王 軍

（中國鐵路總公司 科技和信息化部，北京 100844）

鐵路貨運作業(yè)組織中使用了運單、貨票、列車編組順序表（運統(tǒng)一）、貨運記錄等20多種紙質(zhì)票據(jù)，涉及貨運、車務、車輛、機務等運輸生產(chǎn)作業(yè)過程和統(tǒng)計、收入、財務等相關業(yè)務。隨著信息技術的進步，紙張票據(jù)的使用問題也日益凸顯，主要表現(xiàn)在：（1）無法優(yōu)化客戶的托運和領貨手續(xù)；（2）從鐵路內(nèi)部生產(chǎn)方面來看，各作業(yè)環(huán)節(jié)間傳遞紙質(zhì)票據(jù)，不能更好地優(yōu)化流程，提高效率；（3）車站作業(yè)仍依賴紙質(zhì)票據(jù)，部分票據(jù)雖然已電子化，但是數(shù)據(jù)采集不及時、不準確，未實時上報，數(shù)據(jù)與現(xiàn)場實際不符，數(shù)據(jù)質(zhì)量差，無法共享使用；（4）各專業(yè)系統(tǒng)分別建設，同一崗位在多個系統(tǒng)中多次采集，重復勞動，信息填記缺乏卡控，容易引起誤填誤改[1]。因此，實施貨運票據(jù)電子化是鐵路適應運輸市場信息化的迫切需要，也是鐵路提高運輸效率和效益的迫切需要。

1 貨運票據(jù)電子化可行性分析

1.1 應用基礎

前期多年信息化建設奠定了應用基礎。鐵路貨運票據(jù)電子化研究多年，早期因車站級系統(tǒng)覆蓋不夠，功能不足，電子化難于實施。進幾年，對外，貨運電商已經(jīng)實現(xiàn)了面向客戶的運輸需求受理；對內(nèi)，貨運站安全監(jiān)控和管理系統(tǒng)已經(jīng)逐步在全路推廣使用，實現(xiàn)了貨運作業(yè)的全流程信息采集[2]；此外，運輸信息集成平臺的建設和應用，實現(xiàn)了各專業(yè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和共享交換。信息系統(tǒng)的不斷完善，具備了票據(jù)電子化的應用基礎[3]。

1.2 信息通道

網(wǎng)絡擴容建設提供了信息通道。近幾年，各鐵路局不斷提升車站到鐵路局的網(wǎng)絡通道能力，為車站級作業(yè)系統(tǒng)及時獲取電子票據(jù)信息提供了網(wǎng)絡基礎，取消紙質(zhì)票據(jù)成為可能。

1.3 符合鐵路信息化總體規(guī)劃要求

基于運輸信息集成平臺實現(xiàn)各專業(yè)系統(tǒng)的信息互聯(lián)和信息采集功能整合，實現(xiàn)信息一點采集、全路共享。同時，運輸信息集成平臺的升級改造，是一體化信息集成平臺建設的重要組成部分，符合鐵路信息化總體規(guī)劃的要求[4]。

2 貨運票據(jù)電子化的建設目標

2.1 實現(xiàn)作業(yè)環(huán)節(jié)全覆蓋的電子票據(jù)信息采集和應用

所有貨運票據(jù)均使用電子格式，取消手工填記，實現(xiàn)貨運組織和運輸全過程作業(yè)電子化，將票據(jù)電子格式細分到相關作業(yè)信息系統(tǒng)，明確信息采集崗位和作業(yè)要求，制定采集電子票據(jù)信息規(guī)范。各作業(yè)崗位均可利用系統(tǒng)提取所需電子票據(jù)信息，實現(xiàn)全面應用。

2.2 實現(xiàn)全生命周期電子票據(jù)管理，實時隨車傳遞

對電子票據(jù)的生成、補填、訂正、關聯(lián)、傳遞、保存、銷毀進行全生命周期、全方位管理。取消主要紙質(zhì)貨運票據(jù)隨車傳遞。技術作業(yè)需要獲取票據(jù)信息時，用車次、車號、箱號等條件從系統(tǒng)獲取，實現(xiàn)信息隨車傳遞。

2.3 提高為客戶服務能力，提供電子領貨服務

托運人可通過系統(tǒng)終端、互聯(lián)網(wǎng)或手機應用程序（APP），方便快捷地辦理貨物托運、追蹤查詢、電子交付等業(yè)務，取消紙質(zhì)領貨憑證。

3 鐵路電子貨運票據(jù)管理系統(tǒng)設計

3.1 系統(tǒng)架構

貨運票據(jù)在發(fā)站產(chǎn)生后，運輸途中各鐵路局作業(yè)車站均需要訪問經(jīng)過本站重車的票據(jù)。信息存儲可以有3種方式：（1）分散存儲在發(fā)局，優(yōu)點是節(jié)約存儲資源，因鐵路網(wǎng)絡星型結構，跨鐵路局訪問會引起鐵路局到鐵路總公司（簡稱：總公司）間網(wǎng)絡訪問量增加多倍，也不利于總公司大數(shù)據(jù)分析；（2）集中存儲在總公司，利用鐵路局現(xiàn)有設備做短時間暫存，優(yōu)點是節(jié)約資源，訪問快速，缺點是總公司系統(tǒng)長時間失效，影響列車接入局提取數(shù)據(jù)；（3）各鐵路局有作業(yè)的都存儲，優(yōu)點是車站訪問系統(tǒng)失效率低，缺點是會造成信息大量重復存儲。

綜合考慮，可以采用新增影像數(shù)據(jù)和實時現(xiàn)車數(shù)據(jù)一級存儲，鐵路局利用既有資源做短時間緩存的設計方案。

（1）采用基于云計算技術的總公司集中架構[5]，升級既有貨票系統(tǒng)為鐵路電子貨運票據(jù)管理系統(tǒng)，完善既有運輸信息集成平臺，平臺作為規(guī)劃中一體化信息集成平臺的一部分，在總公司存儲電子貨運票據(jù)和照片資料以及實時動態(tài)現(xiàn)車信息，提供相關信息的查詢服務，支撐運輸生產(chǎn)。

（2）總公司設計兩個數(shù)據(jù)處理中心，兩個數(shù)據(jù)中心同時工作，各有側(cè)重，單個數(shù)據(jù)中心故障或維護時另一個數(shù)據(jù)處理中心接替暫停處理的中心業(yè)務，降級運行，不停止（或短時間停止）對全路服務，支撐全路業(yè)務不間斷運行，行車途中需要訪問數(shù)據(jù)時，直接到總公司提取數(shù)據(jù)；

（3）各專業(yè)系統(tǒng)做功能適應性改造，不做架構性改造，將各自作業(yè)產(chǎn)生的電子單據(jù)實時經(jīng)鐵路局上傳總公司，在鐵路局設票據(jù)數(shù)據(jù)緩存區(qū)，現(xiàn)車系統(tǒng)訪問總公司票據(jù)異常時，可訪問存放在鐵路局的緩存區(qū)數(shù)據(jù)；

（4）鐵路局緩存數(shù)據(jù)缺失時，貨運業(yè)務可暫緩操作，行車業(yè)務可依據(jù)接收確報進行技術作業(yè)，確報也缺失時，可向后方站查詢，傳真紙質(zhì)運統(tǒng)一、運統(tǒng)一乙，應急錄入系統(tǒng)；

（5）依托一體化信息集成平臺（運輸信息集成），提供數(shù)據(jù)共享交換和數(shù)據(jù)查詢服務。

系統(tǒng)架構如圖1所示。

總公司集中架構屬于集中式系統(tǒng)架構，所有信息交互均在總公司級完成，需要較高的帶寬滿足數(shù)據(jù)傳輸需求。并且，為保證總公司級系統(tǒng)的訪問安全，需要在鐵路局增加支持站段到總公司訪問的服務代理應用。

3.2 邏輯架構設計

邏輯架構如圖2所示。

（1）用戶層

用戶主要通過互聯(lián)網(wǎng)和鐵路網(wǎng)絡訪問鐵路貨運票據(jù)電子化服務。包括外部客戶、內(nèi)部各作業(yè)崗位和管理崗位用戶。

圖1 鐵路電子貨運票據(jù)管理系統(tǒng)架構

圖2 鐵路電子貨運票據(jù)管理系統(tǒng)邏輯架構

（2）接入層

面向客戶提供基于PC、手持設備的服務功能，連接高拍儀、身份證識別器、簽字平板電腦等接入層應用。

（3）業(yè)務層

面向客戶和各作業(yè)崗位的業(yè)務，提供從客戶提出受理需求到完成整合運輸過程，以及內(nèi)部作業(yè)所需要的業(yè)務服務。

（4）應用層

部署在總公司，實現(xiàn)各業(yè)務對票據(jù)的電子化處理，基于票據(jù)電子化條件的后續(xù)作業(yè)處理，以及系統(tǒng)服務自身的管理功能。

（5）數(shù)據(jù)層

實現(xiàn)電子票據(jù)、車輛票據(jù)動態(tài)以及影像化資料的存儲、組包、關聯(lián)、檢索、加密等。

3.3 技術架構設計

技術架構圖如圖3所示。

（1）網(wǎng)絡層采用負載均衡、傳輸加密、文件傳輸協(xié)議（FTP）等技術[6]。

（2）數(shù)據(jù)存儲層采用關系型數(shù)據(jù)庫、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、文件存儲（NAS）等技術[7]。

（3）數(shù)據(jù)傳輸層采用消息隊列、RESTFul、Json等技術。

（4）應用服務層系統(tǒng)應用組件以Spring為核心，以模型–視圖-控制器（MVC）模式進行系統(tǒng)各層級的劃分。以SpringMVC作為控制層，以JDBCTemplate作為數(shù)據(jù)訪問層，以Json作為內(nèi)外網(wǎng)交互的數(shù)據(jù)傳輸格式。

3.4 數(shù)據(jù)訪問設計

（1）總公司級

第1數(shù)據(jù)處理中心承擔數(shù)據(jù)接收處理電子票據(jù)和提供票據(jù)查詢服務，第2數(shù)據(jù)處理中心承擔實時現(xiàn)車信息接收處理和提供現(xiàn)車查詢服務。雙中心間采用基于數(shù)據(jù)庫日志的同步軟件，同步延遲約10 s[8]。

應用服務器按集群設計，采用域名技術解析服務器地址，總公司進行運維時可更改域名指向，數(shù)據(jù)庫服務器運維時，采用批量動態(tài)修改應用服務器訪問數(shù)據(jù)庫的連接參數(shù)。

（2）鐵路局級

圖3 鐵路電子貨運票據(jù)管理系統(tǒng)技術架構

鐵路局級應用按集群設計，應用更新時逐個節(jié)點更新，保持不停機。鐵路局級應用默認為代理模式，調(diào)用總公司級應用服務器，并將訪問結果在鐵路局緩存同時反饋給車站級應用，訪問總公司失敗后，讀取鐵路局數(shù)據(jù)緩存區(qū)。

（3）車站級

各業(yè)務系統(tǒng)采用統(tǒng)一的服務接口查詢票據(jù)和現(xiàn)車數(shù)據(jù)。根據(jù)列車車次獲取運統(tǒng)一信息；根據(jù)車號獲取車輛空重狀態(tài)；根據(jù)單據(jù)號碼查詢單據(jù)，根據(jù)封套里的單據(jù)目錄查詢每批貨物單據(jù)目錄，根據(jù)每批單據(jù)目錄查詢具體票據(jù)信息和圖像；作業(yè)人員根據(jù)崗位職責查詢數(shù)據(jù)。

4 實施策略

采用統(tǒng)籌規(guī)劃，統(tǒng)一設計，先易后難，分步實施的策略。

（1）統(tǒng)籌規(guī)劃計算資源配置。貨運票據(jù)電子化涉及功能改造和數(shù)據(jù)集中，采用云平臺管理技術，將計算資源統(tǒng)一管理，按需調(diào)配，動態(tài)調(diào)整。

（2）統(tǒng)一設計應用規(guī)范。涉及貨物運輸?shù)母鱾€環(huán)節(jié)，相互間數(shù)據(jù)交互復雜，規(guī)范數(shù)據(jù)和應用接口，功能統(tǒng)一設計，數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲，避免數(shù)據(jù)重復對接，規(guī)范各異。

（3）對現(xiàn)存多版本系統(tǒng)，總公司發(fā)布接口規(guī)范，通過接口規(guī)范交換數(shù)據(jù)。鐵路局也可以選擇實施過程中采用統(tǒng)一軟件的方式。

（4）完成新貨運票據(jù)格式的設計，并在全路先期使用，暫不取消紙質(zhì)票據(jù)，相關應用系統(tǒng)適配新老兩種票據(jù)格式，待舊票據(jù)完全取消后，可以在部分線路試點取消紙質(zhì)票據(jù)，逐步推廣到全路，運輸途中不再攜帶貨運票據(jù)，實現(xiàn)無紙化運輸。

5 結束語

本文提出的鐵路電子貨運票據(jù)管理系統(tǒng)架構基于一體化信息集成平臺，采用總公司雙中心集中存儲，利用鐵路局既有資源做短時間緩存的設計方案，既可以增加系統(tǒng)可靠性、保證數(shù)據(jù)可用性、降低車站讀取數(shù)據(jù)失效風險和節(jié)約資源，又符合信息化總體規(guī)劃。文中描述的系統(tǒng)架構、技術架構、邏輯架構、數(shù)據(jù)訪問等技術，對開展鐵路貨運票據(jù)電子化的研發(fā)和實施工作有一定借鑒意義。

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[3]王啟東. 面向數(shù)據(jù)整合的鐵路運輸信息集成平臺方案研究[J]. 鐵路計算機應用，2014，23（8）：20-22.

[4]中國鐵路總公司. 鐵路信息化總體規(guī)劃：鐵總信息[2017]152號[Z]. 北京 ：中國鐵路總公司，2017.

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[7]嵇智源，潘 巍. 面向大數(shù)據(jù)的內(nèi)存數(shù)據(jù)管理研究現(xiàn)狀與展望[J]. 計算機工程與設計，2014（10）：3499-3506.

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