基于區(qū)塊鏈技術(shù)的浩吉鐵路集疏運服務(wù)應(yīng)用方案研究

屈 平，李志鵬

（1.浩吉鐵路股份有限公司，北京 100071；2.中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計算技術(shù)研究所，北京 100081）

浩吉（浩勒報吉—吉安）鐵路連接內(nèi)蒙古自治區(qū)、陜西、甘肅、寧夏能源“金三角”地區(qū)與湖南、四川、江西等華中地區(qū)，全線正線長1814 km，是“北煤南運”新的國家戰(zhàn)略運輸通道[1-2]。浩吉鐵路的煤炭運輸對加速西部地區(qū)資源開發(fā)，保障湖南、四川、江西等華中地區(qū)能源供應(yīng)具有重要意義。

數(shù)字化、智能化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，給浩吉鐵路信息化建設(shè)提供了技術(shù)保障。目前，對浩吉鐵路信息化的研究主要集中在系統(tǒng)建設(shè)方面，如李平等人[3]針對浩吉鐵路的業(yè)務(wù)需求特點，研究并應(yīng)用了智能鐵路大腦平臺，實現(xiàn)了浩吉鐵路的基礎(chǔ)設(shè)施運營維護(hù)和綜合安全分析等功能；謝鵬等人[4]研究了浩吉鐵路信息化系統(tǒng)的總體架構(gòu)?，F(xiàn)有的信息化系統(tǒng)對浩吉鐵路內(nèi)部業(yè)務(wù)協(xié)作帶來極大便捷，但缺乏對浩吉鐵路集疏運體系的相關(guān)研究。

當(dāng)前，浩吉鐵路貨物集疏運（聚集，疏散，運輸）過程中仍存在著許多問題。例如，貨主無法通過既有平臺獲取貨物全程物流信息，缺乏對線上、線下信息的有效整合[5]；此外，集疏運企業(yè)（煤耗企業(yè)、聯(lián)運企業(yè)、金融機(jī)構(gòu)和產(chǎn)煤企業(yè)等）之間的業(yè)務(wù)協(xié)作存在著信息孤島、履約風(fēng)險不可控等弊端，造成企業(yè)間數(shù)字化斷裂，跨企業(yè)交流緩慢等問題。由此，推動浩吉鐵路集疏運全過程信息的公開、透明、安全，加強(qiáng)企業(yè)間信息溝通，實現(xiàn)集疏運各環(huán)節(jié)無縫銜接至關(guān)重要[6]。

區(qū)塊鏈技術(shù)能夠在保障信息安全的基礎(chǔ)上實現(xiàn)信息共享，因此，本文依托區(qū)塊鏈技術(shù)，研究浩吉鐵路集疏運服務(wù)應(yīng)用方案，旨在為浩吉鐵路及其集疏運提供可靠、高效、智能的運單、合同等交易數(shù)據(jù)的存證與共享查詢方式。

1 區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈技術(shù)起源于2008年，是比特幣的底層技術(shù)支撐[7]。它是一種分布式賬本記錄技術(shù)，能夠以安全、透明、去中心化、高效和低成本的方式記錄交易信息[8]。區(qū)塊鏈的共識機(jī)制，使浩吉鐵路集疏運企業(yè)等參與方都可充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點，打通企業(yè)間的信息壁壘，實現(xiàn)物流過程信息的透明性和真實性，提高企業(yè)的風(fēng)險控制能力；可消除對可信中介方的依賴，使上下游的物流企業(yè)加強(qiáng)對彼此的信任；同時，也能避免因網(wǎng)絡(luò)攻擊造成的信息系統(tǒng)癱瘓。

從發(fā)展歷程來看，區(qū)塊鏈應(yīng)用可分為3個階段：數(shù)字貨幣，可編程金融，多領(lǐng)域應(yīng)用[9]；按照網(wǎng)絡(luò)部署方式的不同，區(qū)塊鏈可分為公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈[10]。表1給出了3種區(qū)塊鏈類型在參與節(jié)點、記賬人、交易速度、中心化程度、容錯率、加入機(jī)制和適用領(lǐng)域方面的對比。

表1 區(qū)塊鏈指標(biāo)對比

從表1中可以看出，公有鏈弱化了參與節(jié)點限制、交易速度等性能，而私有鏈中心化程度最高，并且具備更好的性能。相較而言，聯(lián)盟鏈在中心化程度和性能之間作了平衡。

聯(lián)盟鏈只針對某一特定群體，內(nèi)部指定多個預(yù)選節(jié)點為記賬人，每個數(shù)據(jù)塊的生成由所有預(yù)選節(jié)點共同決定，適用于跨行業(yè)、跨部門的協(xié)作。因此，本文選取聯(lián)盟鏈構(gòu)建浩吉鐵路集疏運服務(wù)應(yīng)用方案，以浩吉鐵路為盟主（發(fā)起者），由其集疏運成員節(jié)點共同維護(hù)，聯(lián)盟鏈成員須經(jīng)過盟主授權(quán)后才能加入。

2 集疏運服務(wù)應(yīng)用方案

本文根據(jù)浩吉鐵路多式聯(lián)運和四流合一的規(guī)劃，依托區(qū)塊鏈技術(shù)，設(shè)計了以浩吉鐵路為核心的集疏運服務(wù)應(yīng)用方案，如圖1所示。

圖1 集疏運服務(wù)應(yīng)用方案

（1）浩吉鐵路作為聯(lián)盟鏈盟主，可將電子運單、物流狀態(tài)、合同信息等信息上鏈，與其共同完成多式聯(lián)運任務(wù)的其他聯(lián)運企業(yè)可通過區(qū)塊鏈進(jìn)行運輸對接，聯(lián)盟鏈中的各個企業(yè)可實現(xiàn)對貨物的全程追蹤。

（2）作為浩吉鐵路的上游，產(chǎn)煤企業(yè)通過浩吉鐵路及其他聯(lián)運企業(yè)將貨物運送至煤耗企業(yè)，產(chǎn)煤企業(yè)與煤耗企業(yè)均將采購合同、訂單信息上鏈，完成相應(yīng)信息共享。此外，產(chǎn)煤企業(yè)將應(yīng)收賬款信息上鏈，耗煤企業(yè)可根據(jù)收款信息支付款項。在此過程中，企業(yè)可通過聯(lián)盟鏈獲取第三方金融機(jī)構(gòu)的借貸信息、賬戶清算中央銀行會計集中核算系統(tǒng)（簡稱：ABS）相關(guān)信息等，自行選擇付款方式。

（3）浩吉鐵路集疏運企業(yè)間通過區(qū)塊鏈實現(xiàn)多方電子合同、多方貨物追蹤、智能合約清算、可信票據(jù)流轉(zhuǎn)融資、多方共享賬本和多方安全數(shù)據(jù)合作，逐步實現(xiàn)貨運信息的跨機(jī)構(gòu)唯一貨運賦碼、貨單電子身份、電子運單全程無縫流通，進(jìn)行綠色暢行物流單實施方案。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 四流協(xié)同的運輸服務(wù)模式

浩吉鐵路集疏運服務(wù)應(yīng)用方案圍繞電子運單，展開包含信息流、資金流、商貿(mào)流和物流的四流協(xié)同，實現(xiàn)貨物運輸、貨運票據(jù)的全程電子化、無紙化流轉(zhuǎn)，提高了運輸安全系數(shù)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)木珳?zhǔn)性。在區(qū)塊鏈技術(shù)的支持下，浩吉鐵路與產(chǎn)煤企業(yè)、聯(lián)運企業(yè)、煤耗企業(yè)和金融機(jī)構(gòu)之間的多流協(xié)作過程主要分為3個階段，如圖2所示。

圖2 四流協(xié)同的運輸服務(wù)模式

第1階段：以電子運單為基礎(chǔ)，打通營銷平臺和貨運平臺?？蛻艨赏ㄟ^多種方式提報運輸需求，包括手動錄入、合同直接轉(zhuǎn)換、Excel導(dǎo)入和歷史記錄轉(zhuǎn)換等方式；為貨物運輸需求量大的客戶提供運輸需求與生產(chǎn)系統(tǒng)的對接方式，可實現(xiàn)運輸需求的直接提報；實現(xiàn)貨運票據(jù)的全程電子化、無紙化流轉(zhuǎn)，提高了運輸安全系數(shù)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)木珳?zhǔn)性；客戶可查詢承運貨物的在途位置、貨物狀態(tài)、運行軌跡以及預(yù)計到達(dá)時間等信息。

第2階段：以電子合同和運單為基礎(chǔ)，實現(xiàn)多式聯(lián)運。對客戶簽署的電子合同（主要包括煤炭運輸合同和商貿(mào)交易合同）進(jìn)行管理，管理過程涉及合同的生成、加蓋電子簽章、查詢、打印、存檔等；對履行關(guān)鍵時間節(jié)點進(jìn)行智能提醒，以確保合同的有效執(zhí)行；構(gòu)建多式聯(lián)運平臺，為客戶提供浩吉鐵路+水運的運輸方案，對接鐵水聯(lián)運儲煤基地信息平臺，實現(xiàn)鐵水聯(lián)運；逐步實現(xiàn)多種運輸方式的聯(lián)運，托運、承運一單完成，實現(xiàn)多種運輸主體信息的互聯(lián)互通和業(yè)務(wù)的無縫對接。

第3階段：基于電子合同、運單等鏈上沉淀數(shù)據(jù)，實現(xiàn)金融和商貿(mào)交易服務(wù)。展示煤炭商貿(mào)交易的相關(guān)資訊，為客戶進(jìn)行煤炭買賣交易提供信息支撐；根據(jù)客戶抵押給浩吉公司的煤炭抵押合同，提供放款、還款等金融服務(wù)；客戶將浩吉鐵路運輸服務(wù)產(chǎn)生的保單抵押給保險公司，按照保單現(xiàn)金價值的一定比例獲得資金。

3.2 基于共享賬本的多方數(shù)字化協(xié)同

在貨物運輸過程中，以分布式共享賬本的方式實現(xiàn)跨機(jī)構(gòu)可信數(shù)據(jù)存儲，構(gòu)建多機(jī)構(gòu)合作的統(tǒng)一賬本，如圖3所示。

圖3 基于共享賬本的多方數(shù)字化協(xié)同

（1）運單生成與確認(rèn)。當(dāng)浩吉鐵路生成運單及支付信息后，將運單號、車號、發(fā)到站等數(shù)據(jù)上傳至區(qū)塊鏈中，外部協(xié)作方如產(chǎn)煤企業(yè)、煤耗企業(yè)等可查看基本運單信息，確認(rèn)運費、完成支付，并將支付狀態(tài)同步至共享賬本中。

（2）運費確認(rèn)及運單跟蹤。浩吉鐵路收到款項確認(rèn)后即可安排發(fā)貨，并對物流信息進(jìn)行更新，在聯(lián)盟鏈中的浩吉鐵路集疏運企業(yè)均可通過共享賬本查看運單狀態(tài)，進(jìn)行貨物追蹤。

（3）領(lǐng)貨及運費清算。貨物到達(dá)后，浩吉鐵路或其他聯(lián)運企業(yè)的工作人員通過電子憑證進(jìn)行貨物內(nèi)交付，更新運單狀態(tài)，煤耗企業(yè)可獲取電子領(lǐng)貨憑證，進(jìn)行掃碼領(lǐng)貨。浩吉鐵路在進(jìn)行運費清算時，更新運單金融跟蹤信息，如保險狀態(tài)、機(jī)構(gòu)名稱等信息，外部協(xié)作方可在區(qū)塊鏈獲取相關(guān)信息，進(jìn)行清算、融資、保險理賠等操作。

4 結(jié)束語

本文針對浩吉鐵路集疏運過程中存在的問題，依托區(qū)塊鏈技術(shù)，設(shè)計了浩吉鐵路集疏運服務(wù)應(yīng)用方案。在保證信息透明性、企業(yè)安全性的基礎(chǔ)上，打通以浩吉鐵路為核心的上游產(chǎn)煤企業(yè)和下游煤耗企業(yè)的信息壁壘，實現(xiàn)商流、信息流、物流、資金流的四流協(xié)同，增強(qiáng)了企業(yè)間的信任，并提高了企業(yè)間的協(xié)作效率。下一步，將探究區(qū)塊鏈技術(shù)在鐵路貨物運輸更多場景下（如集裝箱運輸）應(yīng)用的可行性，尋求更有前景的應(yīng)用方案。