铁路行包票据电子化移动终端系统的设计与实现

李依诺

（中国铁道科学研究院集团有限公司 电子计算技术研究所，北京 100081）

近年来，在“互联网+行业”背景下，各大物流企业纷纷加大新技术应用、新设备投入和新流程改造[1]，各快递行业电子面单应用已成为市场主流，已形成电子化快递数据的交互平台，为客户提供实时的优质服务；提高了内部作业效率，而且能够与客户物流系统无缝对接，为物流企业在市场拓展方面奠定基础[2]。

铁路运输企业也在全面推动电子化的进程，货票已经开始实施货票电子化及系统升级，客票电子化也提出实施方案并经论证进入研发阶段，而铁路行包从承运到各环节作业直至交付，整个过程仍然使用大量单证、表格作为交接、记录依据，不仅浪费资源、效率低下，而且误差率较高，为后期数据分析造成困难[3]；因此，实施铁路行包票据电子化迫在眉睫。从铁路行包业务流程分析，需要新技术引进和推广应用，实现无纸化作业，提高数据采集准确性、真实性，改善客户体验，提升客户满意度和企业内部工作效率，为此需要对铁路行包作业环节、票据使用实施全程电子化改造[4]。

宋玖州[5]提出设计开发以搭载 Android 软件的手持移动设备作为系统的终端，通过手持端可以实现扫描条码，货物交接和收发，路径的优化选取以及追踪定位等功能；刘辰[6]以 Android 系统作为移动设备的开发软件，主要具备车辆追踪定位、实时同步通信、最优路线导航、现场取证存正、消息推送提醒等功能；吴蔚[7]基于 Android 手机操作平台设计了一款快递派送辅助软件，软件的开发实现主要帮助快递人员解决了有关货物取送信息的管理问题。

本文针对铁路行包票据，基于铁路行包管理信息系统，设计并实现了电子化移动端系统。系统的开发和使用是铁路行包票据电子化的重要一环，它对货物信息及物流信息的获取、交接、记录方式进行改进和加强，提高货运途中的信息安全、准时和高效，使客户更加满意，有利于铁路货运工作的组织[8]。

1 铁路行包电子化

1.1 铁路行包管理信息系统概述

铁路行包管理信息系统围绕铁路行李、普通快运、高铁快运等业务，提供铁路普通快运/高铁快运物流综合信息服务，办理行李车运输、高铁运输、国际联运、班列产品、多式联运和综合物流等所有货运业务；实现所有业务票据及单证电子化；实现客户服务多渠道接入；支持行包客户的全程业务办理和全程信息服务。

系统对内服务于国家铁路集团有限公司（简称：国铁集团）、铁路局集团有限公司（简称：铁路局）和中铁快运总公司等各级单位，实现铁路普通快运、高铁快运、国际联运和多式联运等业务受理、业务作业管理、业务运营管理、智能决策管理的全程业务管理和全程信息服务，同时，提供铁路内外部统一信息交换[9]。

1.2 电子化升级架构

定位为铁路小件快捷运输的多式联运综合管理平台，支撑铁路普通快运、高铁快运等全流程业务及管理要求。系统由原来的分布式集中部署（两级部署）升级为国铁集团数据中心集中部署。

基于国铁集团的网络安全平台，依托客运站车交互通道及技术，进行行包票据系统内外网交互开发，实现行包票据系统业务内外网数据安全交互，为行包作业人员移动办公及业务处理提供技术支撑。铁路行包管理信息系统总体架构，如图1 所示。

图1 铁路行包管理信息系统总体架构

系统采用一主一备双中心，充分保障行包信息系统容灾能力和资源利用等方面需求，确保业务连续性。采用一主—备双中心方案，主备中心链路切换使用内容分发网（CDN）技术，当主中心发生运营故障之后，在不同运营商之间，进行网络链路切换。

2 电子化移动终端系统设计

2.1 系统架构

2.1.1 系统总体架构

铁路行包票据电子化移动终端系统利用铁路无线站车交互平台，经过国铁集团安全平台接入系统在国铁集团中心部署的对外接口服务器。行包电子化移动终端系统网络架构，如图2 所示。

（1）外勤业务员、接车/送车行李员均通过移动终端接入4G 专网（站车交互网），经国铁集团安全平台与行包系统国铁集团中心（内部服务网）安全连接后，进行数据传输。

（2）站内行李员通过移动终端经站内Wi-Fi 连至行包系统站内服务终端，再经过站内行包系统既有网络上连至行包系统铁路局端，同样，铁路局端可通过行包系统既有网络最终连至行包系统国铁集团中心。既实现了手持移动终端数据及时传回铁路行包信息系统，又可保证系统内部和外部网络间信息交互的安全性。

2.1.2 系统逻辑架构

行包票据电子化移动终端系统采用多层分布式体系结构，按数据层、技术组件层、业务层和应用层进行设计与开发，层与层之间既相对独立又相互关联，系统逻辑架构，如图3 所示。

图2 电子化移动终端系统网络架构

图3 电子化移动终端系统逻辑架构

（1）应用层是基于Android 操作系统研发的客户端，负责用户的交互，包括界面部分和逻辑控制部分，其中，界面部分是客户端的用户界面，负责从用户方接收命令、请求和数据，传递给业务层处理，然后将结果呈现出来；逻辑控制部分负责应用层和业务层之间的数据交互处理[10]。

（2）业务层负责业务逻辑的处理，它封装了实际业务逻辑，具体业务包含行包信息管理、客运信息管理、列车作业管理和基础信息管理。

（3）技术组件层提供系统开发环境，分为3 部分，移动端采用JavaEE 实现，地面端采用C#实现，数据存储采用MySQL 数据库。

（4）数据层提供可供外界访问的统一接口，系统调用WebService 进行接口交互，其优势易于跨平台开发，适用于移动终端的应用环境。

2.2 系统功能

铁路行包票据电子化移动终端系统主要包括行包信息管理、客运信息管理、列车作业管理和基础信息管理。

2.2.1 行包信息管理

行包信息管理模块主要负责对货物运输全过程中产生的行包信息进行采集和管理，是行包票据电子化的核心，主要用户为接/送车行李员、外勤业务员和站内行李员，实现对行包状态信息、运单详细信息、中转站信息、行包仓储信息、行包仓储更新状态、行包订单信息、行包订单信息更新、行包装卸车信息、行包运输设施状态信息的填写、实时上传、查询、交互和统计，以及行包作业的全程无纸化办公。其子功能包括货物交接管理、货物损失管理、订单信息管理和最优路径查询等。

2.2.2 客运信息管理

客运信息管理模块主要负责在货物运输的过程中提供铁路相关系统的各类数据，包括列车到发信息、列车停靠站信息、乘降信息、客票信息等，为接/送车行李员、外勤业务员和站内行李员提供信息参考，使得行包作业得以更加高效。其子功能包括客运信息查询和调度命令提醒等。

2.2.3 列车作业管理

列车作业管理模块的主要用户是行李车管理人员，通过开发列车作业管理模块，用户可通过扫码等形式与接/送车行李员进行快捷的电子化货物交接，在行李车上进行车地信息交互，填写、生成并实时上传列车行包作业的各项报表和台账，从而实现普通快运全流程信息化管理，同时实现乘务管理电子化、行李车利用率实时反馈，为站内行包作业提供依据，便于实时装车调度指挥。

2.2.4 基础信息管理

基础信息管理模块主要包括机构管理、角色管理和人员管理3 项子功能。其中，机构管理主要是设置行包全过程中各类作业单位的层级和相互关系；角色管理是为各行包单位划分用户角色，设置相应的角色权限；人员管理是指具体设定每一名用户的角色，并对该用户进行打卡和作业完成情况等考核。

3 关键技术

3.1 站车交互

站车无线交互利用4G 专网（站车交互网），采用与客票系统共享的站车无线交互通道，4G 专网（站车交互网）与行包信息系统的承载网络（内部服务网）之间通过国铁集团安全平台进行安全连接后，进行数据传输。

在专有数据传送协议的基础上，建立站车无线交互信息渠道，通过专有的国铁集团站车交互平台，打通与行包系统国铁集团中心的连接，能够满足站车信息交互的准确性、及时性需求，实现车、地间实时信息交互，成为客运信息交互的无线平台支撑。

3.2 多重数字签名

在货物运输过程中，电子单证需由多人分步核对确认，为保证每个步骤的有效无误，每一次审核确认都需要采用数字签名。而不断叠加的签名则会导致效率不高或签名长度随签名人数的增加而增长，因此引入多重数字签名的概念。多重数字签名是一种特殊的数字签名方案，指多个用户对同一消息实施签名，根据不同的应用环境，多重签名可分为有序多重签名方案和无序多重签名方案。移动终端系统可根据具体的业务需要和安全风险情况，采取相应的多重签名方案。

（1）在高风险、运单异常中止的情况下，各个签名成员在完成本环节的操作后，利用上一步生成的签名，直接使用自己的私钥，采用有序多重签名方案完成自己部分的签名。每张运单流转到领货环节后，由专门的负责人员统一对该运单的每一个签名进行验证。

（2）在低风险情况下，各个签名成员同样不需要对上一环节的签名进行验证，在完成本环节的操作后，直接使用自己的私钥，完成自己部分的签名即可。无序多重签名方案不再是每张运单流转到领货环节后均进行验证，而是积累一定运单量或以某一时长为周期，专门的负责人员统一对该批运单进行验证，以便提高工作效率。

3.3 信息共享技术

移动终端系统的信息共享需满足3 点需求：

（1）适应全路各作业点信息共享；

（2）实现与铁路外部信息系统进行信息交互；

（3）实现与铁路内部信息系统进行信息交互。

本文基于以上3 点需求，提出如下信息共享技术方案。

（1）由于与行包相关的客运信息系统种类繁多、数据格式差异明显，因而考虑采用统一的接口数据规范和接口标准；

（2）交互数据实时性要求高、数据交互量大，采取可读性可交互性要求高轻量级的数据交互格式（JSON，JavaScript Object Notation），采用文本格式反馈回传数据；

（3）系统通过Webservice、消息列队（MQ）、文件传输协议（FTP）、嵌入页面等多种方式获取实时性行包相关业务数据，且数据传输频率要求存在差异，数据接口考虑采用Webservice 接口标准；

（4）对于更新时有交互需求的数据选择采用MQ传输机制；

（5）对于其他系统推送给行包系统的数据（如：列车时刻表数据），推荐采用FTP 的方式完成数据传送；

（6）12306 互联网售票系统相关功能也可以嵌入行包信息系统界面中，方便使用和数据查询。

4 结束语

目前，铁路行包票据电子化移动终端系统已在京沪部分车次和行包办理点上线试运行，验证了系统数据的准确性和功能的完备性，系统安全可靠、便于维护，实现了快运单据全面、全流程电子化，与铁路各信息系统无缝对接，显著提高了行包作业效率。下一步，要更深入地探索行包移动终端系统和铁路其他相关移动终端系统的业务融合和数据的综合利用。