经营管理
铁路多式联运数据交换系统设计
黄敏珍，王瑞民，石岭，徐文荣
（中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所，北京100081）
摘要：多式联运是一种高效货物运输组织方式，可以降低运输成本，促进绿发展，丰富运输服务供给，提升经济运行效益，扩展经济辐射空间和区域发展空间，联动现代产业链和供应链，服务“一带一路”，其重要作用和意义显著。通过对我国多式联运现状的研究，在水铁联运、公铁联运方面进行阐述，提出多式联运数据交换平台的总体技术架构，设计涉及货运数据处理中心、多式联运数据交换、数据传输控制、综合应用、运行维护等多式联运数据交换平台等功能。实现水铁联运、公铁联运等信息共享及交换，提升社会整体物流水平和业务协同能力，构建全程物流信息链条，为未来多式联运“一单制”的实现奠定基础。
关键词：一带一路；多式联运；全程物流；一单制；水铁联运；公铁联运
中图分类号：F503文献标识码：A文章编号：1001-683X（2021）11-0070-06 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2021.11.070
0引言
2013年9月，习近平提出“一带一路”的重大倡议，提出陆上依托国际大通道，以沿线中心城市为支撑，海上以重点港口为节点，共同建设通畅安全高效的运输大通道［1］。多式联运是高效的货运运输组织方式，通过多种运输方式的连通和协同，可以促进各种运输方式的合理分工从而达到充分利用运输资源，进而提升运输服务水平，降低综合社会物流成本；同时，多式联运的发展可以促进绿交通运输发展；而且“一带一路”建设、京津冀协同发展、长江经济带等发展战略的实施，都需要借力多式联运拓展经济发展的空间格局［2］。
基于多式联运在降低运输成本促进绿发展，提升经济运行效率，扩展经济辐射空间和区域发展空间，联动现代产业链、供应链，深度影响要素跨区域流动和重构国际物流及经贸运行规则等方面的重要价值，国家先后制定了各种规划和措施，不断促进和推进多式联运的发展。2014年，国务院发布的《物流业发展中长期规划（2014—2020年）》将多式联运工程作为首个重点工作提出［3］。2017年，交通运输部等18个部门联合发布《关于进一步鼓励开展多式联运工作的通知》，将多式联运发展上升为国家层面的制度安
基金项目：国家重点研发计划课题（2019YFB1600400）；中国铁道科学研究院集团有限公司科技研究开发计划项目
（2018YJ103）
第一作者：黄敏珍（1981—），女，高级工程师，硕士。
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排，通知在推动信息共享等方面明确提出建立多式联运公共信息资源平台；在《“十三五”现代综合交通运输体系发展规划》中提出现代综合交通运输体系发展的四大重要导向，即“局部网络化、服务一体化、管理智能化、发展绿化”，而多式联运是贯穿“四化”发展导向的主线［4］。2018年，交通部发布《推进运输结构三年行动计划（2018—2020年）》，该行动计划指出实施多式联运提速等六大专项行动，提出加快发展集装箱铁水联运、深入实施多式联运示范工程、加强建设多式联运公共信息平台等内容［5］。
1多式联运研究现状
多式联运在降低物流成本、实施国家区域发展战略、推进“一带一路”等方面都有重要意义。杨建国［6］阐述了北美铁路集装箱多式联运发展的经验和特点，提出发展集装箱多式联运的策略，在信息系统方面提出整合既有95306电子商务系统、货票系统、现车系统、集装箱等，加强与港口、航运公司、物流公司等电子数据交换，逐步实现铁水联运、国际路桥运输业务“无纸化”作业。李云汉等［7］介绍了德国多式联运发展的政策启示。谭小平［8］介绍了欧美多式联运发展的经验和中国推进多式联运的借鉴和启示。沈冰等［9］提出我国构建多式联运“一单制”的策略。诸葛恒英等［10］提出我国集装箱多式联运运
单架构方式和运单推广运用策略。李鑫［11］对集装箱多式联运EDI系统的构建和系统数据交换内容以及系统结构进行了研究。俞缨［12］在铁路多式联运发展对策方面提出加快集装箱铁水联运公共信息服务平台建设。史元超等［13］提出构建高效运行的多式联运一体化平台，成为实现铁路快速发展的关键，并设计了铁路多式联运一体化信息集成平台方案。王瑞民等［14］对区块链技术在铁路货运物流方面的应用进行了探索研究。在此对多式联运数据交换平台的需求进行深入分析，构建和设计多式联运系统的总体方案和功能设计。
2需求分析
2.1总体需求
《铁路信息化总体规划》［15］中提出“基于一体化信
息集成平台，推进各类运输方式信息充分开放共享，实现水铁联运、公铁联运及国际联运等信息共享及交换，提升社会整体物流水平和业务协同能力。”按照《铁路信息化总体规划》要求，多式联运数据交换应实现铁水、铁公等多式联运数据交换和共享，制定多式联运数据交换标准，利用航空、港口、公路、口岸站、物流园区等信息资源，构建全程物流信息链条，为实现多式联运电子单证和一单制奠定基础。
2.2水铁联运需求
2.2.1铁路需提供给港口信息
铁路运输的整个过程主要包括提报需求、受理需求、配箱（集装箱运输）、装车、制票、在途、到达和在站等阶段，运输流程见图1。
在各个阶段，铁路需要提供给港口的信息包括：（1）在提报需求阶段，当发站客户在95306电商平台提报铁水联运需求时，为使港口及时掌握海铁联运货物到港情况和提前安排生产计划，将海铁联运、到港班列车次、铁路箱下水信息录入电子商务平台，并推送至车站、港口。（2）在受理需求阶段，采集电商平台中需求受理结果，及时生成需求受理报文推送至港口、到站，以便港口、到站查询承认车情况。（3）对于整车运输货物，将铁路装车制票信息、在途、到达、在站等整个铁路货运作业过程中货物相关运单、装载清单以及货运在途状态信息等推送至港口，便于港口及时掌握相关货物的当前情况。（4）对于集装箱运输货物，客户需要在发站申请铁路空箱，铁路根据客户提报的铁路箱预订需求分配站内空箱资源；然后铁路将集装箱制票信息、装车信息、集装箱在途信息、到达、在站等信息推送到港口。
2.2.2港口需提供给铁路信息
港口提供给铁路的信息包括：（1）船期信息，港口及时生成船期预报、抵锚船舶、在港船舶报文推送至铁
配
箱
装
车
制
票
图1铁路运输流程
路系统，便于铁路将集装箱班列开行与船期紧密结合。（2）港存及集疏港，港口将港存及集疏信息交互给铁路，便于铁路按品类仓储能力及实际库存，对铁路集疏港货源按时间流向进行调整。（3）港口铁路日阶段作业计划由港口及时将日阶段作业计划信息生成报文推送至接轨站。（4）整车运输，港口将阶段需求、日需求、装车、企业现在车等信息推送至铁路相关部门。（5）集装箱运输，港口将舱单、订箱、日需求、装车、企业现在车等信息推送至相关铁路应用部门。
2.3公铁联运需求
公铁联运业务从客户需求受理、站内作业、途中运输、跨局中转、全路物流调度、物流配送、预警监控、质量考核等方面的物流全过程信息化管理。
2.3.1铁路需提供给公路信息
铁路提供给公路的信息包括：（1）发货信息，铁路向公路提供发货信息，其中包括公路运输任务号、铁路运输单号、运输费用、是否装卸、时间、物流公司信息、发货人信息、箱型、箱号、质量体积等。（2）收货信息，铁路向公路提供收货信息，其中包括公路运输单号、铁路运输单号、运输费用、最迟完成时间、是否装卸、物流公司、收货地址信息和收货人信息以及货物包装质量等信息。
2.3.2公路需提供给铁路信息
公路提供给铁路的信息包括：（1）接单信息，包括物流公司和物流公司联系人信息、接单状态、接单时间、拆单号等信息。（2）运输信息，包括承运车牌号、配送人员相关信息、承诺运输时间及其他备注项等。（3）状态信息，包括派车单号、作业信息和状态信息。（4）位置信息，包括作业状态、状态发生时间、状态发生经度坐标、状态发生维度坐标等。（5）运力信息，包括车辆车牌号、车辆相关信息、所属物流公司、配送人相关信息。（6）运价信息，包括收付类型、计费单位、单价、起步价、常跑线路、线路折扣和其他备注信息。
公铁联运面向站段公铁联运作业人员，具备取配任务管理、取配作业管理、运营监控、统计分析、车辆动态管理、司机配送员动态管理等方面功能，满足公铁联运作业的需要。
3总体设计方案
3.1总体架构设计
多式联运数据交换平台基于一体化信息集成平台进行设计和建设，实现铁路与外部的多式联运数据交换、管理与控制，实现业务流程优化和全程物流信息贯通。平台总体架构见图2。
3.2技术架构设计
多式联运平台通过制定标准统一建构及研发规范；利用DevOps研发和运维一体化研发机制，构建持续研发、持续集成和测试、持续部署、持续发布、持续改进的交付机制；围绕微服务治理体系，依托分布式消息服务、数据库集、分布式应用等中间件，打造“强平台，富组件”的集成架构应用；基于统一PaaS平台打造流水线式的研发环境；利用微服务架构体系形成统一应用开发框架。技术架构见图3。
（1）统一架构和研发标准。在多式联运平台中，将使用统一规范的技术架构及研发标准。主要包括使用统一前后端架构方式，使用统一编码规范、设计规范、数据库设计规范、接口规范、测试规范和文档管理规范等。
（2）DevOps研发运维一体化管理。通过PaaS平台及相关容器技术，集成相关的代码管理工具、项目管理工具、自动化测试工具、集成部署工具等，构建研发运维一体化全生命周期管理机制。利用DevOps研发运维一体化机制，通过使用持续集成、交付、自动化测试和部署、自动化运维的方式，提升系统研发测试和部署效率，同时简化后期运维管理，降低交付风险，降低沟通及运营成本［16］。
（3）微服务架构。多式联运平台基于微服务架构进行实现，保障功能的高质量和高可用，提高对业务创新的支撑能力，统一研发和运维过程，提高需求响应速度。多式联运平台基于SpringCloud和SpringBoot框架+PaaS平台构建基础服务、核心业务处理等微服务，为展现层多端应用提供全面且可靠的服务支撑。
（4）统一PaaS平台。多式联运平台通过统一的PaaS平台进行应用程序开发。提供Paas平台多租户管理、用户安全认证、自动化安全补丁升级、安全传输等平台安全相关能力。同时提供分布式服务管理、分布式
云管平台弹性计算分布式事务
分布式存储
共享基础平台
日志归集共享服务中心
支撑
消息队列
关系数据库
内存数据库
支撑支撑
支撑
铁路生产数据公路生产数据港口生产数据专用线企
业数据共享数据中心
运输装备企业数据
……
物流企业
数据
口岸站数据
服务注册发现服务调用消息总线全局配置微服务管控与治理
公共服务网关
客户端负载均衡
链路追踪
认证鉴权断路器
监控
接口管控运行时调度
限流熔断自动构建发布
服务监控
用户服务基础字典
服务
平台基础服务监控服务权限控制服务综合管理子系统
市场经营子系统
平台核心业务服务
生产作业子系统
短信服务消息推送服务基础字典
服务移动App
Web应用
安卓App
多端应用
服务
DevOps 统一架构及研发规范
研发运维一体化管理
图3多式联运技术架构
交换信息
传输管控货运数据处理中心
受理信息
基础作业铁路货票应用铁路集装箱应用物流配送应用
铁路货运站应用现车管理系统
……
…
…
集装化运输应用一体化信息集成平台
需求信息
客户信息
作业信息
综合利用信息
多式联运信息
基础资源信息
货物追踪信息
统计信息
…
安全管控流量管控公铁联运其他类交换水铁联运数据综合应用
交换管理……
…………数据传输与控制
多式联运数据交换
综合应用
数据监控……
铁路货运电子商务平台铁路提供信息货物追踪报文列车编组报文装载清单报文
配箱信息报文运单信息报文……港口提供信息舱单报文抵港预报报文车辆信息报文
船期预报报文港存信息报文……公路提供信息接单信息报文
运输信息报文……
位置信息报文司机信息报文
95306网站外部门户移动应用……
客户服务平台
集装化应用
相关应用完善
集装箱应用
其他应用
路内
其他应用
货运业务应用
多式联运数据交换服务
图2多式联运数据交换平台总体架构
消息队列、分布式业务监控、分布式事务、日志聚合管理、分布式数据库和应用监控、应用控制台等功能。
（5）多端应用。多式联运系统可以支持网站、手机App 、服务等多终端应用。网站提供统一的系统风格、统一的交互接入和使用方式；移动端选择跨平台、
用户体验好、可快速迭代的移动开发框架进行构建。4系统功能设计
多式联运数据交换平台包括：货运数据处理中心、
多式联运数据交换、数据传输控制、综合应用、运行维护等功能。平台功能架构见图4。
（1）货运数据处理中心。货运数据处理中心是货运对内、对外的数据处理集散地，主要处理范围包括货运票据电子化内部生产作业数据加工流转，95306网面向外部客户与面向内部生产数据处理集散，面向多式联运数据处理转发，面向国铁集团、路局的各类数据分析功能。各部分的数据均沉淀在不同的数据库中，实现货运数据物理拆分、逻辑集中。
其中货运数据处理中心中多式联运部分，以数据抽取转发作为主要功能，通过建立多式联运数据转发消息队列，设计货运数据抽取服务，从货运生产库抽取数据推送至转发队列，利用货运数据处理服务读取队列消息，然后写入多式联运货运交换库。整个处理过程概括为抽取—写入—读取队列—写库4步。
（2）多式联运数据交换。多式联运数据交换包括水铁联运数据交换、公铁联运数据交换以及与企业客户、
船公司、物流园区、口岸等其他联运之间的数据交换。
公铁联运功能包括业务管理、数据交换、服务质量管理、生成指挥管理、车货匹配管理、物流总包、统计分析等功能。
（3）数据传输与控制。数据传输与控制包括传输管控、安全管控、流量管控、交换管理和数据监控等。传输管控在平台数据交换过程中提供传输权限的管控、消息传输通道的专用管控及传输容错管控，实现了各机构对传输数据的个性化配置需求，消息传输通道的专道专用，防止占用通道传输其他数据情况出现；当错误出现时，传输容错机制可以快速处理。安全管控主要为数据交换过程中提供完善的安全管理和保障机制。流量管控是由于数据交换受传输通道带宽的限制，
所以需要对流量进行管控，确保数据传输的准确性、时效性和安全性。交换管理相关应用功能为用户提供可视化管理界面，对用户、用户组、用户权限、传输通道、用户认证、流量限制等进行管理，便于平台管理和运维用户对数据交换进行管理。数据监控相关应用功能，为用户提供可视化数据交换监控界面，对交换报文的生成、解析、推送、流量等进行监控，便于平台管理和运维用户对数据交换情况进行实时监控。
（4）综合应用。综合应用包括数据查询、统计分析、综合展示等功能。数据查询主要是查询通过多式联运数据交换平台交换的阶段需求、日需求、空箱预定、运单需求提报、船期信息、港存信息、港口日阶段作业计划、公路车辆位置等查询。统计分析包括船舶进出口量及不同品类进出口量分析，不同品类港存量分析，公铁运量占比分析，船期、港存、集疏港（公路）数据分析，企业日班装卸车作业计划分析，订单数据分析等。综合展示包括港口口岸占生产动态展示，集疏港（公路）监测，货车、集装箱保有量监测，篷布使用情况监测，全程物流追踪，车站生产动态展示，各车站配送量展示，公路车辆运输监测等。
（5）运行维护。运行维护包括用户登录、权限管理、用户管理、角管理和维护等功能。
5结束语
多式联运在降低运输成本促进绿发展、丰富运输
多式联运数据交换平台设计网站接单
多式联运数据交换运行维护
统一登录
用户管理
角管理货运数据处理中心
消息转发队列设计
数据传输与控制安全管控传输管控流量管控交换管控
权限管理
货运数据抽取服务货运数据公共服务水铁交换公铁交换其他多式联运交换
综合应用数据查询统计分析综合展示
数据监控图4多式联运数据交换平台功能架构

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