李國華，孔垂云，張佳歡

（中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司 電子計算技術(shù)研究所，北京 100081）

川藏鐵路是我國第二條進藏鐵路，也是西南地區(qū)的干線鐵路之一，全線1 838 km。沿線地區(qū)具有顯著的地形高差、強烈的板塊活動、頻發(fā)的山地災(zāi)害、脆弱的生態(tài)環(huán)境等4 大典型地質(zhì)特征，為鐵路勘察設(shè)計、工程建設(shè)、運營維修帶來各種困難，也對川藏鐵路施工建造和運營管理提出新的更高的要求。如何運用信息化和智能化技術(shù)手段解決運營管理中的難題，更好的服務(wù)于旅客運輸、貨物運輸和行車組織，將是鐵路科技工作者需要深入思考和應(yīng)對的問題。

物聯(lián)網(wǎng)作為新一代應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施,對鐵路創(chuàng)新發(fā)展意義重大[1]。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中有兩項關(guān)鍵技術(shù)，分別是傳感器技術(shù)和嵌入式技術(shù)，通過信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物體與網(wǎng)絡(luò)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤和監(jiān)管等功能[2]。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出多種技術(shù)融合應(yīng)用的新態(tài)勢，在人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的推動下，智能制造的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用開始爆發(fā)。物流和供應(yīng)鏈行業(yè)是應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最主要行業(yè)，隨著物流與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深度融合，也推動了物流互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和智慧物流落地應(yīng)用。

建設(shè)川藏鐵路是國家戰(zhàn)略，“交通強國，鐵路先行”，建好、管好、用好川藏鐵路的運力資源，是鐵路運營管理部門的使命擔(dān)當(dāng)。中國國家鐵路集團有限公司作為現(xiàn)代物流企業(yè)勢必進一步加大貨運組織改革力度，全面推出貨物快運業(yè)務(wù)，發(fā)展多式聯(lián)運，在川藏鐵路后期的運營管理中，從運輸需求自助受理、貨運裝卸自動化、途中運輸組織精細化、到達交付電子化等方面，須充分運用物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)手段，全面提升鐵路企業(yè)物流服務(wù)整體水平和運輸組織效率。

1 川藏鐵路貨運管理業(yè)務(wù)需求與發(fā)展趨勢

1.1 川藏鐵路貨運管理特點

根據(jù)川藏鐵路的初步設(shè)計，川藏鐵路彭山至朝陽湖段共有車站4 個。雅安至林芝段共設(shè)24 個車站，其中，辦理貨運業(yè)務(wù)的車站有12 個。川藏鐵路貨運管理業(yè)務(wù)特點：（1）貨運辦理量較小，壽安站日均辦理集裝箱車約為145 標(biāo)準(zhǔn)箱，各站普通貨車裝卸一般不超過20 車；（2）貨運作業(yè)條件艱苦，川藏線整體海拔高、落差大，貨運裝卸作業(yè)技術(shù)條件比較弱；（3）沿線貨運管理和作業(yè)人員少，為貨運業(yè)務(wù)辦理帶來困難。這些特點決定了川藏鐵路貨運管理必須依靠現(xiàn)代信息技術(shù)手段，提升川藏線的運營管理水平。

1.2 貨運管理總體業(yè)務(wù)流程

鐵路貨運生產(chǎn)作業(yè)涉及多個作業(yè)崗位，需要操作多個信息系統(tǒng)來完成一次全過程的貨運業(yè)務(wù)流程[3]。（1）客戶通過95306 貨運綜合服務(wù)管理平臺提報運輸需求，貨運計劃系統(tǒng)完成請車批復(fù)及受理，鐵路客戶向貨場送貨，車站作業(yè)人員完成裝車操作后，通過貨運站或者箱管系統(tǒng)辦理裝卸作業(yè)管理流程，把信息推送給貨票系統(tǒng)，貨運內(nèi)勤在貨票系統(tǒng)進行制票及運費核收，完成制票生成運單，并打印增值稅發(fā)票。（2）貨票系統(tǒng)把制票結(jié)果推送給貨運站系統(tǒng)，貨運站系統(tǒng)向現(xiàn)車系統(tǒng)推送可取車，現(xiàn)車系統(tǒng)根據(jù)可取車標(biāo)識編制列車出發(fā)編組，生成確報。（3）到站通過貨運站系統(tǒng)進行卸車操作，并通過貨票系統(tǒng)補收雜費，辦理內(nèi)交付，打印領(lǐng)貨憑證。（4）客戶根據(jù)領(lǐng)貨憑證辦理獲取交接，如果需要上門送貨，還需要通過接取送達系統(tǒng)完成最后一公里的送貨業(yè)務(wù)。

1.3 貨運管理信息化發(fā)展趨勢

隨著鐵路貨運信息化水平的不斷提高，對于新建的川藏鐵路貨運管理可以起到示范作用， 2018 年實施票據(jù)電子化后，貨運管理業(yè)務(wù)也呈現(xiàn)出以3 個發(fā)展趨勢。（1）全程物流運輸?shù)睦砟睿载涍\物流的整體為研究對象[4]，按照“一單制運輸”的思路，對涉及貨運物流的電子商務(wù)、多式聯(lián)運和貨物全程追蹤等多個系統(tǒng)進行整合，通過業(yè)務(wù)流、數(shù)據(jù)流、資金流的集成，提升貨運物流的整體效率。（2）數(shù)字化貨場和智能場站的建設(shè)，以貨運物流中心、場站為研究對象，利用新技術(shù)對進出貨、分揀、倉儲、裝卸、調(diào)度、運輸、安檢等作業(yè)流程的智能化整合，為貨運物流場站提供一體化智能解決方案。（3）貨運管理流程優(yōu)化與信息技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用方面，在技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動上主要指物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)創(chuàng)新融合，改善優(yōu)化貨運管理過程。在業(yè)務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動上從新興供應(yīng)鏈延伸服務(wù)和物流金融貨角度，對現(xiàn)有物流體系進行變革、升級和重構(gòu)，使鐵路貨運符合并引領(lǐng)物流發(fā)展。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新融合應(yīng)用場景

本文從貨運管理主要業(yè)務(wù)對象及關(guān)鍵生產(chǎn)要素入手，按照標(biāo)識識別、狀態(tài)傳感、定位導(dǎo)航、控制反饋等業(yè)務(wù)場景[5]，逐項分解和明確細化其中有價值的應(yīng)用模式。

2.1 貨運裝卸組織流程優(yōu)化

物聯(lián)網(wǎng)是解決物品與物品的互聯(lián)互通的技術(shù)，鐵路貨運裝卸過程管理就是解決貨主、貨物、車輛、托盤、電子鎖、貨運票據(jù)之間的關(guān)聯(lián)問題。川藏鐵路貨運信息化可以在既有貨運票據(jù)電子化基礎(chǔ)上，借助物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)和現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，優(yōu)化傳統(tǒng)鐵路貨運系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)流程，提高鐵路貨運的運作效益[6]。

2.2 貨運場站導(dǎo)航精準(zhǔn)化

川藏鐵路的貨運場站一般所處的地理位置較偏，貨場區(qū)域內(nèi)道路復(fù)雜，為客戶取送貨物都帶了來了諸多不便?？沙浞掷靡苿覣pp 提供精準(zhǔn)導(dǎo)航功能，通過視頻識別自動識別出進場車輛，關(guān)聯(lián)管理信息系統(tǒng)獲得裝卸貨區(qū)貨位信息，合理安排貨場內(nèi)運輸及裝卸車輛的最佳行走路線，給出指引，保證車輛在貨場內(nèi)高效、有序運行，引導(dǎo)車輛準(zhǔn)確到達貨物堆放倉庫，園區(qū)導(dǎo)航與市政導(dǎo)航可自動切換。

2.3 貨運資源管理收益最大化

貨運站的貨運資源可分為裝卸設(shè)備和貨物倉庫兩大類，裝卸能力和倉儲能力是衡量鐵路貨運站貨運能力的重要指標(biāo)[7]。鐵路貨運站貨場具有貨物種類繁多、貨物量大和裝卸工作復(fù)雜等特點，可利用視頻監(jiān)控、車輛定位、基于地理位置的路線指引、貨物監(jiān)測等智能化設(shè)備，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)對貨場內(nèi)貨物的合理碼放、有效地利用貨場資源，監(jiān)控貨物的停放時間，根據(jù)運單情況，及時發(fā)現(xiàn)存放時間過長沒有及時發(fā)運的貨物，在貨運站信息系統(tǒng)中及時預(yù)警并制定裝車計劃，提升貨運站倉儲資源的利用率。

2.4 集裝化用具共享

為提高貨物裝卸效率，川藏鐵路可充分利用各種集裝化用具，以托盤為例，它是鐵路貨車常用的一種重要用具，可促進鐵路物流載具的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，形成小集裝化運輸方式，進而帶動上下游物流標(biāo)準(zhǔn)化水平提高，降低社會物流總費用。通過RFID、GPS和GIS 等技術(shù)，讓每個托盤擁有全球唯一身份ID，構(gòu)建一張托盤的物聯(lián)網(wǎng)[8]，建設(shè)鐵路貨運智能托盤共享信息系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)對物流托盤裝載貨物信息的提取、托盤及貨物位置信息的實時更新，輕松掌握物流動態(tài)也便于在場內(nèi)查找貨物。

2.5 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)其他應(yīng)用場景

在貨運管理與貨運安全生產(chǎn)作業(yè)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有著非常廣泛和豐富的應(yīng)用場景。例如：對敞車篷布的自動識別與管理，利用RFID 電子標(biāo)簽，可以動態(tài)管理篷布的使用，從而提高篷布的周轉(zhuǎn)效率，目前，已經(jīng)開始推廣應(yīng)用的電子施封鎖項目，使得管理人員可以實時掌握施封鎖的完好狀態(tài)，為貨物的安全運輸提供了技術(shù)支撐，在集裝箱管理系統(tǒng)中，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建箱區(qū)箱位的數(shù)字化模型，可以實現(xiàn)箱區(qū)箱位的自動化管理，為后續(xù)實現(xiàn)集裝箱自動裝卸提供了數(shù)據(jù)支撐。

3 川藏鐵路一體化智能貨運管理系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 總體結(jié)構(gòu)

川藏鐵路一體化智能貨運管理系統(tǒng)通過精細、準(zhǔn)確的工作計劃來協(xié)調(diào)各工種協(xié)同作業(yè)。以生產(chǎn)經(jīng)營和業(yè)務(wù)管理為主線，對既有業(yè)務(wù)功能梳理。生產(chǎn)經(jīng)營以貨運站（貨運中心）為應(yīng)用單元，依據(jù)經(jīng)營管理和生產(chǎn)作業(yè)的需求，圍繞內(nèi)部作業(yè)、客戶服務(wù)、基礎(chǔ)管理，進行設(shè)計。業(yè)務(wù)管理以業(yè)務(wù)部門的需求為引導(dǎo)，充分利用數(shù)據(jù)分析、決策支持等技術(shù)，進行專業(yè)化管理。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。

（1）接入層通過PC 端應(yīng)用、移動APP 應(yīng)用和微信公眾號等多種方式向客戶提供業(yè)務(wù)辦理和信息查詢服務(wù)。

（2）決策層基于大數(shù)據(jù)、云計算和智能分析（BI）等技術(shù)，提供裝卸分析、運量分析、運力分析和安全分析等服務(wù)，為貨運管理人員提供決策的依據(jù)，為用戶提供市場經(jīng)營分析。

（3）業(yè)務(wù)層是整個生產(chǎn)經(jīng)營和業(yè)務(wù)管理的核心，貨運生產(chǎn)作業(yè)板塊，通過對既有貨運站系統(tǒng)、集裝箱系統(tǒng)、貨票系統(tǒng)和票據(jù)電子化綜合應(yīng)用等作業(yè)系統(tǒng)功能補強實現(xiàn)；物流經(jīng)營管理板塊實現(xiàn)門戶網(wǎng)站、物流基地業(yè)務(wù)管理、客戶關(guān)系管理、客戶服務(wù)中心及其他物流服務(wù)等功能，實現(xiàn)全程物流的信息化。智能設(shè)備采集板塊包括智能門控系統(tǒng)、貨車裝載高清視頻分析系統(tǒng)、物流園區(qū)導(dǎo)航、專用線交接系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)等智能設(shè)備的投入，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集和自動控制，減輕貨運人員的工作量，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度和安全性。

（4）服務(wù)中心以微服務(wù)架構(gòu)對外提供的共享服務(wù)接口，包括基礎(chǔ)服務(wù)、物流經(jīng)營服務(wù)和IOT 服務(wù)，集成第三方企業(yè)服務(wù)接口等。

（5）數(shù)據(jù)中心是系統(tǒng)運行所需的數(shù)據(jù)資源中心，包括主數(shù)據(jù)、生產(chǎn)作業(yè)數(shù)據(jù)、智能設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)等，為各個應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

3.2 技術(shù)架構(gòu)

川藏鐵路一體化智能貨運管理系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)采用“平臺+組件”一體化框架設(shè)計，搭建開放能力共享架構(gòu)，對內(nèi)實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中、業(yè)務(wù)集中、資源集中和服務(wù)能力集中，對外實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、服務(wù)共享，支持PC 端、移動端和微信等多端應(yīng)用。通過構(gòu)建共享數(shù)據(jù)中心和共享服務(wù)中心，實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的大集中，利于發(fā)揮數(shù)據(jù)集中的優(yōu)勢可以實現(xiàn)既有服務(wù)的快速組裝，形成新的業(yè)務(wù)模式，提高系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)的健壯性和擴展性。系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)，如圖2 所示。

（1）支持多端應(yīng)用的SaaS 服務(wù)，面向外部的經(jīng)營管理平臺和對內(nèi)的貨運生產(chǎn)作業(yè)平臺，構(gòu)造SaaS層軟件服務(wù)多端應(yīng)用，實現(xiàn)外部客戶與內(nèi)部作業(yè)人員的實際需求。

（2）分布式PaaS 平臺服務(wù)，圍繞微服務(wù)治理體系，依托分布式消息服務(wù)、分布式應(yīng)用部署、數(shù)據(jù)庫集群等中間件，構(gòu)建PaaS 平臺標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，打造“厚平臺，薄應(yīng)用”的集成架構(gòu)應(yīng)用，面向未來數(shù)字化貨場建設(shè)趨勢，實現(xiàn)智能設(shè)備數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化接入，建立統(tǒng)一的運維體系及安全防范體系，實現(xiàn)整體技術(shù)架構(gòu)的安全可控。

（3）基于云服務(wù)的IaaS 平臺服務(wù)，利用X86 標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器搭建統(tǒng)一的IaaS 基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)建云管平臺，實現(xiàn)基礎(chǔ)計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)資源的開放共享。

3.3 數(shù)據(jù)采集與共享

當(dāng)前鐵路貨運場站根據(jù)不同的客戶需求，配有裝載機械、叉車、門吊和吊車等工裝設(shè)備，尚未達到自動化的智能裝卸水平。在川藏鐵路貨運場站信息化設(shè)計中，利用物聯(lián)網(wǎng)和移動通信技術(shù)，打造數(shù)字化智能貨場，物聯(lián)各種設(shè)備，可提高貨運作業(yè)效率、加大貨區(qū)貨位利用率、加強機械設(shè)備的管控和使用，自動建立相關(guān)設(shè)施設(shè)備的使用臺賬，實現(xiàn)貨運作業(yè)的信息化、數(shù)據(jù)化和智能化。

在貨運管理組織過程中，設(shè)計各種裝卸、安全檢測、視頻、自動識別設(shè)備，設(shè)計基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集與共享平臺，通過制定標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接入規(guī)范、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一接口等，提供統(tǒng)一的IOT 服務(wù)[9]。例如車號識別信息、現(xiàn)車到達確報、股道現(xiàn)車信息接入；軌道衡、超偏載、汽車衡等計量設(shè)備信息接入；門控系統(tǒng)進出門信息接入；高清視頻監(jiān)控的視頻信息接入、站內(nèi)定位信息的接入等。通過利用條形碼、射頻識別技術(shù)、傳感器、全球定位系統(tǒng)等先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，與信息處理和網(wǎng)絡(luò)通信等手段相結(jié)合，提高數(shù)據(jù)自動采集能力，構(gòu)建數(shù)字化貨運物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)束語

針對川藏鐵路區(qū)域地理及人文特點，結(jié)合鐵路貨運信息化和智能化建設(shè)需求，配合中國鐵路“交通強國，鐵路先行”的戰(zhàn)略，在川藏鐵路后期運營管理和作業(yè)中，充分應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算和大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)，進行業(yè)務(wù)模式創(chuàng)新與多技術(shù)融合應(yīng)用，將業(yè)務(wù)、信息、設(shè)備等深度結(jié)合，打造一體化的智能川藏線貨運信息系統(tǒng)。本文用技術(shù)手段打通川藏鐵路沿途各站在辦理貨運作業(yè)的各個環(huán)節(jié)，將需求提報、貨物進出貨、分揀倉儲、裝卸組織、車輛調(diào)度和安全檢查等作業(yè)流程有機整合，提供貨物運輸全過程服務(wù)，提升川藏鐵路貨運智能化運營管理水平。為適應(yīng)川藏線復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，廣泛的采集作業(yè)信息，還需要進一步深入研究基于物聯(lián)網(wǎng)的貨運泛在感知技術(shù)，構(gòu)成覆蓋貨運全過程的傳感器網(wǎng)絡(luò)。