尹伊伊，張志強(qiáng)，朱建軍，王 拓，譚 雪

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081）

近年來，我國(guó)基本形成了全國(guó)范圍的立體化交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具備海地空3 層聯(lián)合運(yùn)輸?shù)臈l件。各運(yùn)輸企業(yè)運(yùn)能不斷提高，運(yùn)送規(guī)模逐年遞增，企業(yè)間客票運(yùn)營(yíng)，尤其是聯(lián)運(yùn)服務(wù)競(jìng)爭(zhēng)激烈。當(dāng)前鐵路12306 互聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱：12306）尚未展開與其他旅客運(yùn)輸企業(yè)的規(guī)?；献?，聯(lián)運(yùn)程度較低。

針對(duì)多種交通聯(lián)合運(yùn)輸?shù)难芯恐饕性谝?guī)劃路徑算法與模型設(shè)計(jì)[1-4]、鐵路貨運(yùn)（鐵路集裝箱）聯(lián)運(yùn)[5-6]及綜合交通運(yùn)輸體系建設(shè)[7]3 方面。針對(duì)鐵路客運(yùn)的多種交通方式的旅程規(guī)劃尚較為欠缺[8]。本文分析國(guó)內(nèi)外聯(lián)運(yùn)應(yīng)用的現(xiàn)狀并借鑒其經(jīng)驗(yàn)，以鐵路客運(yùn)為中心，以實(shí)現(xiàn)鐵路為主、多種交通方式為輔的旅程規(guī)劃產(chǎn)品的全鏈條出行業(yè)務(wù)為目標(biāo)，提出多種交通方式的鐵路旅程規(guī)劃技術(shù)方案，包括搭建數(shù)據(jù)融合平臺(tái)、設(shè)計(jì)聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品、優(yōu)化規(guī)劃算法及一票出行的票制解決方案，實(shí)現(xiàn)各運(yùn)輸企業(yè)間的互利共贏[9]。

1 國(guó)內(nèi)外聯(lián)運(yùn)應(yīng)用情況

1.1 國(guó)外聯(lián)運(yùn)應(yīng)用情況

國(guó)外鐵路聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品品類較為豐富、一體化出行服務(wù)完善、營(yíng)銷手段靈活，如表1 所示。

1.2 國(guó)內(nèi)聯(lián)運(yùn)應(yīng)用情況

12306 網(wǎng)站、航空公司直銷平臺(tái)及在線旅行社（OTA，Online Travel Agent）已發(fā)展成為旅客購(gòu)票出行的主流平臺(tái)，其使用體驗(yàn)直接影響旅客的出行決策。各企業(yè)均在不斷提升自身營(yíng)銷實(shí)力，加強(qiáng)對(duì)外合作及信息共享。國(guó)內(nèi)聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品應(yīng)用情況如表2所示。

表1 國(guó)外聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品應(yīng)用情況

表2 國(guó)內(nèi)聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品應(yīng)用情況

綜上，德鐵聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品品類豐富，法鐵聯(lián)運(yùn)增值服務(wù)體系較完善，英鐵營(yíng)銷手段靈活。國(guó)內(nèi)航空官網(wǎng)直銷平臺(tái)及OTA 平臺(tái)提供了鐵空聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品，為旅客提供一站式購(gòu)票的便捷體驗(yàn)，但受限于系統(tǒng)融合程度，尚未實(shí)現(xiàn)智能、靈活、聯(lián)動(dòng)的聯(lián)運(yùn)規(guī)劃。12306 網(wǎng)站當(dāng)前僅支持鐵路一次換乘，不能滿足旅客一體化智能出行的需求，鐵路局集團(tuán)公司級(jí)的區(qū)域性綜合運(yùn)輸缺乏規(guī)模性推廣條件。

2 多種交通方式的鐵路旅程規(guī)劃技術(shù)方案

針對(duì)多種交通方式下客運(yùn)資源不共享、聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品不豐富、旅程規(guī)劃不智能、出行服務(wù)不完善4 個(gè)方面問題，深入研究以下技術(shù)解決方案：（1）構(gòu)建鐵路旅程規(guī)劃系統(tǒng)平臺(tái)，擴(kuò)大信息共享，實(shí)現(xiàn)智能化、多種交通方式的數(shù)據(jù)對(duì)接；（2）創(chuàng)新聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品滿足旅客出行需求，提供豐富多樣的產(chǎn)品組合及靈活的營(yíng)銷服務(wù)；（3）研究旅程規(guī)劃技術(shù),實(shí)現(xiàn)鐵路為主、多種交通方式為輔的高效旅程規(guī)劃；（4）基于鐵路電子客票，實(shí)現(xiàn)旅客出行期間聯(lián)運(yùn)票制的統(tǒng)一鑒權(quán)及互認(rèn)的智能出行。技術(shù)方案如圖1 所示。

圖1 多種交通方式的鐵路旅程規(guī)劃技術(shù)方案

2.1 數(shù)據(jù)對(duì)接

各運(yùn)輸企業(yè)間的數(shù)據(jù)資源是多種交通方式旅程規(guī)劃的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)資源的異構(gòu)性、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的差異性、系統(tǒng)機(jī)制的異質(zhì)性使得跨交通方式的數(shù)據(jù)資源互通難以實(shí)現(xiàn)。為解決上述問題，實(shí)現(xiàn)航空、公路、水運(yùn)等客運(yùn)資源的對(duì)接集成，本文基于可復(fù)用、易拓展的原則，提出構(gòu)建多種交通方式的鐵路旅程規(guī)劃平臺(tái)，包括數(shù)據(jù)安全防控、客票資源對(duì)接集成、運(yùn)營(yíng)規(guī)則管理、核心業(yè)務(wù)處理、財(cái)務(wù)清分清算5 大功能模塊，平臺(tái)架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 多種交通方式鐵路旅程規(guī)劃平臺(tái)架構(gòu)

平臺(tái)支持與多種交通方式進(jìn)行數(shù)據(jù)資源對(duì)接的集成接口，包括航空、公路、水運(yùn)等任何有能力的運(yùn)輸方式。

2.1.1 數(shù)據(jù)安全防控

通過管理權(quán)限資質(zhì)、識(shí)別訪問行為、大數(shù)據(jù)分析來進(jìn)行業(yè)務(wù)類、系統(tǒng)類的安全監(jiān)測(cè)預(yù)警、業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)防控、系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)防控，保障系統(tǒng)平穩(wěn)健壯，確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1.2 客票資源對(duì)接集成

整合鐵路及其他交通方式的客票資源，通過共享基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如開行方案、?？空緮?shù)據(jù)、余票數(shù)據(jù)等，實(shí)現(xiàn)將其他交通方式的票額投放至12306 平臺(tái)上，參與聯(lián)運(yùn)規(guī)劃及銷售；共享正晚點(diǎn)等調(diào)度信息，方便旅客了解更多的交通服務(wù)信息；對(duì)接票務(wù)系統(tǒng)，開放更多的客運(yùn)銷售資源，擴(kuò)大交通多樣化有效供給，為旅客提供更豐富靈活的出行產(chǎn)品選擇。

2.1.3 運(yùn)營(yíng)規(guī)則管理

設(shè)置聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品的運(yùn)營(yíng)規(guī)則，如聯(lián)運(yùn)規(guī)則（中轉(zhuǎn)時(shí)間、產(chǎn)品組合策略等）；變更規(guī)則如聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品的退票、改簽規(guī)則；票制規(guī)則；報(bào)銷規(guī)則；約定聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品的營(yíng)銷規(guī)則等。

2.1.4 核心業(yè)務(wù)處理

基于12306，實(shí)現(xiàn)聯(lián)運(yùn)數(shù)據(jù)接入后，聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品電子客票的全行程業(yè)務(wù)支持，涉及聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品的查詢、交易、變更、通知等功能。

2.1.5 財(cái)務(wù)清分清算

對(duì)12306 既有的對(duì)賬清分結(jié)算流程進(jìn)行較大的適應(yīng)性調(diào)整。鐵路與其他交通運(yùn)輸企業(yè)按照約定的對(duì)賬方式進(jìn)行對(duì)賬處理，實(shí)現(xiàn)針對(duì)聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品的結(jié)算數(shù)據(jù)自動(dòng)生成，形成多維度的數(shù)據(jù)報(bào)表，以便更好地統(tǒng)計(jì)分析聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品的營(yíng)銷效果，輔助業(yè)務(wù)更優(yōu)的開展。

2.2 聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品

（1）為提供更加靈活的服務(wù)，基于愈發(fā)完善的鐵路路網(wǎng)及運(yùn)能，優(yōu)化12306 當(dāng)前較為單一的接續(xù)換乘功能，設(shè)計(jì)支持路內(nèi)多次換乘的路內(nèi)聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品；

（2）航空和鐵路是商務(wù)及旅游出行最主要的交通方式，應(yīng)充分整合航空、高鐵的高效便捷的運(yùn)力優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)鐵空聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品；

（3）充分利用公路靈活和水路低價(jià)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)鐵公、鐵水聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品，以彌補(bǔ)鐵路運(yùn)輸“最先一公里”和“最后一公里”的短板。

多種交通方式的鐵路旅程規(guī)劃產(chǎn)品需支持更加靈活的營(yíng)銷策略，如固定組合、自由組合、推薦營(yíng)銷等方式，從而更好地滿足旅客的偏好及需求。

2.3 旅程規(guī)劃

根據(jù)聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求，高性能的鐵路旅程規(guī)劃算法模型需實(shí)現(xiàn)路內(nèi)多次換乘，及多種交通方式結(jié)合（鐵空、鐵水、鐵公等）的聯(lián)運(yùn)智能規(guī)劃，研究路線如圖3 所示。

圖3 高性能鐵路旅程規(guī)劃算法模型研究路線

2.3.1 構(gòu)建鐵路客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)

基于數(shù)學(xué)圖論思想，以火車站為點(diǎn)，將列車開行方案及運(yùn)能屬性信息作為鐵路客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的邊，構(gòu)建鐵路客運(yùn)的有向網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。

2.3.2 構(gòu)建復(fù)合客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)

聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品本質(zhì)是多種交通方式出行方案的組合，可將汽運(yùn)、水運(yùn)、航空等效為虛擬的鐵路運(yùn)力資源，再通過火車票組合的形式，形成多種交通方式的旅程規(guī)劃產(chǎn)品。依據(jù)此思路，將其他交通客運(yùn)數(shù)據(jù)融合至鐵路網(wǎng)，即將其他客票資源類比為“虛擬列車”，構(gòu)建鐵路、水運(yùn)、航空、汽運(yùn)等抽象的復(fù)合客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)，奠定多種交通方式的旅程規(guī)劃數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.3.3 多種交通方式的旅程規(guī)劃

基于鐵路客運(yùn)有向圖，改進(jìn)鐵路一次換乘時(shí)使用的A*算法，使其支持路內(nèi)多次換乘；鐵路為主、多種交通方式為輔的旅程規(guī)劃算法模型需要滿足高并發(fā)、高可用的12306 網(wǎng)站及移動(dòng)端的性能要求?；趶?fù)合客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際開行方案優(yōu)化計(jì)算啟發(fā)函數(shù)，提高算法性能，實(shí)現(xiàn)鐵路及多種交通旅程規(guī)劃模型的高性能運(yùn)算[12]。

2.4 智能出行

多種交通方式的鐵路旅程規(guī)劃不僅要滿足旅客“一站式”便捷購(gòu)票需求，更應(yīng)實(shí)現(xiàn)旅客“一體化”便利出行。

目前，全國(guó)普速鐵路和列車全面實(shí)施電子客票，覆蓋2 500 多個(gè)車站和95%以上的鐵路出行人群?；阼F路全面電子客票的實(shí)施推廣，本文提出將聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品的電子客票“融合碼”作為“一體化”出行的客票載體，在服務(wù)端對(duì)電子客票數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)稱加密，并將加密數(shù)據(jù)下發(fā)到客戶端進(jìn)行緩存，客戶端對(duì)請(qǐng)求時(shí)間與加密數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字簽名[13]，兩次加密的結(jié)果構(gòu)成“融合碼”。通過安全防偽技術(shù)、密鑰管理技術(shù)，確?！叭诤洗a”的安全性及通用性，使旅客實(shí)現(xiàn)持聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品二維碼全行程自助進(jìn)出站檢票。

2.4.1 安全防偽

聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品“融合碼”采用3 重加密策略，即自有加密算法、硬件對(duì)稱加解密和基于公私鑰的非對(duì)稱加密方法，實(shí)現(xiàn)安全防偽。其中，自有加密算法需進(jìn)行特殊算法設(shè)計(jì)，可有效防止外部人員破解；使用授權(quán)的硬件（終端安全控制模塊（PSAM）卡/加密機(jī)）進(jìn)行二次加密，可通過該硬件認(rèn)證安全可控環(huán)境，并實(shí)現(xiàn)離線加解密，提高應(yīng)急能力和加解密效率；根據(jù)電子客票識(shí)別碼的運(yùn)用需求，通過對(duì)電子識(shí)別碼里的公鑰和私鑰簽名進(jìn)行校驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用身份核實(shí)，從而保證電子客票相關(guān)業(yè)務(wù)使用二維碼的安全性。

2.4.2 密鑰管理

硬件對(duì)稱加解密時(shí)，PSAM 卡/加密機(jī)提供硬件加密功能，保存對(duì)稱加密需要使用密鑰。基于公私鑰的非對(duì)稱加密時(shí)，12306 旅客的公私密鑰在移動(dòng)終端內(nèi)生成，即通過12306 App 進(jìn)行人證核驗(yàn)，生成一對(duì)密鑰，私鑰存儲(chǔ)于移動(dòng)終端的安全區(qū)域中，公鑰加密存儲(chǔ)于二維碼發(fā)碼服務(wù)器中的密鑰對(duì)管理數(shù)據(jù)庫中，移動(dòng)終端對(duì)請(qǐng)求時(shí)間與聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品電子客票加密數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字簽名，兩次加密的結(jié)果構(gòu)成“融合碼”。

路外運(yùn)輸企業(yè)需配置鐵路PSAM 卡及二維碼加解密相關(guān)的軟件包，以支持各信息系統(tǒng)間電子客票信息的安全解密及數(shù)據(jù)校驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品統(tǒng)一鑒權(quán)及認(rèn)證和一票多程聯(lián)運(yùn)的一體化智能出行。

3 結(jié)束語

本文研究國(guó)內(nèi)外聯(lián)運(yùn)應(yīng)用現(xiàn)狀及國(guó)內(nèi)國(guó)情需求，提出構(gòu)建鐵路旅程規(guī)劃平臺(tái)實(shí)現(xiàn)跨交通方式的客票資源互通，設(shè)計(jì)豐富靈活的旅程規(guī)劃產(chǎn)品，研究多種交通方式的鐵路規(guī)劃方法并基于電子客票工程提出聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品“融合碼”作為乘車憑證，實(shí)現(xiàn)多種交通方式的聯(lián)運(yùn)電子客票的互認(rèn)鑒權(quán)，從而實(shí)現(xiàn)12306“一站式”購(gòu)買聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品及基于聯(lián)運(yùn)電子客票的“一體化”智能出行，提升旅客的購(gòu)票和出行體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)各運(yùn)輸企業(yè)間的互利共贏。

后續(xù)可進(jìn)一步研究如何擴(kuò)大交通行業(yè)間的數(shù)據(jù)交互，考慮鐵路常旅客及其他交通會(huì)員的互聯(lián)互通，加強(qiáng)積分運(yùn)營(yíng)機(jī)制；將票價(jià)營(yíng)銷納入聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品組合評(píng)分，通過構(gòu)建更優(yōu)化的聯(lián)運(yùn)推薦模型，完善智能旅程規(guī)劃，持續(xù)改進(jìn)鐵路客運(yùn)服務(wù)體系內(nèi)容，促進(jìn)綜合運(yùn)輸服務(wù)一體化發(fā)展[14]。