吳樺林，紀(jì) 偉，謝 鵬，張雅琴，李志鵬

（1.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司 通信信號(hào)設(shè)計(jì)研究院，成都 610031；2.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）

中老（中國(guó)—老撾）鐵路是泛亞鐵路中線的重要組成部分，鐵路全線都采用中國(guó)設(shè)備和中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)外段與國(guó)內(nèi)段鐵路網(wǎng)直接相連，實(shí)現(xiàn)了鐵路跨境的互聯(lián)互通。

為實(shí)現(xiàn)以客貨運(yùn)輸需求為驅(qū)動(dòng)的綜合運(yùn)輸管控模式，將管控過(guò)程貫穿到中老鐵路調(diào)度、車務(wù)、客運(yùn)、貨運(yùn)、國(guó)際聯(lián)運(yùn)的生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程中，研究貫穿全流程的中老鐵路客貨運(yùn)輸一體化平臺(tái)總體架構(gòu)，旨在提高相關(guān)業(yè)務(wù)人員的工作效率和工作質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)中老鐵路信息系統(tǒng)的跨國(guó)互聯(lián)互通，提高數(shù)據(jù)資源的高效對(duì)接與共享，擴(kuò)大中老鐵路業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景，提升信息資源開(kāi)發(fā)利用效率和綜合利用水平，發(fā)揮信息資源整體效能，更好地適應(yīng)鐵路運(yùn)量不斷增長(zhǎng)的需求，同時(shí)，支撐旅客全過(guò)程、多元化的出行需求，集票務(wù)服務(wù)、乘客服務(wù)管理于一體，為中老鐵路創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)和更多的社會(huì)效益。

1 總體架構(gòu)

以“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一平臺(tái)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”為原則，中老鐵路客貨運(yùn)輸一體化平臺(tái)總體架構(gòu)采用分層設(shè)計(jì)思想，下層系統(tǒng)或設(shè)備為上層提供支持服務(wù)[1]，從設(shè)計(jì)層面促進(jìn)各層自身的高內(nèi)聚，降低各層之間的耦合度。該平臺(tái)總體架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 中老鐵路客貨運(yùn)輸一體化平臺(tái)總體架構(gòu)

這種設(shè)計(jì)使平臺(tái)的擴(kuò)展性及可靠性得以提升，利于平臺(tái)的維護(hù)與迭代升級(jí)，當(dāng)需要更換、擴(kuò)容現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備時(shí)，只需要在智能感知層替換、添加相關(guān)設(shè)備即可，而對(duì)其他層無(wú)需做任何變動(dòng)，且對(duì)用戶也完全透明[2-3]。

1.1 智能感知層

智能感知層借助傳感器對(duì)物理世界進(jìn)行識(shí)別、感知和信息采集，構(gòu)建起基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集的物理網(wǎng)絡(luò)，該層將產(chǎn)生大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)精準(zhǔn)記錄關(guān)鍵物體的狀態(tài)信息，為業(yè)務(wù)分析、智能決策提供支撐[4]。

1.2 智能傳輸層

智能傳輸層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)高效準(zhǔn)確地傳送到各對(duì)接系統(tǒng)，借助光纖高速傳輸信道，實(shí)現(xiàn)對(duì)各操作指令及數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)傳輸，作業(yè)效率和質(zhì)量得以進(jìn)一步提升[5]。

1.3 數(shù)據(jù)資源層

數(shù)據(jù)資源層實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集及標(biāo)準(zhǔn)化整合，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后形成對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)庫(kù)，為上層提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)服務(wù)，完成對(duì)數(shù)據(jù)資源的高效管理。結(jié)合中老鐵路客貨運(yùn)輸實(shí)際需求，將主要業(yè)務(wù)場(chǎng)景分為營(yíng)銷服務(wù)、運(yùn)輸生產(chǎn)、綜合安全、經(jīng)營(yíng)管理、統(tǒng)計(jì)分析、運(yùn)力資源等。

1.4 運(yùn)輸生產(chǎn)支撐層

運(yùn)輸生產(chǎn)支撐層依托主數(shù)據(jù)及大數(shù)據(jù)提供的數(shù)據(jù)資源服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高效治理；依托地理信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)信息與業(yè)務(wù)的融合；依托數(shù)據(jù)挖掘、交互分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)智能分析。

1.5 智能應(yīng)用層

智能應(yīng)用層作為中老鐵路客貨運(yùn)輸一體化平臺(tái)的應(yīng)用實(shí)體，承擔(dān)著智能化解決策略的呈現(xiàn)與交互，基于運(yùn)輸生產(chǎn)支撐層提供的各種服務(wù)，解決運(yùn)輸一體化過(guò)程中的綜合、復(fù)雜、具有不確定性的問(wèn)題[6]。

2 數(shù)據(jù)架構(gòu)

中老鐵路客貨運(yùn)輸一體化平臺(tái)數(shù)據(jù)架構(gòu)采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)模型[7]，該平臺(tái)數(shù)據(jù)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 中老鐵路客貨運(yùn)輸一體化平臺(tái)數(shù)據(jù)架構(gòu)

2.1 建設(shè)管理數(shù)據(jù)域

建設(shè)管理數(shù)據(jù)域包含建設(shè)項(xiàng)目、建設(shè)管理等數(shù)據(jù)模型，其數(shù)據(jù)涵蓋鐵路建設(shè)過(guò)程數(shù)據(jù)，以及其他以項(xiàng)目管理的方式進(jìn)行的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，因此，它擁有整個(gè)項(xiàng)目周期的管理數(shù)據(jù)，除了支撐項(xiàng)目完成后的管理運(yùn)營(yíng)外，還提供項(xiàng)目分析報(bào)告與決策支持。

2.2 運(yùn)輸生產(chǎn)數(shù)據(jù)域

以客貨運(yùn)輸為主線，包含物流、行車、運(yùn)轉(zhuǎn)等運(yùn)輸數(shù)據(jù)；以生產(chǎn)為核心，涵蓋安全、作業(yè)、檢修、施工等應(yīng)用數(shù)據(jù)。

2.3 綜合安全數(shù)據(jù)域

涉及安全保障的各種數(shù)據(jù)，如監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、防災(zāi)、應(yīng)急、安全管理等，為安全預(yù)警及分析決策提供數(shù)據(jù)支撐。

2.4 運(yùn)力資源數(shù)據(jù)域

運(yùn)力資源數(shù)據(jù)域包括運(yùn)力資源基本信息、資源運(yùn)用、檢修等數(shù)據(jù)模型。其數(shù)據(jù)涵蓋運(yùn)力資源的整個(gè)生命周期，通過(guò)對(duì)運(yùn)力資源的全生命周期管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)資產(chǎn)的精細(xì)化管控。

2.5 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)域

對(duì)中老鐵路客貨運(yùn)輸一體化平臺(tái)中的通用數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理，建立涵蓋線路、機(jī)務(wù)、車務(wù)、工務(wù)、電務(wù)、供電、車站站點(diǎn)等信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)域。

2.6 營(yíng)銷服務(wù)數(shù)據(jù)域

圍繞營(yíng)銷服務(wù)的中心目標(biāo)，涵蓋客戶數(shù)據(jù)、合同數(shù)據(jù)，在交易過(guò)程中產(chǎn)生的交易數(shù)據(jù)和金融數(shù)據(jù)，以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)和廣告數(shù)據(jù)，便于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的拓展。

2.7 統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)域

統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)域包括客運(yùn)統(tǒng)計(jì)、貨運(yùn)統(tǒng)計(jì)、管控支持、決策支持等數(shù)據(jù)，涵蓋鐵路日常運(yùn)營(yíng)所產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，也包括通過(guò)匯總、整合運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)后，產(chǎn)生的分析數(shù)據(jù)。

2.8 經(jīng)營(yíng)管理數(shù)據(jù)域

結(jié)合經(jīng)營(yíng)管理理念，將辦公數(shù)據(jù)、人力數(shù)據(jù)、財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)、物資數(shù)據(jù)等納入到該數(shù)據(jù)域中，實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)營(yíng)管理的全面感知與輔助決策。

3 技術(shù)架構(gòu)

基于云架構(gòu)的中老鐵路客貨運(yùn)輸一體化平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)如圖3 所示。

圖3 中老鐵路客貨運(yùn)輸一體化平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)

3.1 基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)層

基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS，Infrastructure as a Service）層，提供計(jì)算機(jī)資源服務(wù)，通過(guò)虛擬化技術(shù)，為用戶提供網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算與存儲(chǔ)服務(wù)，便于對(duì)資源的統(tǒng)一調(diào)度、運(yùn)行與維護(hù)（簡(jiǎn)稱：運(yùn)維）和管理。

在IaaS 層中，遵循即用即付的方式為上層提供所需的各種計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)及存儲(chǔ)資源，將傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)遷移并封裝，結(jié)合虛擬化技術(shù)，顯著降低硬件資源及維護(hù)成本，從而確保資源的高可用性。

3.2 平臺(tái)即服務(wù)層

平臺(tái)即服務(wù)（PaaS，Platform as a Service）層提供應(yīng)用服務(wù)的運(yùn)行和開(kāi)發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用部署簡(jiǎn)單化、運(yùn)維自動(dòng)化，兼容多種框架和數(shù)據(jù)服務(wù)，具備更加融合的資源調(diào)度優(yōu)勢(shì)[8]。

PaaS 層提供了開(kāi)發(fā)和部署的完整環(huán)境，平臺(tái)內(nèi)置中間件、工具、組件等，借助PaaS 層，減少編碼時(shí)間，支持對(duì)應(yīng)用程序的測(cè)試、部署和更新的全生命周期管理。

3.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層主要涉及中老鐵路信息化建設(shè)的各項(xiàng)應(yīng)用，如客票業(yè)務(wù)、貨運(yùn)業(yè)務(wù)、調(diào)度業(yè)務(wù)等。依托IaaS 層和PaaS 層，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用的高效開(kāi)發(fā)和管理，為中老鐵路提供穩(wěn)定、安全可靠的信息化應(yīng)用服務(wù)。

基于微服務(wù)架構(gòu)的運(yùn)輸管理體系和業(yè)務(wù)流程再造技術(shù)，借助IaaS 層、PaaS 層，以及包括Eureka、Ribbon 等的微服務(wù)組件，以微服務(wù)的方式提供與狀態(tài)無(wú)關(guān)的多實(shí)例服務(wù)，提供高可用、高并發(fā)、水平伸縮、灰度升級(jí)的應(yīng)用運(yùn)行管理能力[9]，實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)間信息泛在感知與互聯(lián)共享、智能優(yōu)化調(diào)度和協(xié)同輔助運(yùn)輸決策。

4 平臺(tái)功能

4.1 綜合調(diào)度

綜合調(diào)度功能包括綜合計(jì)劃編制、調(diào)度數(shù)據(jù)處理、客貨運(yùn)調(diào)度管理、調(diào)度命令管理、車站作業(yè)管理、正晚點(diǎn)預(yù)測(cè)推送和多維度追蹤服務(wù)等。

4.2 客運(yùn)管理

客運(yùn)管理功能包括客票數(shù)據(jù)庫(kù)管理、網(wǎng)絡(luò)管理、代售點(diǎn)業(yè)務(wù)管理、票價(jià)計(jì)算、結(jié)算清分，以及相關(guān)業(yè)務(wù)的管理、分析、查詢、統(tǒng)計(jì)、預(yù)測(cè)、監(jiān)控等，以滿足客運(yùn)營(yíng)銷的需求。

4.3 貨運(yùn)管理

貨運(yùn)管理功能包括對(duì)貨運(yùn)站、貨運(yùn)營(yíng)銷、貨票電子化及集裝箱運(yùn)輸?shù)墓芾?，?shí)現(xiàn)貨運(yùn)調(diào)度管控一體化和車站生產(chǎn)一體化。

4.4 工務(wù)、電務(wù)、供電一體化運(yùn)維

工務(wù)、電務(wù)、供電一體化運(yùn)維功能包括對(duì)工務(wù)、電務(wù)、供電（簡(jiǎn)稱：工電供）專業(yè)的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)、智能運(yùn)維及綜合巡檢等。

4.5 移動(dòng)裝備管理

移動(dòng)裝備管理功能包括機(jī)輛信息管理、貨車管理、機(jī)車遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與診斷、車輛運(yùn)行安全監(jiān)測(cè)等。

4.6 建設(shè)管理

建設(shè)管理功能包括運(yùn)輸調(diào)度管理、四電設(shè)備管理、聯(lián)調(diào)聯(lián)試數(shù)據(jù)集成、營(yíng)業(yè)線施工管理、資料與交付管理等。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文研究中老鐵路客貨運(yùn)輸一體化平臺(tái)總體架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)綜合調(diào)度、客運(yùn)管理、貨運(yùn)管理、工電供一體化運(yùn)維、移動(dòng)裝備管理、建設(shè)管理等功能。該平臺(tái)利用微服務(wù)組件，使得服務(wù)資源利用最大化，降低信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和運(yùn)維成本，提高系統(tǒng)迭代速度，滿足業(yè)務(wù)不斷變化的需求[10]。

客貨運(yùn)輸一體化平臺(tái)總體架構(gòu)已應(yīng)用于中老鐵路工程中，實(shí)現(xiàn)了信息高效共享和業(yè)務(wù)綜合應(yīng)用，極大地提升了信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率和運(yùn)維效率，促進(jìn)了信息的互聯(lián)互通，優(yōu)化了客貨運(yùn)輸組織流程，滿足調(diào)度指揮、計(jì)劃編制精細(xì)化管理需要，為中老鐵路客貨運(yùn)輸組織一體化建設(shè)和運(yùn)輸服務(wù)水平的提升提供了技術(shù)支撐。