陳 寧，唐 晗，霍 星，陸 垚，劉 洋

（1.西南交通大學，四川 成都 611756；2.中國鐵道科學研究院集團有限公司電子計算技術(shù)研究所，北京 100081）

1 引言

鐵路國際聯(lián)運是國際聯(lián)運的重要一環(huán)，對國際貿(mào)易的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用，以海鐵聯(lián)運為例，歐美發(fā)達國家的海鐵聯(lián)運占比在25%左右，其中，美國高達45%，德國高達40%，法國高達35%，一些發(fā)展中國家也達到了30%左右的水平，而中國多式聯(lián)運量僅占全社會貨運量的2.9%，遠低于發(fā)達國家的水平。

2014年，由國務院發(fā)布的《物流業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2014-2020年）》中提出多式聯(lián)運工程為重點工程[1]；2015年，國家發(fā)改委聯(lián)合多個部門發(fā)布了《推動共建絲綢之路經(jīng)濟帶和21世紀海上絲綢之路的愿景與行動》，文件中提出了六大通道為國際多式聯(lián)運提供了便利的運輸環(huán)境[2]；2018年，由交通部發(fā)布的《推進運輸結(jié)構(gòu)三年行動計劃（2018-2020年）》指出實施多式聯(lián)運提速等六大專項行動[3]。

俞纓（2019）在《我國鐵路多式聯(lián)運發(fā)展對策研究》一文中對多式聯(lián)運發(fā)展環(huán)境進行了分析，并指出要結(jié)合5G、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)推進信息開放共享[4]；林備戰(zhàn)（2019）以“一帶一路”國際多式聯(lián)運作為切入點，總結(jié)了中歐班列近年來的運營情況與發(fā)展趨勢[5]；李棟（2018）重點從鐵路國際聯(lián)運方面指出了鐵路國際聯(lián)運中存在的問題，他提出要保證貨運信息的一體化和統(tǒng)一化[6]。

2 中國鐵路國際聯(lián)運信息需求分析

2.1 中歐班列運行現(xiàn)狀

截止到2018年11月，中歐班列開行數(shù)量突破12 000列，開行城市56座，到達歐洲國家15個，運行時速為120km，全程運行時間12-14d。班列開行情況見表1，由表1可以看出，在國家“一帶一路”等相關(guān)政策的扶持下，中歐班列自開行以來開行數(shù)量持續(xù)增長，鐵路國際聯(lián)運在此期間開始步上正軌。

表1 中歐班列開行情況數(shù)據(jù)表

盡管鐵路國際聯(lián)運的發(fā)展速度十分迅速，但整體國際多式聯(lián)運服務水平相對較低，國際多式聯(lián)運服務還包括海鐵聯(lián)運、公鐵聯(lián)運、陸空聯(lián)運、?？章?lián)運等，鐵路國際聯(lián)運仍處于起步階段，主要存在的問題如下：鐵路場站配套設施不足、服務質(zhì)量有待提高、標準體系建設滯后、不同運輸方式信息異步嚴重等。

2.2 國際聯(lián)運信息需求分析

目前，鐵路國際聯(lián)運國內(nèi)階段基本實現(xiàn)全程數(shù)字化，通過電子口岸頒發(fā)的IC 卡即可辦理國內(nèi)的海關(guān)業(yè)務，但通關(guān)過境的整個流程涉及到多個檢查機構(gòu)，包括海關(guān)、檢疫部門、場站以及貨運代理等。中歐班列的滿洲里口岸、二連浩特口岸以及阿拉山口口岸，在政策的支持下通過多方的聯(lián)合辦公基本能夠?qū)崿F(xiàn)“一站式”簡化業(yè)務流程。自海關(guān)總署推行“互聯(lián)網(wǎng)+海關(guān)”平臺以來，不斷有地方海關(guān)開啟相應端口，實現(xiàn)無紙化報關(guān)[7]。

除開場站的換裝作業(yè)，班列通關(guān)過程最大的問題在于數(shù)據(jù)共享性較差，聯(lián)合辦公更多只是一種解決燃眉之急的方式，不能從源頭上解決數(shù)據(jù)異步的情況，更多是需要打通不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換渠道，這樣才能保證數(shù)據(jù)在整個運輸過程中的完整性和連貫性。

3 鐵路國際聯(lián)運數(shù)據(jù)交換流程

目前，鐵路國際聯(lián)運在數(shù)據(jù)交換技術(shù)上，沿用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)交換技術(shù)。數(shù)據(jù)交換技術(shù)可大致分為線路交換和儲存轉(zhuǎn)發(fā)交換兩種形式，線路交換最廣泛的案例為有線電話，儲存轉(zhuǎn)發(fā)交換形式下又包含了報文交換和分組交換，兩者都是基于報文文件進行傳輸，后者是前者在傳輸過程中的優(yōu)化和提升。

數(shù)據(jù)交換的內(nèi)部流程如圖1所示。系統(tǒng)A 下達數(shù)據(jù)交換請求并選擇交換的數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)文件通過數(shù)據(jù)交換平臺進行單證映射生成平面文件，之后再將其翻譯為便于傳輸?shù)腦ML 文件，通過Web 服務進行數(shù)據(jù)傳輸，到達指定對象后再通過數(shù)據(jù)交換平臺對XML文件進行翻譯，生成相應的平面文件，最后通過單證映射復原文件。

4 云環(huán)境下的國際聯(lián)運數(shù)據(jù)交換

云環(huán)境下的鐵路國際聯(lián)運數(shù)據(jù)交換架構(gòu)由四個層次構(gòu)成，分別是用戶、軟件即服務（SaaS）、平臺即服務（PaaS）和基礎設施即服務（IaaS）。

圖1 報文數(shù)據(jù)交換流程

4.1 云環(huán)境下的國際聯(lián)運數(shù)據(jù)交換架構(gòu)

（1）用戶。涵蓋了國際聯(lián)運數(shù)據(jù)交換的各個參與方，包括鐵路、海關(guān)、檢疫以及其他相關(guān)部門。不同參與方通過平臺共享數(shù)據(jù)，獲取數(shù)據(jù)，保證了信息完整性的同時，又提高了作業(yè)效率。

（2）軟件即服務。通過WebService 來實現(xiàn)提前布局好的應用服務，就國際聯(lián)運數(shù)據(jù)交換平臺而言，其核心的應用服務是數(shù)據(jù)交換服務，在這個過程中還可能存在不同訂單之間的關(guān)聯(lián)匹配、資源分配和運維管理，此外，也需要對節(jié)點和流程進行管理和優(yōu)化，實現(xiàn)對全局的把控。

（3）平臺即服務。該層是數(shù)據(jù)交換服務的核心，通過Sass層的指令將指定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為指定標準的報文文件（XML 文件），運用分布式計算進行數(shù)據(jù)的傳輸和共享，對接收的數(shù)據(jù)也是在該層進行報文的解析和轉(zhuǎn)換，此外，數(shù)據(jù)的預處理（搜集、整理、清洗和轉(zhuǎn)換）也是在該層進行。

（4）基礎設施即服務。主要涉及基礎硬件、軟件以及服務三個方面的設施，包括數(shù)據(jù)源（數(shù)據(jù)庫、外部端口和資源調(diào)度）、主機、通信協(xié)議、交換機、網(wǎng)絡、云服務器等為上層運行提供環(huán)境支撐[8]。

云環(huán)境下的國際聯(lián)運數(shù)據(jù)交換架構(gòu)如圖2所示。

Sass、Pass 和Iass 三個層次對應了三種不同模式的云計算服務，三種服務模型也能夠獨立為用戶提供云服務，三種服務模型之間也存在一定但不必要的依賴關(guān)系。

圖2 云環(huán)境下的國際聯(lián)運數(shù)據(jù)交換架構(gòu)

4.2 云環(huán)境下的報文數(shù)據(jù)交換流程

目前，基于云計算的數(shù)據(jù)交換暫時沒有絕對的標準流程，結(jié)合云計算、分布式存儲和分布式計算的特點，云環(huán)境下的報文數(shù)據(jù)交換流程如圖3所示。

圖3 云環(huán)境下的報文數(shù)據(jù)交換流程

在該環(huán)境下，數(shù)據(jù)的交換技術(shù)的本質(zhì)還是儲存轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，其傳輸?shù)膶ο笕匀粸楦咄卣剐缘腦ML 文件，結(jié)合分布式計算，將其轉(zhuǎn)化為多線程任務進行指令語義解析，最后將多線程任務的輸出結(jié)果合并復原數(shù)據(jù)文件，按照一定的數(shù)據(jù)存儲架構(gòu)導入至目標對象的數(shù)據(jù)庫中。

5 中外數(shù)據(jù)交換案例

電子數(shù)據(jù)交換平臺采用了Hadoop 架構(gòu)，其技術(shù)架構(gòu)層次劃分自底向上分別為：系統(tǒng)層、數(shù)據(jù)層、存儲層、分析層、表示層五層。大數(shù)據(jù)技術(shù)在應用平臺的數(shù)據(jù)處理及應用流程，包括聚集數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和利用數(shù)據(jù)等基本環(huán)節(jié)。在數(shù)據(jù)交換方面，根據(jù)行業(yè)規(guī)范，中外鐵路間數(shù)據(jù)交換采用UN/EDITFACT標準，進行電子數(shù)據(jù)交換的技術(shù)操作程序如圖4所示。

圖4 報文傳輸處理流程

從圖4可以看出車站到鐵路局再到電子數(shù)據(jù)交換平臺，采用XML的傳輸格式；從電子數(shù)據(jù)交換平臺到外方鐵路按照EDI的標準格式。

5.1 中-外電子數(shù)據(jù)交換

（1）接收內(nèi)網(wǎng)發(fā)送的聯(lián)運運單并轉(zhuǎn)發(fā)到運輸信息集成平臺：從MQ 隊列中讀取聯(lián)運運單，通過統(tǒng)一傳輸平臺，經(jīng)鐵路局轉(zhuǎn)發(fā)到相應口岸站。

（2）運單入庫：同時，通過MQ應用安全代理和安全平臺，將聯(lián)運運單傳送到外網(wǎng)電子數(shù)據(jù)交換平臺服務器，根據(jù)預定義的鐵路內(nèi)部格式，對運單內(nèi)容進行解析及有效性校驗后，寫入數(shù)據(jù)庫。

（3）生成電子數(shù)據(jù)交換報文：根據(jù)預先定義的平文件與IFTMIN 報文間的轉(zhuǎn)換邏輯，生成IFTMIN 聯(lián)運運單，并對文件進行組合、打包，以備交換。

（4）運單發(fā)送：將EDI 報文格式運單發(fā)送到外鐵MQ 隊列中，并在收到外鐵發(fā)回的CONTRL 信息后，進行入庫、存檔、備份等操作，至此，說明該運單被外方接收，即完成了運單的發(fā)送過程。

5.2 外-中電子數(shù)據(jù)交換

（1）外方聯(lián)運運單報文接收：實時偵聽聯(lián)運運單接收隊列，自動接收報文，并進行報文格式有效性校驗，校驗通過后，發(fā)送CONTRL 確認給外方，確認收到該報文。

（2）報文解析及入庫：將報文進行解包、拆分，并根據(jù)預定義的轉(zhuǎn)換邏輯，將其轉(zhuǎn)換為內(nèi)部報文格式運單（平文件或XML格式）,寫入數(shù)據(jù)庫。

（3）報文的傳輸：將內(nèi)部報文格式的運單，通過MQ應用安全代理和安全平臺傳送到內(nèi)網(wǎng)，通過TMIS統(tǒng)一傳輸平臺，傳送運輸信息集成平臺。

6 總結(jié)

云計算作為一種新型技術(shù)架構(gòu)方法，在大數(shù)據(jù)處理、資源整合以及服務應用等多個方面有著較大優(yōu)勢。通過對中國鐵路國際聯(lián)運現(xiàn)狀進行分析，明確其信息需求，并提出云計算這一新技術(shù)在該領域的應用，構(gòu)建了云環(huán)境下的數(shù)據(jù)交換平臺架構(gòu)，梳理了數(shù)據(jù)交換流程，進而提出了新的數(shù)據(jù)交換方案，最后通過鐵路中外數(shù)據(jù)交換案例，驗證該技術(shù)能夠打通不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通道，有效解決不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享難的問題。