中老铁路运输一体化平台总体架构研究及国际化示范应用

中老昆万铁路(昆明—万象，以下简称“中老铁路”)是“一带一路”面向南亚、东南亚关键的基础设施建设项目之一，是泛亚铁路的重要组成部分，是首条采用中国技术标准建设、与中国铁路网直接互通的国际铁路客货快速通道。中老铁路是老挝第一条贯穿国土的现代化铁路，更是中老友谊的标志性工程，对提升老挝客货运输能力和水平有着划时代的意义。为满足老挝境内和中老两国跨境客货运输的需要，将深度考虑老挝国内情况，以支撑全过程、多元化的运输需求为牵引，集货运生产、客货服务、调度指挥、现车管理、国际联运于一体，构建功能业务全面、技术架构领先、稳定高效、安全可靠的综合铁路运输信息系统，提高业务效率和工作质量，提升中老铁路跨国物流运作水平。本研究设计实现中老铁路客货运输信息化全过程国际化一体化管理和境内外数据互联互通，实现中老铁路磨万段(磨丁—万象南)信息资源从无到有的设计规范、建设、开发与综合利用，对提高信息基础设施、数据资产、线路、移动装备等资源利用效率，发挥信息资源整体效能起到积极作用，从而创造更多的社会效益。

中老铁路作为“一带一路”新通道，关键作用的发挥离不开信息化的支撑，在运输一体化平台对磨万段运营生产的有效支撑下，中老铁路运输组织有序开展，运输服务得到有效保障。

1 平台设计及研究原则

基于中老铁路运营管理应用特点及业务需求，应着眼于未来技术发展方向，系统架构设计基于高内聚、低耦合、模块化的设计思想。运输一体化平台设计和研究坚持先进性、成熟性、开放性、高可靠性、可扩展性、安全性和高内聚低耦合性等原则。

（1）先进性与成熟性。中老铁路运输一体化平台设计研发以业务需求为基础，同时充分考虑未来发展需要，既要体现先进性，也要保证成熟性和实用性。

（2）开放性。运输一体化平台作为支持中老铁路运营生产的关键系统，其开放性对提高铁路货运服务质量和提高客户满意度具有重要的意义，设计时需要充分体现出开放的体系结构、开放的产品选择、开放的技术路线和开放的应用设计。

（3）高可靠性。运输一体化平台作为中老铁路的生产系统，提供客货服务、7×24 小时不间断运行的客货服务、调度指挥等，其可靠性至关重要。系统应在主机、存储和网络等核心层面避免单点故障，加强对外接口的安全监控，形成对资源的有效保护。

（4）可扩展性。中老铁路运输一体化平台设计在确保数据量增长、用户增长以及业务增长时需考虑具有良好的可扩展性。

（5）稳定性与安全性。中老铁路运输一体化平台需具备高稳定性和安全性，应确保系统核心业务不间断运行，运输生产核心数据不泄密，系统运行效率不降低，系统基础数据不被盗取，在综合考虑投资预算的基础上采用适度防护策略。

（6）高内聚低耦合性。中老铁路运输一体化平台软件结构各个层次之间要具备低耦合度，每个层次都有独立功能，减少对其他层次的依赖。当更改功能时，只需更改相应层次，减少对其他层次的影响。

2 平台总体架构

中老铁路运输一体化平台总体设计架构采用分层设计的思想，按照功能由基础到业务划分成5 个层级，上一层级的系统依靠于下一层级的系统或基础设施之上，下一层级向上一层级系统提供服务。各系统层次的内部是高内聚的，而层次与层次之间是松耦合的。这种架构有利于实现整个体系的高可靠性、高扩展性以及易维护性。当需要更换、扩容现场采集设备时，只需要在基础设施资源层替换、添加新的设备即可，而对其他模块层无需做任何的变动，且对用户也是完全透明的[1-3]。中老铁路运输一体化平台总体架构如图1 所示。

图1 中老铁路运输一体化平台总体架构Fig.1 Overall architecture of integrated transportation platform of China-Laos Railway

中老铁路运输一体化平台总体架构的5 个层次从下到上依次如下。

（1）基础设施资源层。基础设施资源层主要提供应用运行的硬件，采取信创服务器和相关存储设备，并通过云计算实现基础设施即服务，构建了IaaS 层。通过云原生应用支撑平台构建支撑应用，构建了支撑应用运行的PaaS 层。通过各类物联网传感设备实时、精准、可靠地获取各类关键过程状态数据。基础设施资源层的信息资源为业务应用、智能决策提供了基础[4]。

（2）智能传输层。智能传输层是连接各层级的枢纽，将采集的数据信息通过光纤、5G 及各类无线传输介质高效、安全地传输到上层各类业务系统，同时将上层应用产生的操作指令传递到生产作业的现场[5]。

（3）数据资源层。数据资源层的架构设计结合中老铁路实际需求，按照业务类型划分为营销服务、综合运输生产、旅客服务、客票管理、基础数据、货运管理等几大类数据，通过数据融合创新，实现运输过程各个环节作业数字化。

（4）共享服务支持层。共享服务支持层通过运用数据分析、机器学习、关联分析、规则挖掘、数据融合等技术对上层应用提供定制化的大数据服务与主数据服务，在业务模型、关键特征等因素组成的数据分析算法的支撑下进行趋势预测、行为分析并指导业务决策。

（5）智能应用层。智能应用层实现运输生产领域最核心功能，结合生产实际，解决跨专业的运输生产协同问题，开展客货运输生产过程精细化管理，为企业管理和运输生产提供应用服务，实现中老铁路管理一体化、生产智能化[6]。

3 平台技术架构

根据中老铁路业务需求，坚持“统一规划、统一平台、统一标准”的信息化建设总原则，统一规划中老铁路运输一体化平台技术架构，集中建设规划信息系统基础设施资源，通过虚拟化技术搭建IaaS 层、PaaS 层，将全线系统进行统一建设、统一管理，资源统一分配。在此基础上构建微服务应用运行平台和微服务一体化技术平台，应用层进行业务归集，通过前、中、后台服务的方式，实现业务信息跨区域、跨部门、跨业务综合应用。中老铁路运输一体化平台技术架构如图2 所示。

图2 中老铁路运输一体化平台技术架构Fig.2 Technical architecture of integrated transportation platform of China-Laos Railway

4 探索创新与示范应用

根据中老铁路跨国客货混跑、全线采用中国设备和标准的特点，以“国际联运+综合运输”为基本出发点，对跨国铁路国际联运、一体化运输指挥与组织进行了探索创新和试验，打造中老国际联运“黄金通道”。中老铁路开通运营10 个月以来，客货运输持续增长，带动沿线产业热潮涌动，截至2022 年9 月30 日，中老铁路磨万段累计装车数41 461 车，累计货物发送量为145 万t，累计货运收入33.2 亿人民币，累计发售客票995 003 张。日高峰货运收入231.72 万元人民币，日高峰装车数284车，日高峰卸车数397 车，日高峰发送量1.12 万t，日高峰制货票数392 张；日均发售客票3 294 张，日高峰售票8 000 余张，日高峰销售额16.45 亿基普。2022 年9 月日均装车数179 车，日均卸车数309 车，日均货运收入131.28 万元人民币。面对老挝旺盛的客货需求，在运输生产一体化平台创新的运输组织和国际联运服务应用模式的助力下，中老铁路运输、场站使用、信息服务能力不断提升，磨万段运量持续增长，跨境货物列车数量从开通初期的1 对2 列增加至6 对12 列，最多时可达8 对16 列，日均6 对12 列，周末与节假日加开2 对临客，2022 年9 月较2021 年12 月运量增长4 倍左右。

4.1 运输生产一体化协同创新应用

4.1.1 面向国际联运全过程业务流程创新

（1）再造业务流程，实现面向国际联运全过程的运输一体化协同。运输一体化平台是贯通调度、现车、货运作业、国际联运的协同生产作业信息系统。从宏观调度组织角度，实现了以货运计划为目标，列车计划、机辆计划、施工计划、车站运转计划、货运装卸计划一体化的集成计划编制和调整体系[7]，便于对全线运力资源进行统筹规划。

（2）以运输需求为驱动，实现铁路货运受理交互及生产作业全程管理。从微观的货运生产组织角度，覆盖了需求受理、货运工作计划编制、机车工作计划滚动编制、集中调车计划编制与执行、进货装车、计费制票、挂运出发、中途技术作业、列车到达、卸车作业、集装箱作业、货物交付、国际联运、口岸站通关单据交接等运输过程中的主体功能，便于货运、调度、机务、车辆等业务的一体化运行。

4.1.2 应用示范成效

运输一体化协同创新应用实现了运输过程各个环节作业数字化，调度指挥与车站作业基于一套数据，各项数据互融互通互控，可自动生成列车调整计划和机车周转图，调度可以实时掌握全线所有车站的现车情况、货运作业完成情况，调度主任在掌握全线运输整体的前提下，可以方便地查看车站的资源运用和作业安排，预测运输风险，消除运输瓶颈，提高计划兑现率。

4.2 站内作业一体化

4.2.1 数据驱动运营服务创新

系统采用一体化的开发体系，将传统分散的系统进行了集成设计，有效清除货票电子化的接口，高效设计实现了货票、装卸、现车信息的自动关联，省略了确报系统建设，但仍然具备确报在各个车站的流转功能。

4.2.2 应用示范成效

站内作业一体化实现了一套系统完成所有作业，不需要进行系统间的来回切换，避免了多系统、多界面、功能重复，实现了车-机-辆-货的一体化作业，站内货运与车务高度耦合，极大地提高了操作人员的生产作业效率。

4.3 云平台构建信息化体系

4.3.1 云平台的构建与管理创新

搭建基于开源架构的PaaS 云平台， IaaS 层提供基础资源保障，通过虚拟化技术将计算资源、存储资源与网络资源统一管理，利用虚拟化管理平台对虚拟化资源池进行日常管理及运维。PaaS 层实现资源动态调配、提供微服务一体化开发平台和统一单元化服务，为整个体系提供便捷灵活的资源调度[8-9]。采用先进的设计理念，通过搭建虚拟化资源池，利用PaaS 的平台管控技术，组建基于云计算的运行环境，使用云管理平台统一进行管理及资源分配。中老铁路基础设施云平台架构如图3所示。

图3 中老铁路基础设施云平台架构Fig.3 Cloud platform architecture of infrastructure of China-Laos Railway

4.3.2 应用示范成效

云平台构建信息化体系实现了集约化、精细化管理软硬件资源，利用PaaS 的平台管控技术，使用云管理平台统一进行管理及资源分配，依据业务压力实现资源智能弹性伸缩，同时减少因网络架构带来的数据壁垒问题。通过使用云平台、微服务架构，可以带来更高的服务质量、更低的开发运维成本，实现业务的快速迭代，IT 资源高效管理。

4.4 中老跨境运输数据互联互通

4.4.1 中老跨境运输互联互通新模式创新

突破既有数字口岸管理模式，探索中老跨境运输互联互通新模式。中老铁路数据互联互通在传统中哈、中蒙、中俄等铁路跨国互联[10]的基础上，为了满足中老铁路玉磨段、磨万段开行跨国直通列车、口岸站调度联络、运输交接等工作便捷化的需求，搭建了中老铁路跨国互联互通数据交换平台，实现了中老铁路国际联运运单、车辆交接单、货物交接单、货运保险、列车编组、计划调度、施工日计划、施工运行揭示命令、货车检修运用数据、5T 设备监测数据在中老铁路间的信息共享。

4.4.2 应用示范成效

中老跨境运输数据互联互通实现了提前接收来自邻国的中老铁路国际联运运单、车辆交接单、货物交接单、货运保险、列车编组、计划调度、施工日计划、施工运行揭示命令、货车检修运用数据、5T 设备监测数据，将业务逻辑需求与信息共享同步实现，提升国内外多方协作下的高效协同和自动执行能力，便于两国提前安排运输计划、进行口岸站作业准备，有助于实现境内境外协调统一。

4.5 调度指挥一体化

4.5.1 调度指挥一体化创新

以满足客货运输需求和运力资源的合理运用为导向，构建一体化计划编制平台，实现客货运输计划以及机辆运用、施工维修和生产作业等支撑计划一体化编制与调整，提升运输计划兑现效率；列车工作计划编制界面与行车调度列车运行图界面共用一张底图，日班计划运行线与行调计划线保持充分的一致性，使得计划图表更能反映出列车的实时运行状况，更直观有效。行车调度的实际线可以实时反映给值班主任，对铁路行车组织工作提供更可靠的帮助。

4.5.2 应用示范成效

统筹客货运输需求和运力资源，实现调度指挥一体化。通过创新的理念和实现方法，平台支持各调度工种的灵活组合拆分，按照老中铁路有限公司的岗位安排，系统设计了值班主任、机辆调度、客货统调度3 个模块，实现了列车、机辆、客运、施工、车站一体化的计划编制与调整，实现了区域一体化现车展示，实现了跨站调车计划编制，可以在一个计划中编制多个车站的调车计划，便于实施中老铁路的集中作业方式，提高工作效率和安全保障能力，车站不用再设置专人进行调车计划的编制，在万象调度中心编制磨万段所有的调车计划，达到减员增效、优化作业流程的目标。

4.6 一体化平台建设

4.6.1 一体化平台设计创新

在系统应用架构设计阶段对各业务模式进行了统筹考虑，通过微服务架构，传统应用被拆分为一系列小粒度的服务。每个服务均有良好定义的接口，不再专属于某一应用系统，可以为所有应用系统所共享，从而使传统应用的边界不复存在，相关信息应用融合为一个整体。采用单点登录的方式，对运输生产一体化平台体系下用户、证书和权限等进行统一设计与界面功能设计，便于软件开发管理和效率提升。所有应用集中部署，车站不再单独设置服务器，站段不再设置服务器和专职系统维护人员。

4.6.2 应用示范成效

一体化平台建设实现了数据一体化、登录一体化和运维管理一体化，可以通过编排既有服务、页面快速建立应用系统，极大地简化了应用开发和升级的复杂度；构建开发运维一体化(DevOps)体系，有效地解决了开放性和可维护性问题；采用单点登录的方式，实现岗位功能模块化灵活配置。采用集中部署，为系统的运维和升级提供了便利，便于生产力布局优化调整，提高了应用运维升级效率。

4.7 中老客票全程多渠道发售

4.7.1 客票全程多渠道发售服务创新

中老铁路客票系统支持老挝境内票、中老跨境票发售，以建设安全、稳定、高效的旅客服务系统为核心，以便民利民、减少出行成本、丰富服务功能、提升用户体验为宗旨，支持相同列车不同运行区间的跨境业务，支持线下窗口、互联网APP 渠道购票，可适应本地短途列车席位的多维度管控，同时满足跨境长途列车席位管理模式。在设计中制定了一系列数据标准化规则，确保基础数据的编码格式和接口在两国系统统一，支持国内外客票互售，预留了中老铁路客票系统与中国铁路客票系统间的互联互通和票务数据共享的能力，可有效支撑跨国全程客票与跨境客运业务。

4.7.2 应用示范成效

中老客票全程多渠道发售实现了集票务服务、旅客服务为一体的全程票务服务。结合中国新一代铁路客票系统和互联网售票系统的建设经验，秉持“互利共赢”原则，设计了中老铁路客票管理模块、窗口交易模块、互联网售票APP，实现了售票、改签、退票、补票、互联网取票、更换票据、交班结账、余票查询、停靠站查询、订单查询、常用联系人管理、切换语种、账户管理等功能，支持多种电子支付渠道，不仅能为旅客提供更加便利的票务服务，减少旅客购票时间，还减轻了车站的服务压力。中老铁路客票发售界面如图4所示。

图4 中老铁路客票发售界面Fig.4 Ticket selling interface of China-Laos Railway

5 结束语

充分考虑老挝国情，引进中国经验，结合中老铁路运营要求，研究业务功能齐全、技术架构先进、系统运行高效、安全保障全面的信息系统建设体系与架构体系，通过理论技术研究、平台研发和应用示范，进一步实现中老铁路的运输生产精细化、智能化管理。自中老铁路开通以来，运量不断增长，客货运输态势良好，运输一体化平台的国际化应用促进中老铁路实现了运输组织效率和运力资源使用效率的稳步提升，保证中老铁路的高质量平稳运营，促进老挝经济的有序发展，改善老挝人民的客货运输服务质量，造福沿线国家人民，带动经济文化高速发展。随着泛亚铁路的逐步建设，平台技术的不断优化和应用成效的不断提升，为未来运输一体化平台在泛亚铁路的应用提供国际化应用典范。