多种交通方式的铁路旅程规划研究

尹伊伊，张志强，朱建军，王 拓，谭 雪

（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，我国基本形成了全国范围的立体化交通网络结构，具备海地空3 层联合运输的条件。各运输企业运能不断提高，运送规模逐年递增，企业间客票运营，尤其是联运服务竞争激烈。当前铁路12306 互联网售票系统（简称：12306）尚未展开与其他旅客运输企业的规模化合作，联运程度较低。

针对多种交通联合运输的研究主要集中在规划路径算法与模型设计[1-4]、铁路货运（铁路集装箱）联运[5-6]及综合交通运输体系建设[7]3 方面。针对铁路客运的多种交通方式的旅程规划尚较为欠缺[8]。本文分析国内外联运应用的现状并借鉴其经验，以铁路客运为中心，以实现铁路为主、多种交通方式为辅的旅程规划产品的全链条出行业务为目标，提出多种交通方式的铁路旅程规划技术方案，包括搭建数据融合平台、设计联运产品、优化规划算法及一票出行的票制解决方案，实现各运输企业间的互利共赢[9]。

1 国内外联运应用情况

1.1 国外联运应用情况

国外铁路联运产品品类较为丰富、一体化出行服务完善、营销手段灵活，如表1 所示。

1.2 国内联运应用情况

12306 网站、航空公司直销平台及在线旅行社（OTA，Online Travel Agent）已发展成为旅客购票出行的主流平台，其使用体验直接影响旅客的出行决策。各企业均在不断提升自身营销实力，加强对外合作及信息共享。国内联运产品应用情况如表2所示。

表1 国外联运产品应用情况

表2 国内联运产品应用情况

综上，德铁联运产品品类丰富，法铁联运增值服务体系较完善，英铁营销手段灵活。国内航空官网直销平台及OTA 平台提供了铁空联运产品，为旅客提供一站式购票的便捷体验，但受限于系统融合程度，尚未实现智能、灵活、联动的联运规划。12306 网站当前仅支持铁路一次换乘，不能满足旅客一体化智能出行的需求，铁路局集团公司级的区域性综合运输缺乏规模性推广条件。

2 多种交通方式的铁路旅程规划技术方案

针对多种交通方式下客运资源不共享、联运产品不丰富、旅程规划不智能、出行服务不完善4 个方面问题，深入研究以下技术解决方案：（1）构建铁路旅程规划系统平台，扩大信息共享，实现智能化、多种交通方式的数据对接；（2）创新联运产品满足旅客出行需求，提供丰富多样的产品组合及灵活的营销服务；（3）研究旅程规划技术,实现铁路为主、多种交通方式为辅的高效旅程规划；（4）基于铁路电子客票，实现旅客出行期间联运票制的统一鉴权及互认的智能出行。技术方案如图1 所示。

图1 多种交通方式的铁路旅程规划技术方案

2.1 数据对接

各运输企业间的数据资源是多种交通方式旅程规划的基础，数据资源的异构性、标准规范的差异性、系统机制的异质性使得跨交通方式的数据资源互通难以实现。为解决上述问题，实现航空、公路、水运等客运资源的对接集成，本文基于可复用、易拓展的原则，提出构建多种交通方式的铁路旅程规划平台，包括数据安全防控、客票资源对接集成、运营规则管理、核心业务处理、财务清分清算5 大功能模块，平台架构如图2 所示。

图2 多种交通方式铁路旅程规划平台架构

平台支持与多种交通方式进行数据资源对接的集成接口，包括航空、公路、水运等任何有能力的运输方式。

2.1.1 数据安全防控

通过管理权限资质、识别访问行为、大数据分析来进行业务类、系统类的安全监测预警、业务风险防控、系统风险防控，保障系统平稳健壮，确保系统能够稳定运行。

2.1.2 客票资源对接集成

整合铁路及其他交通方式的客票资源，通过共享基础数据，如开行方案、停靠站数据、余票数据等，实现将其他交通方式的票额投放至12306 平台上，参与联运规划及销售；共享正晚点等调度信息，方便旅客了解更多的交通服务信息；对接票务系统，开放更多的客运销售资源，扩大交通多样化有效供给，为旅客提供更丰富灵活的出行产品选择。

2.1.3 运营规则管理

设置联运产品的运营规则，如联运规则（中转时间、产品组合策略等）；变更规则如联运产品的退票、改签规则；票制规则；报销规则；约定联运产品的营销规则等。

2.1.4 核心业务处理

基于12306，实现联运数据接入后，联运产品电子客票的全行程业务支持，涉及联运产品的查询、交易、变更、通知等功能。

2.1.5 财务清分清算

对12306 既有的对账清分结算流程进行较大的适应性调整。铁路与其他交通运输企业按照约定的对账方式进行对账处理，实现针对联运产品的结算数据自动生成，形成多维度的数据报表，以便更好地统计分析联运产品的营销效果，辅助业务更优的开展。

2.2 联运产品

（1）为提供更加灵活的服务，基于愈发完善的铁路路网及运能，优化12306 当前较为单一的接续换乘功能，设计支持路内多次换乘的路内联运产品；

（2）航空和铁路是商务及旅游出行最主要的交通方式，应充分整合航空、高铁的高效便捷的运力优势，设计铁空联运产品；

（3）充分利用公路灵活和水路低价的特点，设计铁公、铁水联运产品，以弥补铁路运输“最先一公里”和“最后一公里”的短板。

多种交通方式的铁路旅程规划产品需支持更加灵活的营销策略，如固定组合、自由组合、推荐营销等方式，从而更好地满足旅客的偏好及需求。

2.3 旅程规划

根据联运产品的设计需求，高性能的铁路旅程规划算法模型需实现路内多次换乘，及多种交通方式结合（铁空、铁水、铁公等）的联运智能规划，研究路线如图3 所示。

图3 高性能铁路旅程规划算法模型研究路线

2.3.1 构建铁路客运网络

基于数学图论思想，以火车站为点，将列车开行方案及运能属性信息作为铁路客运网络的边，构建铁路客运的有向网络拓扑图。

2.3.2 构建复合客运网络

联运产品本质是多种交通方式出行方案的组合，可将汽运、水运、航空等效为虚拟的铁路运力资源，再通过火车票组合的形式，形成多种交通方式的旅程规划产品。依据此思路，将其他交通客运数据融合至铁路网，即将其他客票资源类比为“虚拟列车”，构建铁路、水运、航空、汽运等抽象的复合客运网络，奠定多种交通方式的旅程规划数据基础。

2.3.3 多种交通方式的旅程规划

基于铁路客运有向图，改进铁路一次换乘时使用的A*算法，使其支持路内多次换乘；铁路为主、多种交通方式为辅的旅程规划算法模型需要满足高并发、高可用的12306 网站及移动端的性能要求。基于复合客运网络中实际开行方案优化计算启发函数，提高算法性能，实现铁路及多种交通旅程规划模型的高性能运算[12]。

2.4 智能出行

多种交通方式的铁路旅程规划不仅要满足旅客“一站式”便捷购票需求，更应实现旅客“一体化”便利出行。

目前，全国普速铁路和列车全面实施电子客票，覆盖2 500 多个车站和95%以上的铁路出行人群。基于铁路全面电子客票的实施推广，本文提出将联运产品的电子客票“融合码”作为“一体化”出行的客票载体，在服务端对电子客票数据进行对称加密，并将加密数据下发到客户端进行缓存，客户端对请求时间与加密数据进行数字签名[13]，两次加密的结果构成“融合码”。通过安全防伪技术、密钥管理技术，确保“融合码”的安全性及通用性，使旅客实现持联运产品二维码全行程自助进出站检票。

2.4.1 安全防伪

联运产品“融合码”采用3 重加密策略，即自有加密算法、硬件对称加解密和基于公私钥的非对称加密方法，实现安全防伪。其中，自有加密算法需进行特殊算法设计，可有效防止外部人员破解；使用授权的硬件（终端安全控制模块（PSAM）卡/加密机）进行二次加密，可通过该硬件认证安全可控环境，并实现离线加解密，提高应急能力和加解密效率；根据电子客票识别码的运用需求，通过对电子识别码里的公钥和私钥签名进行校验，实现应用身份核实，从而保证电子客票相关业务使用二维码的安全性。

2.4.2 密钥管理

硬件对称加解密时，PSAM 卡/加密机提供硬件加密功能，保存对称加密需要使用密钥。基于公私钥的非对称加密时，12306 旅客的公私密钥在移动终端内生成，即通过12306 App 进行人证核验，生成一对密钥，私钥存储于移动终端的安全区域中，公钥加密存储于二维码发码服务器中的密钥对管理数据库中，移动终端对请求时间与联运产品电子客票加密数据进行数字签名，两次加密的结果构成“融合码”。

路外运输企业需配置铁路PSAM 卡及二维码加解密相关的软件包，以支持各信息系统间电子客票信息的安全解密及数据校验，实现联运产品统一鉴权及认证和一票多程联运的一体化智能出行。

3 结束语

本文研究国内外联运应用现状及国内国情需求，提出构建铁路旅程规划平台实现跨交通方式的客票资源互通，设计丰富灵活的旅程规划产品，研究多种交通方式的铁路规划方法并基于电子客票工程提出联运产品“融合码”作为乘车凭证，实现多种交通方式的联运电子客票的互认鉴权，从而实现12306“一站式”购买联运产品及基于联运电子客票的“一体化”智能出行，提升旅客的购票和出行体验，实现各运输企业间的互利共赢。

后续可进一步研究如何扩大交通行业间的数据交互，考虑铁路常旅客及其他交通会员的互联互通，加强积分运营机制；将票价营销纳入联运产品组合评分，通过构建更优化的联运推荐模型，完善智能旅程规划，持续改进铁路客运服务体系内容，促进综合运输服务一体化发展[14]。