劉洋

(中國鐵道科學研究院集團有限公司 電子計算技術研究所，北京 100081)

0 引言

為應對我國貨運市場的激烈競爭，中國國家鐵路集團有限公司(以下簡稱“國鐵集團”)持續(xù)加強自身信息化建設，通過不斷完善95306 網(wǎng)站應用功能為鐵路貨運客戶提供更優(yōu)質的服務，提高市場競爭力[1]。原鐵路貨運電子商務系統(tǒng)自2012年建成投產(chǎn)以來，為深化鐵路貨運組織改革、提高服務質量作出了積極貢獻。近年來，隨著信息技術的飛速發(fā)展[2]，原鐵路貨運電子商務系統(tǒng)的不足之處逐漸顯現(xiàn)出來，主要表現(xiàn)在：①服務功能欠完善，沒有實現(xiàn)全程“一站式”服務，客戶簽訂運單、支付運費、領取貨物等仍需到車站營業(yè)廳辦理；還需要簽署、流轉、保管大量的紙質單據(jù)，客戶體驗有待提升。②貨運數(shù)據(jù)資源整合利用程度不夠，數(shù)據(jù)共享和格式標準不統(tǒng)一[3]，系統(tǒng)沒有形成統(tǒng)一貨運基礎字典和共享數(shù)據(jù)庫。③系統(tǒng)部署分散，對外客戶需登錄不同鐵路局集團公司的網(wǎng)站辦理業(yè)務，操作繁瑣；對內(nèi)各鐵路局集團公司信息化資源重復投資、運維成本高、網(wǎng)絡安全風險大。因此，亟需對95306 網(wǎng)站系統(tǒng)進行整體升級改造，從根本上優(yōu)化系統(tǒng)架構并創(chuàng)新服務功能，以實現(xiàn)鐵路運輸網(wǎng)絡的規(guī)模效應，同時也有助于國鐵平臺的生態(tài)建設[4]。

鐵路貨運電子商務系統(tǒng)(95306)(以下簡稱“貨運95306 系統(tǒng)”)的升級工作自2019 年啟動，經(jīng)過業(yè)務調研、需求分析、方案評審、工程建設、軟件研發(fā)、三方測試、現(xiàn)場試用等過程，于2021年12月完成全路正式推廣實施，實現(xiàn)了電子注冊、電子簽名、電子支付、電子領貨、網(wǎng)上理賠、貨物全程追蹤、到達預測、運條管理、價格策略管理等多項服務新功能，實現(xiàn)了貨運客戶全流程業(yè)務不見面辦理，鐵路貨運客戶服務質量和受理效率實現(xiàn)跨越式提升[5]。貨運95306 系統(tǒng)的升級實施，對提升鐵路貨運營銷水平和客戶服務質量[6]、降低社會物流綜合成本、提升貨運95306品牌價值等具有重要意義。

1 需求分析

貨運95306 系統(tǒng)對外構建全路統(tǒng)一的鐵路貨運綜合營銷服務平臺，提供鐵路貨運物流綜合信息服務[7]；對內(nèi)構建鐵路貨運營銷及貨運相關作業(yè)管理平臺，實現(xiàn)鐵路貨運受理交互及生產(chǎn)作業(yè)全程管理，實現(xiàn)鐵路貨運需求受理和崗位作業(yè)的服務銜接。系統(tǒng)升級改造的主要需求是遵照國鐵集團信息化總體規(guī)劃，在整合、升級原系統(tǒng)功能基礎上，開發(fā)全新的鐵路貨運對外客戶服務和內(nèi)外交互應用，范圍覆蓋貨運生產(chǎn)全過程；提供網(wǎng)站、移動APP、微信公眾號等多途徑服務渠道。全面提升鐵路貨運客戶服務、內(nèi)外交互、對外經(jīng)營等有關服務功能，逐步將95306 網(wǎng)打造為中國鐵路貨運對外服務的統(tǒng)一窗口，貨運內(nèi)外信息交互的唯一通道，開放、共享、共贏的社會物流協(xié)作平臺[8]。

2 系統(tǒng)設計

貨運95306系統(tǒng)改變了原系統(tǒng)在18個鐵路局集團公司分散部署的方式，實現(xiàn)全量服務應用在國鐵集團的集中統(tǒng)一部署。貨運95306 系統(tǒng)部署架構如圖1所示。

圖1 貨運95306系統(tǒng)部署架構Fig.1 Deployment architecture of 95306 system

為防止集中部署后的貨運95306 系統(tǒng)出現(xiàn)單點故障等安全隱患，系統(tǒng)構建了雙活應用體系和雙中心運行機制。貨運95306 系統(tǒng)的雙活一中心在武清主數(shù)據(jù)中心機房、二中心在國鐵集團機房。貨運95306系統(tǒng)雙活方案如圖2所示。

圖2 貨運95306系統(tǒng)雙活方案Fig.2 Dual-active scheme of 95306 system

貨運95306 系統(tǒng)在一中心和二中心分別進行系統(tǒng)相關環(huán)境資源和應用軟件的部署安裝，系統(tǒng)雙活中心運行通過接入層、應用層及數(shù)據(jù)層的協(xié)作分工共同完成。接入層方面，外部客戶通過CDN、內(nèi)部用戶通過DNS實現(xiàn)2個中心的流量接入，通過自研的PaaS 平臺分布式應用路由程序在業(yè)務應用上層實現(xiàn)接入流量的二次分配，基于業(yè)務接入情況精準動態(tài)控制兩中心流量，在雙中心CDN 和DNS 流量接入上從用戶交互和業(yè)務邏輯層面對雙中心流量進行二次分配。應用層方面，業(yè)務應用在兩中心同時部署運行，各中心應用分別完成對接入層導入流量的處理，通過數(shù)據(jù)庫異步復制彌補2 套數(shù)據(jù)庫事務、鎖機制等無法保證的問題；通過分布式緩存同步技術實現(xiàn)兩中心應用的會話同步。數(shù)據(jù)層方面，兩中心分別部署數(shù)據(jù)庫集群，同時支持讀寫操作，基于Shareplex 軟件實現(xiàn)兩中心數(shù)據(jù)的雙向準實時復制，充分保障兩中心數(shù)據(jù)的一致性。

2.1 總體結構

貨運95306 系統(tǒng)通過網(wǎng)站、APP 和微信公眾號等多種渠道實現(xiàn)服務接入；系統(tǒng)基于微服務技術構建貨運95306 對外和對內(nèi)2 套業(yè)務應用體系；能力中心提供支撐各業(yè)務微服務邏輯計算和數(shù)據(jù)加工的綜合服務能力，系統(tǒng)通過貨運PaaS 平臺保障大量微服務間的協(xié)同運轉及管控治理；系統(tǒng)構建了鐵路貨運數(shù)據(jù)處理中心，高效銜接內(nèi)部各貨運業(yè)務支撐系統(tǒng)，實現(xiàn)貨運數(shù)據(jù)資源的融合，形成貨運統(tǒng)一且唯一的數(shù)據(jù)資源，實現(xiàn)對貨運數(shù)據(jù)的精準賦權和使用管理；通過集成服務平臺下的數(shù)據(jù)服務平臺實現(xiàn)現(xiàn)車信息、主數(shù)據(jù)信息、GIS 信息等與非貨運數(shù)據(jù)的交互共享；系統(tǒng)通過集成服務平臺下的外部協(xié)作平臺建立與大型企業(yè)、上下游行業(yè)等信息系統(tǒng)及大宗商品交易服務平臺間的信息交換機制。貨運95306系統(tǒng)總體結構如圖3所示。

圖3 貨運95306系統(tǒng)總體結構Fig.3 Overall structure of 95306 system

2.2 技術架構

貨運95306 系統(tǒng)充分應用云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等成熟先進技術設計統(tǒng)一的技術架構。系統(tǒng)采用前后端分離技術，有效提升系統(tǒng)的運行性能和開發(fā)效率。前端基于數(shù)據(jù)驅動、組件化主流技術框架的VUE.JS進行構建，后端圍繞微服務治理體系，依托分布式消息服務、分布式應用部署、數(shù)據(jù)庫集群等中間件，打造“強平臺，富組件”的集成架構應用[9-10]。系統(tǒng)建立鐵路貨運基礎服務和核心業(yè)務兩級微服務體系，為展現(xiàn)層的網(wǎng)站、APP及微信等多端應用提供全面、可靠的服務支撐；充分引入領域驅動理念，采用讀寫分離等思想進行系統(tǒng)微服務設計。系統(tǒng)基于SpringCloud 框架構建鐵路貨運PaaS平臺，實現(xiàn)貨運95306系統(tǒng)服務應用的動態(tài)路由、彈性伸縮、自動化發(fā)布和分布式業(yè)務監(jiān)控等；系統(tǒng)充分利用分布式技術，將貨運95306 系統(tǒng)有關的主數(shù)據(jù)、系統(tǒng)參數(shù)等靜態(tài)數(shù)據(jù)，以及用戶查詢、統(tǒng)計等熱交互數(shù)據(jù)在分布式緩存和分布式數(shù)據(jù)庫中存放，實現(xiàn)對大并發(fā)、高速數(shù)據(jù)訪問計算和實時數(shù)據(jù)處理等方面的快速運算與交互響應。貨運95306系統(tǒng)技術架構如圖4所示。

圖4 貨運95306系統(tǒng)技術架構Fig.4 Technical architecture of 95306 system

2.3 網(wǎng)絡架構

貨運95306 系統(tǒng)集中部署于國鐵集團?；ヂ?lián)網(wǎng)出口部署于外部服務網(wǎng)，主要由各營運商專線、出口防火墻、鏈路均衡器、入侵防御等設備構成。內(nèi)外網(wǎng)間由國鐵集團級安全平臺進行安全隔離與數(shù)據(jù)交換，內(nèi)外網(wǎng)的網(wǎng)絡核心實現(xiàn)分區(qū)分域以及區(qū)域間數(shù)據(jù)交換。貨運95306系統(tǒng)網(wǎng)絡架構如圖5所示。

圖5 貨運95306系統(tǒng)網(wǎng)絡架構Fig.5 Network architecture of 95306 system

外部客戶通過互聯(lián)網(wǎng)，經(jīng)由國鐵集團外部服務網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)出口訪問貨運95306 系統(tǒng)外部門戶；鐵路局集團公司客服人員通過廣域網(wǎng)訪問部署于國鐵集團外部服務網(wǎng)的貨運95306 系統(tǒng)；鐵路業(yè)務部門及生產(chǎn)作業(yè)人員通過鐵路綜合信息網(wǎng)廣域網(wǎng)訪問部署于國鐵集團內(nèi)網(wǎng)的貨運95306 系統(tǒng)內(nèi)部門戶。外部服務網(wǎng)應用與內(nèi)網(wǎng)應用通過國鐵集團級安全平臺進行數(shù)據(jù)交互；系統(tǒng)基于部署于外部服務網(wǎng)的外部協(xié)作平臺實現(xiàn)路企間信息的交互；鐵路局集團公司既有業(yè)務支撐應用通過內(nèi)網(wǎng)與貨運95306 系統(tǒng)進行信息交互。系統(tǒng)所涉及的網(wǎng)絡設備均為冗余部署，保證系統(tǒng)的高可靠。

3 關鍵技術

（1）集中式部署技術。貨運95306 系統(tǒng)首次采用集中式架構實現(xiàn)鐵路貨運主生產(chǎn)應用的統(tǒng)一部署。集中式架構大幅降低貨運95306 系統(tǒng)部署實施的協(xié)調難度與工作量，實現(xiàn)系統(tǒng)日常運維和迭代升級的全路統(tǒng)一管理。基于集中式架構首次實現(xiàn)全路貨運服務、生產(chǎn)作業(yè)、內(nèi)部管理等數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一存儲，為鐵路貨運統(tǒng)一對外服務和內(nèi)部管理決策提供一手信息資源。

（2）“云原生、微服務”開發(fā)技術。貨運95306系統(tǒng)是鐵路貨運乃至國鐵集團信息領域首個基于Spring Cloud 技術體系構建的“云原生、微服務”大型應用系統(tǒng)。系統(tǒng)放棄原系統(tǒng)基于SSO的技術架構和基于SSH 的重型開發(fā)框架，創(chuàng)新采用“云原生、微服務、統(tǒng)一PaaS 平臺”的全新技術路線，遵照微服務架構理念，對繁雜的貨運業(yè)務進行拆解，將龐大的單體應用分解為眾多細顆粒度的服務組合，充分保障各業(yè)務模塊的靈活性和高擴展性。系統(tǒng)定義標準的研發(fā)測試和管理規(guī)范，打造流水線式的DevOps 模式，始終保證規(guī)模化開發(fā)，提高了貨運95306系統(tǒng)的生產(chǎn)交付效率。

（3）雙活應用技術。建設完成了鐵路貨運領域首個基于武清主數(shù)據(jù)中心機房和國鐵集團機房的雙活應用，雙活模式部署的貨運95306 系統(tǒng)既有效增加系統(tǒng)業(yè)務處理的承載量，提升處理性能和處理效率，又實現(xiàn)雙中心間互為備援，當一個中心的業(yè)務系統(tǒng)出現(xiàn)故障時可以快速切換為另一中心全量運行，最大程度降低人為或災害等對貨運業(yè)務可能造成的影響。

（4）鐵路貨運PaaS 平臺。結合鐵路貨運信息化現(xiàn)狀及業(yè)務特點，首次研發(fā)打造具有自主知識產(chǎn)權、適合鐵路貨運業(yè)務的PaaS 平臺。鐵路貨運PaaS平臺向下實現(xiàn)與鐵信云等國鐵集團多種私有云的對接和集成，實現(xiàn)運行環(huán)境的自動創(chuàng)建和管理、服務器資源的快速自動伸縮和分配、容器及虛擬機故障的自動檢測和恢復等；向上為貨運95306 業(yè)務應用提供統(tǒng)一的應用程序研發(fā)、運行環(huán)境，實現(xiàn)常用技術組件的集成、應用級別的故障檢測和修復、業(yè)務應用的路由和負載均衡、圖形化界面的應用部署運維和監(jiān)控管理等；為貨運95306 系統(tǒng)打造了一流的技術基礎底座，提供高效、現(xiàn)代的云原生應用交付方案。

（5）大數(shù)據(jù)技術。貨運95306 系統(tǒng)充分引入大數(shù)據(jù)技術，結合項目對數(shù)據(jù)加工處理的實際需要，自主構建鐵路貨運大數(shù)據(jù)處理軟件。通過自主研發(fā)的ETL 工具實現(xiàn)數(shù)據(jù)從Oracle 數(shù)據(jù)庫到Hive，HBase，Greenplum，ElasticSearch等數(shù)據(jù)倉庫、非關系型數(shù)據(jù)庫的快速采集與轉換匯聚，為系統(tǒng)應用提供強大的大數(shù)據(jù)存儲、檢索、計算、分析等能力。

（6）數(shù)字簽名/簽章技術。貨運95306系統(tǒng)全面引入并應用數(shù)字證書、電子簽名、電子簽章、人臉識別、身份驗證等技術，為電子注冊、電子單證、電子領貨、電子交接、電子理賠等業(yè)務開展和系統(tǒng)用戶操作行為授信提供法律保障；實現(xiàn)貨運95306 系統(tǒng)業(yè)務辦理過程中電子單證簽署、版式文件可視化展示及驗簽服務，系統(tǒng)利用操作人的數(shù)字證書進行簽名留痕，實現(xiàn)線上業(yè)務辦理過程中的數(shù)據(jù)防篡改、操作防抵賴，保障電子單證的有效性與合法性。

4 主要功能

（1）客戶注冊與電子簽名。貨運95306 系統(tǒng)首次建立了全路統(tǒng)一的貨運用戶體系，實現(xiàn)了鐵路外部客戶與內(nèi)部用戶的集中統(tǒng)一和電子化管理。外部客戶方面，通過對接國家工商總局電子營業(yè)執(zhí)照服務，首次實現(xiàn)企業(yè)客戶通過電子營業(yè)執(zhí)照自動采集信息快速完成注冊，個人客戶通過共享12306 身份認證和人臉識別能力實現(xiàn)自動注冊。截至2023 年1 月，已有6.4 萬余家企業(yè)、近6.3 萬人完成電子注冊。內(nèi)部用戶方面，按照國鐵集團貨運內(nèi)部組織機構，首次構建了國鐵集團貨運4 層8 級的組織架構體系，采取領域全覆蓋、機構如實還原的基本策略，實名造冊建立了鐵路貨運內(nèi)部單位機構和崗位用戶體系。

截至2023 年1 月，系統(tǒng)已經(jīng)為超11 萬外部用戶頒發(fā)數(shù)字證書，為282 個內(nèi)部站段單位分配數(shù)字證書，并授權6.2 萬余名內(nèi)部職工使用數(shù)字證書。利用電子簽名技術實現(xiàn)業(yè)務單據(jù)的電子簽署，為各業(yè)務環(huán)節(jié)取消紙質單據(jù)奠定技術基礎，第三方CA機構簽名簽章的電子單證替代了現(xiàn)有紙質單證，徹底改變了客戶拿紙質單據(jù)跑車站辦業(yè)務的狀況。

（2）需求提報及受理。貨運95306 系統(tǒng)為客戶提供全程“一站式”線上業(yè)務辦理服務，改變了原本客戶登錄18 個鐵路局集團公司平臺辦理鐵路貨運業(yè)務的現(xiàn)狀，實現(xiàn)了一次登錄辦理全路業(yè)務。系統(tǒng)取消了需求提報時對客戶發(fā)運數(shù)據(jù)權限的限制卡控，在不違反貨運運營條件的前提下，所有客戶可以在任一站點發(fā)運任何貨物，真正實現(xiàn)需求的敞開受理；系統(tǒng)引入電子簽名，保證客戶需求信息的真實、完整、可靠；客戶可以24 小時網(wǎng)上提報需求，所有客戶需求100%通過貨運95306系統(tǒng)提報受理。

（3）計費制單及電子支付。在計費制單環(huán)節(jié)，系統(tǒng)推行電子運單和電子雜費票據(jù)，取消了原紙質運單和計費票據(jù)。電子單證每年可為企業(yè)節(jié)省“跑站”人工、交通等綜合成本數(shù)億元；估算為鐵路節(jié)省打印紙約3億張，硒鼓約15萬個，節(jié)約成本近1億元［8］。在支付環(huán)節(jié)，系統(tǒng)在既有支付方式基礎上，新增網(wǎng)銀支付方式，在線支付的運費、雜費直接進入鐵路局集團公司收入賬戶，客戶支付更加方便快捷，資金安全更有保障，同時有效降低了企業(yè)的資金占用成本。

（4）全程追蹤。系統(tǒng)建立了全路統(tǒng)一的在途軌跡數(shù)據(jù)庫，提供了鐵路貨運統(tǒng)一的全程追蹤服務。通過整合到發(fā)報、紅外線、車號自動識別、電子施封鎖、超偏載等數(shù)據(jù)，多維數(shù)據(jù)相互補充校核，大幅提升全程追蹤密度，目前位置信息平均30 min更新一次。基于全路統(tǒng)一的地理信息平臺，實現(xiàn)了全程追蹤軌跡的可視化展示，外部客戶、內(nèi)部用戶可以直觀、全面、及時、準確地查詢貨物的物流軌跡，極大提高了鐵路貨運作業(yè)過程的透明度。

（5）到達預測。在貨物追蹤基礎上，利用大數(shù)據(jù)、人工智能等技術，建立了基于深度學習的貨物/貨車到達預測模型［8］。到達預測模型充分識別運輸方式、班列產(chǎn)品、發(fā)到站、貨物品類、運輸季節(jié)等特征因素，抽取和分析符合條件的歷史數(shù)據(jù)進行測算；到達預測模型同時具備自主學習和自動糾偏能力，將預測時間與實際運行時間進行對比，不斷細化調整參數(shù)和優(yōu)化模型，使鐵路貨物到達預測更加準確。精準的到達預測，為企業(yè)合理安排生產(chǎn)計劃、到站準確安排卸車計劃提供了重要依據(jù)，提高了企業(yè)和站段的作業(yè)效率。

（6）電子領貨及交接。對貨場交付的貨物，系統(tǒng)采用領貨密碼代替紙質領貨憑證，現(xiàn)場無需打印、交接、傳遞、驗證紙質領貨憑證，收貨人憑領貨密碼線上辦理領貨手續(xù)。專用線交付的貨物，系統(tǒng)全面推行電子調送單，專用線產(chǎn)權單位在線申請開通電子交接業(yè)務，路企交接時，雙方對電子調送單進行簽章后即可進行車輛交接，鐵路部門依據(jù)電子調送單計算相關雜費。

（7）電子理賠。在貨損理賠環(huán)節(jié)，實現(xiàn)客戶提賠、鐵路辦賠的全面電子化，理賠業(yè)務全程網(wǎng)上辦理，貨運記錄、賠償要求書、客戶通知書、賠償通知書等理賠單證全部電子簽署，提升理賠透明度和客戶滿意度。

（8）運營條件數(shù)字化。系統(tǒng)實現(xiàn)了貨運運營條件的全過程數(shù)字化管理，替代了原有紙質公文逐級審批發(fā)布的流程。運營條件數(shù)字化管理為需求提報、需求受理等環(huán)節(jié)的辦理條件精準卡控提供支撐，大幅減少了人工核對確認的工作量。

（9）移動端服務。系統(tǒng)同步研發(fā)推廣了95306移動客戶端，支持安卓、IOS、鴻蒙等操作系統(tǒng)，覆蓋95306網(wǎng)站所有外部服務功能，同步提供掃一掃、搜周邊、人臉識別、證書簽名等APP端特有服務功能。95306 移動端消除了客戶在鐵路業(yè)務辦理過程中對空間和時間的顧慮，增加了客戶業(yè)務辦理的自由性與靈活性，大幅提升了客戶辦理貨運業(yè)務的服務體驗和便捷程度，客戶可一部手機隨時隨地辦理全部業(yè)務。目前，移動端業(yè)務量已占全部業(yè)務量的30%。

5 應用效果

貨運95306系統(tǒng)整體升級后，實行24小時網(wǎng)上辦理貨運業(yè)務，客戶一個賬號可辦理全路業(yè)務，為客戶提供更加高效便捷的全方位貨運服務，實現(xiàn)了“讓信息多跑路、企業(yè)貨主少跑腿”[11]。系統(tǒng)上線以來運行穩(wěn)定，得到外部貨主客戶和內(nèi)部崗位人員的高度認可和一致好評，也為鐵路貨運全面推行集中辦理改革創(chuàng)造了條件。

截至2023 年1 月，系統(tǒng)累計注冊客戶12 萬余家，申領數(shù)字證書的客戶達7 萬余家，累計網(wǎng)上辦理貨運業(yè)務7 818萬單，涉及貨物44億t；鐵路貨物發(fā)運量從日均發(fā)送16.8萬車提升到日均發(fā)送17.8萬車，增長5.9%；所有客戶需求100%通過貨運95306 系統(tǒng)提報受理；采用電子運單和電子領貨方式完成鐵路業(yè)務辦理的比例分別達到97%和95%，專用線電子交接業(yè)務開展占比達到近99%。貨主在鐵路開展商務活動的時間從原來跑站平均需要幾小時縮短至目前通過系統(tǒng)操作的幾分鐘。系統(tǒng)每日網(wǎng)站的訪問請求近500萬次，移動APP的每日用戶平均在線時間近1.5 h，微信公眾號關注人數(shù)近16萬人。

6 結束語

貨運95306 系統(tǒng)的成功實施是“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略在鐵路貨運領域的一次創(chuàng)新實踐。在鞏固貨運95306 系統(tǒng)建設成果基礎上，貨運95306 建設將重點圍繞持續(xù)服務貨運增量行動、優(yōu)化鐵路貨運三級營銷體系構建為主導，以精準營銷、智能決策、市場監(jiān)測等為重點持續(xù)深化服務應用，同時加強與相關行業(yè)及其他運輸方式的信息交換，推動鐵路貨運與社會物流的融合發(fā)展，將貨運95306 系統(tǒng)逐步打造為技術領先、服務一流的物流綜合智慧服務平臺。