近年來，隨著“一帶一路”倡議以及鐵路“走出去”戰(zhàn)略的逐步實施，我國企業(yè)承建的海外鐵路項目也越來越多，信息化、自動化程度也越來越高。中老昆萬鐵路(昆明—萬象，以下簡稱“中老鐵路”)為“一帶一路”標(biāo)志性工程之一，是第一個以中方為主投資建設(shè)、共同運營并與我國鐵路網(wǎng)直接連通的跨國鐵路[1-2]。其中，中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)是整個中老鐵路客服信息系統(tǒng)專業(yè)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，也是中老鐵路信息化建設(shè)的重要組成部分，采用我國高速鐵路客服信息系統(tǒng)建設(shè)通用標(biāo)準(zhǔn)[3-4]進行設(shè)計。中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)是結(jié)合國內(nèi)最新的旅客服務(wù)與生產(chǎn)管控平臺架構(gòu)設(shè)計思路，對設(shè)計單位批復(fù)的既有旅客服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)進行改造與優(yōu)化，通過分析中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化和應(yīng)用效果，為今后鐵路“走出去”信息化建設(shè)提供技術(shù)和經(jīng)驗借鑒。

1 中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)需求特點

按照原鐵道部文件《鐵路客運專線客運服務(wù)系統(tǒng)總體技術(shù)方案(暫行)》[5]，鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)是一個以信息自動采集為基礎(chǔ)，以提供全方位信息服務(wù)為目標(biāo)，實現(xiàn)客運車站信息自動廣播、導(dǎo)向揭示等多種途徑的信息服務(wù)的集成系統(tǒng)。目前我國國內(nèi)鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)采用“中心—車站”2 級架構(gòu)設(shè)計，同時預(yù)留中國國家鐵路集團有限公司(以下簡稱“國鐵集團”)級數(shù)據(jù)平臺接口，中心與車站通過鐵路客運專線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)互聯(lián)。鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。其中在車站，鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)主要設(shè)置接口服務(wù)器、旅服集成平臺以及子系統(tǒng)控制器，負(fù)責(zé)與車站外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互以及車站終端子系統(tǒng)控制。在客運調(diào)度中心，鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、接口服務(wù)器、編輯服務(wù)器以及中心級旅服集成平臺，主要負(fù)責(zé)核心數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)計算、與外部數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)交互以及對各車站服務(wù)的監(jiān)控與管理。2018 年以京張高速鐵路工程為依托，對旅客服務(wù)與生產(chǎn)管控平臺(以下簡稱“管控平臺”)進行研制，鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)進一步融合旅客服務(wù)、客運管理、客運設(shè)備管理、應(yīng)急管理4 大業(yè)務(wù)系統(tǒng)，形成“1+4+N”架構(gòu)體系[6-7]，實現(xiàn)車站一體化運營管理。

圖1 鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Architecture of passenger service system

相比國內(nèi)既有的鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)，中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)具有以下3 個方面的需求特點：①中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)需要實現(xiàn)未來萬象客運調(diào)度中心與國內(nèi)的客運調(diào)度中心間數(shù)據(jù)交互，以更好服務(wù)于跨國直通列車開行；②中老鐵路未來將成為“中國-中南半島”經(jīng)濟走廊國家鐵路規(guī)劃的重要組成部分[8]，中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)需要考慮在整個中南半島鐵路網(wǎng)的建設(shè)過程中，具備良好的先進性與高可擴展性，為未來旅客服務(wù)系統(tǒng)向客運樞紐車站[9]全面提供旅客服務(wù)、生產(chǎn)作業(yè)、設(shè)備環(huán)境管理和應(yīng)急管理的功能建設(shè)提供基礎(chǔ)；③中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)需能根據(jù)不同場景適應(yīng)多語言的交互、管理配置等功能，增加能夠靈活配置的多語言服務(wù)單元，從而滿足未來本地化運營管理的需求。綜上所述，中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)需在國內(nèi)已有的管控平臺整體架構(gòu)與功能基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有設(shè)計批復(fù)的鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)設(shè)備，進一步定制化改造研發(fā)，從而滿足中老鐵路的業(yè)務(wù)需求與未來發(fā)展的要求。

2 中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)優(yōu)化

中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2 所示，系統(tǒng)整體仿照管控平臺構(gòu)建信息物理系統(tǒng)(Cyber-Physical Systems，CPS)架構(gòu)體系[10-11]，采用云邊結(jié)合的模式進行搭建，即在客運調(diào)度中心利用既有設(shè)計批復(fù)的硬件資源環(huán)境，采用開源虛擬化技術(shù)，搭建滿足承載全線路數(shù)據(jù)與應(yīng)用的虛擬化云服務(wù)平臺，同時通過構(gòu)建數(shù)據(jù)預(yù)處理平臺配合數(shù)據(jù)通信骨干網(wǎng)的通信能力，實現(xiàn)車站與中心的實時信息交互處理；在車站綜控室搭建旅客服務(wù)集成管理平臺以及各子系統(tǒng)設(shè)備接口服務(wù)器，結(jié)合視頻監(jiān)控與廣播監(jiān)聽功能，實現(xiàn)對車站環(huán)境要素的感知、反饋與實時控制。

圖2 中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)總體架構(gòu)Fig.2 Overall architecture of passenger service system for China-Laos Railway

客運調(diào)度中心系統(tǒng)架構(gòu)可主要劃分為中心級公共數(shù)據(jù)資源域、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)資源域、應(yīng)用服務(wù)域以及數(shù)據(jù)預(yù)處理服務(wù)域；車站系統(tǒng)架構(gòu)可劃分為旅服集成管理平臺、旅服應(yīng)急平臺以及各子系統(tǒng)終端控制設(shè)備。

（1）中心級公共數(shù)據(jù)資源域。包括面向基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與接口數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫實例，接口數(shù)據(jù)庫主要負(fù)責(zé)將客票、調(diào)度系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)接入與存儲；基礎(chǔ)服務(wù)庫負(fù)責(zé)存儲整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)配置信息、擴展新增面向跨國列車時區(qū)轉(zhuǎn)換、多語言切換的時區(qū)字典、多語言展示字典等。

（2）業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)資源域。根據(jù)旅客服務(wù)系統(tǒng)業(yè)務(wù)分類將旅客服務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源劃分為計劃數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)和系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)庫3 部分。其中，計劃庫存儲管理系統(tǒng)運行核心的到發(fā)計劃、廣播計劃、引導(dǎo)計劃等計劃驅(qū)動數(shù)據(jù)；業(yè)務(wù)管理庫存儲管理多語言業(yè)務(wù)版式、多語言音庫、業(yè)務(wù)命令等業(yè)務(wù)模板數(shù)據(jù)；系統(tǒng)參數(shù)庫存儲管理系統(tǒng)運行的消息觸發(fā)節(jié)點、日志等系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)。

（3）應(yīng)用服務(wù)域。采用微服務(wù)架構(gòu)模式進行搭建，包括平臺業(yè)務(wù)應(yīng)用、接口業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用、跨國列車業(yè)務(wù)應(yīng)用、微服務(wù)注冊中心、消息中間件、業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)(API)、外部公共接口應(yīng)用。其中，微服務(wù)注冊中心、API、消息中間件共同組成業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)的支撐框架，實現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)的注冊、發(fā)布與消息通信功能；平臺業(yè)務(wù)應(yīng)用和接口業(yè)務(wù)應(yīng)用負(fù)責(zé)根據(jù)各子系統(tǒng)計劃編制、平臺控制命令處理等功能；外部公共接口應(yīng)用負(fù)責(zé)客票、調(diào)度接口數(shù)據(jù)的計算處理；數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)庫的讀寫訪問；跨國列車業(yè)務(wù)應(yīng)用負(fù)責(zé)結(jié)合時區(qū)字典、多語言字典實現(xiàn)旅客服務(wù)系統(tǒng)多語言切換的展示、播報和平臺操作功能以及到發(fā)時間的統(tǒng)一轉(zhuǎn)化功能。

（4）數(shù)據(jù)預(yù)處理服務(wù)域。采用消息代理(Ngnix)、微服務(wù)與數(shù)據(jù)緩存(Radis)融合技術(shù)實現(xiàn)終端業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的預(yù)處理、訪問控制等功能，以保證客運調(diào)度中心對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理的高效性與安全性。

（5）旅服集成平臺。按照CPS 架構(gòu)理念可分為旅客服務(wù)、生產(chǎn)管理、設(shè)備控制、系統(tǒng)監(jiān)控等終端模塊，為綜控人員提供列車到發(fā)管理、中英老多語言廣播與引導(dǎo)管理、設(shè)備控制管理以及音視頻的監(jiān)聽功能。同時，系統(tǒng)支持根據(jù)業(yè)務(wù)需求后續(xù)擴展面向生產(chǎn)管理的手持終端、面向環(huán)境參數(shù)監(jiān)控的傳感器單元等智能化應(yīng)用接入。

（6）旅服應(yīng)急平臺。負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)異常情況下應(yīng)急接管車站旅服設(shè)備，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

（7）子系統(tǒng)終端控制設(shè)備。負(fù)責(zé)根據(jù)旅服集成平臺的作業(yè)指令，接入、控制各類終端設(shè)備，并獲取數(shù)據(jù)反饋。

2.2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)優(yōu)化

中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)如圖3 所示，其技術(shù)架構(gòu)主要分為基礎(chǔ)服務(wù)層、應(yīng)用服務(wù)層、發(fā)布與控制層以及展示層。

圖3 中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)Fig.3 Technical architecture of passenger service system for China-Laos Railway

（1）基礎(chǔ)服務(wù)層。主要承載整個系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)資源，包括硬件資源、數(shù)據(jù)資源、虛擬化平臺、消息代理平臺和系統(tǒng)環(huán)境。其中硬件資源包含最底層支撐整個系統(tǒng)的虛擬化資源組件和X86服務(wù)器資源；在硬件資源基礎(chǔ)上構(gòu)建了數(shù)據(jù)資源，包括Mysql 集群主數(shù)據(jù)庫、Mysql 集群應(yīng)急數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)緩存；虛擬化平臺采用國產(chǎn)開源虛擬化軟件(XenServer)進行搭建，承載系統(tǒng)全部應(yīng)用層業(yè)務(wù)部署；消息代理平臺采用Ngnix 和持久化軟件(Keeplive)進行高可用集成部署，承載前端展示層與應(yīng)用層、控制層的訪問代理；系統(tǒng)環(huán)境采用.Netcore，Netframework，Windows 或Linux 搭建，支撐旅客服務(wù)系統(tǒng)的正常運行。

（2）應(yīng)用服務(wù)層。主要包括業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)管理類的應(yīng)用、微服務(wù)注冊中心、消息中間件。其中業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)管理類的應(yīng)用主要包含旅客服務(wù)系統(tǒng)業(yè)務(wù)、接口以及數(shù)據(jù)類的應(yīng)用，采用標(biāo)準(zhǔn)WEB 服務(wù)或WinService 服務(wù)模式發(fā)布；微服務(wù)注冊中心采用開源服務(wù)Consul 構(gòu)建多節(jié)點的高可用服務(wù)注冊中心，實現(xiàn)各類服務(wù)的注冊與調(diào)用接口發(fā)布；消息中間件基于socket 通信技術(shù)，采用自主研發(fā)的消息交互服務(wù)實現(xiàn)內(nèi)部服務(wù)之間的消息通信。

（3）發(fā)布與控制層。主要包括微服務(wù)發(fā)布的業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)與業(yè)務(wù)追蹤服務(wù)。其中，業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)配套Consul，發(fā)布WEB 注冊服務(wù)，可支持Reset 接口規(guī)范、ODBC/JDBC 數(shù)據(jù)庫連接以及自定義TCP/UDP 接口協(xié)議訪問調(diào)用，用于支撐展示層與應(yīng)用層的數(shù)據(jù)交互；業(yè)務(wù)服務(wù)追蹤采用路由追蹤軟件(Skywalking)搭建，可實現(xiàn)業(yè)務(wù)訪問路由的追蹤記錄，監(jiān)控系統(tǒng)的運行情況。

（4）展示層。主要包括旅服集成平臺服務(wù)模塊、廣播系統(tǒng)管理模塊、引導(dǎo)系統(tǒng)管理模塊、視頻監(jiān)控管理模塊等，實現(xiàn)面向客運綜控人員和終端設(shè)備管理與控制服務(wù)。

3 中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)實際應(yīng)用

3.1 應(yīng)用部署

中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)目前已經(jīng)在中老鐵路磨萬段部署應(yīng)用，系統(tǒng)采用“萬象客運調(diào)度中心—車站”2 級部署，以萬象中心站代管其他小站模式進行管理，建設(shè)范圍包括萬象客運調(diào)度中心，以及被代管的噶西站、瑯勃拉邦站、孟阿站、孟賽站、磨丁站、納堆站、納磨站、蓬洪站、萬榮站共10 個車站。中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)部署架構(gòu)如圖4 所示。

圖4 中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)部署架構(gòu)Fig.4 Deployment architecture of passenger service system for China-Laos Railway

在萬象客運調(diào)度中心，部署整套虛擬化云服務(wù)平臺，容納旅客服務(wù)系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用服務(wù)與接口服務(wù)，從而滿足被代管各車站的數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)服務(wù)；同時，在云服務(wù)資源池基礎(chǔ)上部署多節(jié)點的微服務(wù)注冊集群，實現(xiàn)應(yīng)用后臺的注冊并通過多節(jié)點消息代理集群，實現(xiàn)服務(wù)的發(fā)布與消息訪問管理。整個部署架構(gòu)可根據(jù)云服務(wù)平臺增加的計算與存儲單元進行動態(tài)的擴展，從而可滿足未來其他線路的快速接入。

在車站端，萬象中心站與代管站分別部署中老英多語言服務(wù)、管理、視頻等客戶端軟件，支持站內(nèi)客運工作人員日常的生產(chǎn)指揮、服務(wù)管理以及監(jiān)控反饋作業(yè)。

3.2 系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢

中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)通過對客運調(diào)度中心系統(tǒng)應(yīng)用的部署架構(gòu)進行改造優(yōu)化，與我國鐵路既有旅客服務(wù)系統(tǒng)相比，其在實際應(yīng)用中具有如下優(yōu)勢。

（1）提升系統(tǒng)整體先進性。中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)是國內(nèi)最新研究成果，即在原有管控平臺的架構(gòu)基礎(chǔ)上，進行適應(yīng)性改造，采用云邊結(jié)合的部署模式，極大程度上規(guī)范中心級資源應(yīng)用。同時，中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)保留管控平臺CPS 架構(gòu)體系，為未來進一步擴展升級客運作業(yè)指揮、環(huán)境舒適度監(jiān)控以及應(yīng)急管理等業(yè)務(wù)模塊提供了基礎(chǔ)。

（2）優(yōu)化系統(tǒng)可擴展性。中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)采用虛擬化與云服務(wù)技術(shù)設(shè)計，在未來老撾以及整個中南半島新線建設(shè)與中心接入過程中，可以通過較少的組件擴容，在不停機狀態(tài)下實現(xiàn)新線資源的分配和擴展。

（3）便于中心聯(lián)網(wǎng)。中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等方面與管控平臺保持基本一致，對未來國內(nèi)外各級中心聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)站車一體化指揮提供基礎(chǔ)條件。

（4）加固完善系統(tǒng)穩(wěn)定性與易維護性。在系統(tǒng)穩(wěn)定性與易維護性方面，中心數(shù)據(jù)與應(yīng)用部署環(huán)境均采用多節(jié)點高可用方式部署，當(dāng)單個節(jié)點出現(xiàn)故障，系統(tǒng)節(jié)點可進行自動故障轉(zhuǎn)移，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，節(jié)點故障的軟硬件產(chǎn)品均可隨時人工進行下線與維護，易維護性強；在業(yè)務(wù)軟件方面，包括多語言展示、跨國列車業(yè)務(wù)處理的各項功能均可采用自定義配置方式實現(xiàn)，便于本地根據(jù)實際運行環(huán)境實時維護調(diào)整，且客運調(diào)度中心與車站實時保持核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)同步，在出現(xiàn)故障情況下，可實時進行應(yīng)急切換，保障系統(tǒng)穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

中老鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)是基于其實際特點與需求，結(jié)合國內(nèi)客運站信息化建設(shè)的研究成果，對其架構(gòu)進行全面的優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化后的系統(tǒng)架構(gòu)在保障原有業(yè)務(wù)需求的同時，極大程度提升了旅客服務(wù)系統(tǒng)的先進性、可擴展性、穩(wěn)定性以及易維護性。未來隨著“中國-中南半島”高速鐵路網(wǎng)絡(luò)的不斷擴展與完善，系統(tǒng)將為整個中南半島區(qū)域客運調(diào)度中心聯(lián)網(wǎng)交互以及與中國鐵路昆明局集團有限公司、中國鐵路南寧局集團有限公司客運調(diào)度中心的內(nèi)外聯(lián)網(wǎng)交互與信息共享提供支撐與服務(wù)，實現(xiàn)面向中南半島內(nèi)部以及中國至中南半島各車站一體化站車旅客智能服務(wù)與管理。