(jié)需求。高鐵快運目標市場貨源為附加值高、運輸時效要求高、運費承擔能力較強的貨物，與大宗貨物相比，高附加值貨物的分布范圍較為分散，呈現(xiàn)小批量、多批次特征，貨源組織難度大[6]。要提升高鐵快運貨源組織的信息化、智能化水平，高鐵快運智能運營管理平臺應具備貨源及艙位發(fā)布、運力資源查詢、在線訂艙、在線交易等線上商務服務功能，為高鐵快運客戶及運營商的貨源組織，提供更加便捷高效的渠道和方式。

（2）集疏運車輛調(diào)度需求。與運輸組織靈活的公路運輸方式相比，高鐵快運單次運量較大，貨源集結(jié)和裝卸作業(yè)更為復雜，特別是依托專用裝備的大批量高鐵快運組織形式，對兩端集疏運要求較高，尤其是在客貨運車流量較大的場站及周邊進行短時間、大批量貨源集結(jié)作業(yè)時，集疏運車輛調(diào)度任務繁重。集疏運車輛智能調(diào)度，需要實時追蹤、監(jiān)控集疏運車輛位置、路徑，智能生成公路運輸車輛貨物配裝方案，并根據(jù)高鐵快運作業(yè)場所周邊道路實時路況，動態(tài)調(diào)整集疏運車輛路徑方案，最大限度保證高鐵快運貨物集結(jié)效率和公路運輸車輛及人員安全。

（3）智能配載需求。由于高鐵快運貨物集裝化程度不同、裝載方式不同，考慮到高速列車運行速度快，需按照嚴格標準對貨物進行配載、配裝，以保證貨物裝載后高速列車不超重、不偏重、不集重。智能貨物配裝系統(tǒng)是實現(xiàn)高鐵快運貨物智能配裝的重要支撐，能夠有效提升高速列車貨物配裝效率，保證運輸安全。

（4）客戶服務需求。高效、便捷的客戶服務是高鐵快運市場競爭力的重要體現(xiàn)。通過建立完善的客戶服務體系，充分吸引高鐵快運貨源，培育更高的客戶忠誠度，有效拓展市場范圍，對于推動高鐵快運高質(zhì)量發(fā)展具有重要作用。

1.3 運營管理需求分析

（1）運力資源管理需求。運力資源管理分為鐵路運力資源管理和公路運力資源管理。其中，鐵路運力資源主要包括高速列車及其快運裝備，公路運力資源主要是指承擔高鐵快運貨物集散任務的公路運輸車輛。鐵路運力資源管理主要提供高速列車車次、運輸能力、運輸方案、作業(yè)場所管理功能。公路運力資源管理包括對集疏運車輛的數(shù)量、屬性(公司)、牌號、型號、載重、容積、限行情況、車輛狀態(tài)、司機等進行管理。

（2）全程追蹤監(jiān)控管理需求。高鐵快運業(yè)務主要面向高附加值貨源，客戶對于運輸時效性、安全性要求高，實時掌握貨物運輸狀態(tài)非常必要。高鐵快運業(yè)務干線運輸服務需要依托高速列車完成，兩端接取送達服務需要依托公路運輸車輛完成。全程物流服務中，應積極利用北斗衛(wèi)星定位、視頻監(jiān)控、溫濕度傳感等技術裝備，實現(xiàn)實時追蹤、全程監(jiān)控。

（3）智能調(diào)度管理需求。智能調(diào)度管理是對運輸、倉儲、裝載、配送中車輛安排計劃的智能編制和輔助決策，對鐵路資源和公路集疏運車輛進行統(tǒng)一管理。智能調(diào)度系統(tǒng)可以解決傳統(tǒng)調(diào)度模式的缺陷，包括操作難度大、運力資源浪費、成本核算困難、核心競爭力不強等問題。通過智能調(diào)度系統(tǒng)，可以采用動態(tài)規(guī)劃算法等對海量調(diào)度任務進行優(yōu)化調(diào)整，以最小的綜合成本滿足物流需求。

（4）應急管理需求。應急管理涉及應急預案編制、應急物資管理、應急設備調(diào)度、風險預測預警等。通過數(shù)字孿生、模擬仿真、大數(shù)據(jù)分析與預測、數(shù)據(jù)挖掘、自動感知等技術手段，建立應急智能管理系統(tǒng)，對高鐵快運場站的生產(chǎn)作業(yè)、內(nèi)部設施和運輸車輛等設施設備、人員物資的突發(fā)事件進行處置，有效提升應急事件處理能力和效率，降低生命財產(chǎn)損失，提升事故預防能力和預測預警能力。

1.4 生產(chǎn)作業(yè)需求分析

（1）艙位智能配載管理需求。艙位智能配載系統(tǒng)可以實現(xiàn)貨物運單的新增、修改、刪除，對高鐵快運運載裝備的艙位進行智能編排，不僅能夠有效提升艙位管理效率，還可以通過系統(tǒng)校核驗證，充分保證艙位配重的科學性，防止超載、偏載、集重等情況發(fā)生，保證高速列車運行的安全性。智能配載系統(tǒng)亦可提供面向客戶企業(yè)的高鐵快運集裝箱(集裝器)智能配裝、智能檢測、智能監(jiān)測等服務，提升貨物裝載效率，降低運輸成本，保障運輸安全。

（2）裝卸作業(yè)管理需求。高鐵快運裝卸作業(yè)主要涉及高鐵快運列車的鐵路側(cè)站臺裝卸、公路運輸車輛的公路側(cè)站臺裝卸和倉儲暫存?zhèn)}庫中的庫內(nèi)裝卸作業(yè)[7]。面向鐵路側(cè)、公路側(cè)、倉庫內(nèi)的不同作業(yè)場景，高鐵快運智能運營管理平臺需要提供不同類型裝卸機械管理和高鐵快運集裝箱(集裝器)管理等服務功能，需要智能編制裝卸機械智能調(diào)度方案，編排作業(yè)計劃，實現(xiàn)高鐵快運集裝箱(集裝器)在多種場景下的自動化裝卸作業(yè)。

（3）安全防護管理需求。為充分確保作業(yè)人員和貨物安全，高鐵快運智能管理平臺需要提供安全防護管理功能，建立電子圍欄，防止人員和異物入侵，當未授權人員及異物出現(xiàn)在非安全區(qū)域時，及時提出警告和報警，防止危害發(fā)生。平臺應集成管理安全信息，包括道路安全、倉儲安全、辦公樓宇安全、公鐵側(cè)裝卸站臺安全等信息，通過傳感器、煙霧報警器、攝像頭、紅外監(jiān)測器等感知元器件，全面監(jiān)控高鐵快運作業(yè)場所的安全狀態(tài)。

（4）安全檢查需求。運輸安全是鐵路運輸服務的紅線和底線，高鐵快運業(yè)務以高速列車為載體，對于貨物運輸安全性要求極高。任何通過高鐵快運業(yè)務運輸?shù)呢浳?，都必須通過嚴格的安全檢查，充分保障運輸安全。

（5）倉儲暫存管理需求。智能倉儲管理是通過任務計劃驅(qū)動倉庫中的設施設備，包括智能AGV 搬運機器人、智能安檢系統(tǒng)、智能貨架、自動化堆垛機等，實現(xiàn)對高鐵快運集裝箱(集裝器)以及散裝貨物的自動化、智能化、無人化、少人化倉儲管理。倉儲作業(yè)內(nèi)容由自動化機器根據(jù)管理系統(tǒng)的程序指令自動執(zhí)行，貨物存放位置和機器裝卸搬運路徑都能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)化設計，有效提升倉儲管理效率和設施設備利用率，降低生產(chǎn)成本。

2 高鐵快運智能運營管理平臺總體方案

2.1 功能架構

高鐵快運智能運營管理平臺依托各種數(shù)據(jù)信息采集終端收集高鐵快運運營中的各類數(shù)據(jù)信息，通過數(shù)據(jù)分析中心對數(shù)據(jù)信息進行加工、處理、分析、輸出，將數(shù)據(jù)信息變成能夠指導高鐵快運業(yè)務運營的有效指令和決策依據(jù)。平臺宜采用模塊化設計思想進行研發(fā)設計，不同模塊之間可以并行設計研發(fā)，也可以針對特定的模塊根據(jù)業(yè)務需求靈活調(diào)整，快速升級?；诟哞F快運智能運營管理平臺設計需求分析，規(guī)劃設計客戶服務、運營管理和綜合服務三大功能模塊，高鐵快運智能運營管理平臺功能架構示意圖如圖1所示。

圖1 高鐵快運智能運營管理平臺功能架構示意圖Fig.1 Functional architecture of intelligent operation management platform for high speed railway express

（1）客戶服務功能模塊。面向快遞物流、電商平臺、制造企業(yè)等客戶的“站到站”“門到門”高鐵快運物流需求，設計滿足大批量、小批量及零散貨物的客戶服務功能，為客戶提供運力資源查詢、業(yè)務受理、在線結(jié)算、全程追蹤、咨詢投訴和幫助等服務功能，提升貨源組織便捷性及客戶服務質(zhì)量，拓展貨源吸引范圍。

（2）運營管理功能模塊。面向高鐵快運運營主體的運營管理及生產(chǎn)作業(yè)需求，為提升貨源組織能力和公路車輛調(diào)度能力，設計貨源發(fā)布、車源發(fā)布、公路車輛調(diào)度等功能模塊[8]。為實現(xiàn)高鐵快運作業(yè)區(qū)的生產(chǎn)作業(yè)自動化、智能化，平臺提供作業(yè)區(qū)智能管理功能，包括智能箱管(高鐵快運專用集裝箱、集裝器)、智能配載、智能裝卸和安全防護功能。為提升運力資源管理及辦公效率，設計鐵路、公路等運力資源管理模塊和支持辦公自動化及智能樓宇管理的智能辦公模塊。

（3）綜合服務功能模塊。面向高鐵快運客戶在物流延伸及配套服務方面的需求，為緩解長期合作客戶在流動資金方面的壓力，向其提供月結(jié)運費、運費貸等服務。為拓展物流延伸服務，向平臺用戶提供保險理賠、倉庫租賃、數(shù)據(jù)分析、信息查詢等服務。

2.2 系統(tǒng)架構

高鐵快運智能運營管理平臺為用戶提供業(yè)務管理、作業(yè)區(qū)管理和客戶服務等功能，綜合應用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動通信、云計算、人工智能等信息處理技術，實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)匯集、智能數(shù)據(jù)分析，支撐精細化業(yè)務管理。平臺系統(tǒng)架構自下而上包括采集層、傳輸層、存儲層、處理層、應用層和服務層。高鐵快運智能運營管理平臺系統(tǒng)架構示意圖如圖2所示。

圖2 高鐵快運智能運營管理平臺系統(tǒng)架構示意圖Fig.2 System architecture of intelligent operation management platform for high speed railway express

2.3 網(wǎng)絡架構

根據(jù)高鐵快運運營模式不同，各合作主體之間的協(xié)作模式有所差別。高鐵快運智能運營管理平臺的網(wǎng)絡架構部署應根據(jù)高鐵快運運營模式進行靈活調(diào)整和個性化設置。鐵路局集團公司或鐵路快運企業(yè)是高鐵快運業(yè)務的承運人，社會物流企業(yè)是高鐵快運業(yè)務的主要合作伙伴和參與主體。根據(jù)高鐵快運智能運營管理平臺的數(shù)據(jù)量、訪問量不同，可以分層設計主服務和子服務器，部署于不同主體的生產(chǎn)區(qū)域，使用子服務器分擔主服務器的數(shù)據(jù)處理壓力。高鐵快運智能運營管理平臺網(wǎng)絡架構示意圖如圖3所示。

圖3 高鐵快運智能運營管理平臺網(wǎng)絡架構示意圖Fig.3 Network architecture of intelligent operation management platform for high speed railway express

3 高鐵快運智能運營管理平臺盈利模式及建設路徑

3.1 運營主體

鐵路運輸企業(yè)是高鐵快運業(yè)務的經(jīng)營主體，也是高鐵快運服務的承運人。為實現(xiàn)高鐵快運智能運營管理平臺的良性發(fā)展，平臺運營主體可以是鐵路運輸企業(yè)或合資運營管理公司。積極引入社會物流企業(yè)、物流地產(chǎn)企業(yè)、投資企業(yè)、IT 企業(yè)、專業(yè)管理團隊等外部資源，不僅能為研發(fā)高鐵快運智能運營管理平臺提供技術支撐和經(jīng)濟支持，確保其順利實施應用，而且有利于依托專業(yè)的運營管理團隊，穩(wěn)步拓展高鐵快運智能運營管理平臺業(yè)務范圍，實現(xiàn)科學管理和市場化運作，最大限度發(fā)揮資源集成優(yōu)勢，推動高鐵快運業(yè)務良性發(fā)展[9]。

3.2 盈利模式

高鐵快運智能運營管理平臺的經(jīng)營收入主要包括以下幾個方面。一是會員費收入。高鐵快運智能運營管理平臺可以采用會員制管理模式，用戶注冊后，可根據(jù)服務需要選擇是否付費成為會員，以獲得所需的服務內(nèi)容及操作權限。二是服務費收入。用戶使用倉庫租賃、車貨匹配、在線訂艙、保險服務、信息服務等功能時，需要根據(jù)服務內(nèi)容繳納相應的服務費用。三是信息傳播收入。用戶或外部企業(yè)，在使用廣告、宣傳等信息傳播服務功能時，需要繳納相應的服務費用。四是資源租賃收入?？蛻羝髽I(yè)需要依托高鐵快運智能運營管理平臺進行企業(yè)自身的貨源組織、客戶關系管理、智能辦公服務時，需要繳納服務租賃費用。

3.3 建設路徑

高鐵快運智能運營管理平臺建設難以一蹴而就，應遵循“統(tǒng)一規(guī)劃、逐步開發(fā)、分步實施”的基本原則，根據(jù)高鐵快運業(yè)務發(fā)展需要邊研發(fā)、邊應用。一方面，在平臺規(guī)劃建設過程中，交通及鐵路管理部門、地方政府、鐵路局集團公司、鐵路快運企業(yè)、社會快遞物流企業(yè)、投資企業(yè)、信息化企業(yè)等多元主體，需要統(tǒng)籌協(xié)同、全面合作，從頂層設計、業(yè)務發(fā)展、平臺規(guī)劃、建設研發(fā)、決策部署、運營管理、發(fā)展戰(zhàn)略等方面，堅持一張藍圖繪到底，避免銜接斷鏈或重復工作[10]。另一方面，在平臺落地實施過程中，鐵路局集團公司、鐵路快運企業(yè)、社會物流企業(yè)以及平臺運營公司等重要參與主體，需要積極發(fā)揮各自優(yōu)勢，專業(yè)化經(jīng)營，科學發(fā)展，充分發(fā)揮高鐵快運智能運營管理平臺的社會效益和經(jīng)濟效益，為推動高鐵快運物流發(fā)展提供良好的支撐作用。

4 結(jié)束語

高鐵快運業(yè)務對于充分利用高速鐵路運力資源、路網(wǎng)能力，提升鐵路快運業(yè)務水平和運輸收入，具有積極意義。規(guī)劃建設高鐵快運智能運營管理平臺，能夠為高鐵快運業(yè)與電商快遞業(yè)、航空物流業(yè)融合發(fā)展提供基礎支撐，促進形成以高鐵快運新業(yè)態(tài)為核心的高鐵物流生態(tài)圈，將高鐵物流鏈與地方產(chǎn)業(yè)鏈、企業(yè)供應鏈深度結(jié)合，推動降低快遞快運業(yè)物流成本，助力實現(xiàn)物流行業(yè)綠色、高效、可持續(xù)發(fā)展。