中老铁路国际联运数据互联互通方案设计研究

0 引言

中老昆万铁路(昆明—万象，以下简称“中老铁路”)作为“一带一路”标志性工程，连接中国云南昆明和老挝首都万象，是泛亚铁路中线的重要组成部分，是第一个以中方为主投资建设并运营、与中国铁路网直接连通的境外铁路项目，全线采用中国技术标准，使用中国设备[1]。中老铁路自2021 年12 月3 日正式开通运营以来，呈现客货运输两旺态势，加速形成了中国与东盟间物流的新通道，为改善中国与老挝民众出行条件、促进中老经济走廊建设发挥了积极作用。截至2022 年10 月，中老铁路正式开通满10 个月，累计运输货物851 万t，其中跨境货物154 万t，中老铁路“澜湄快线”国际货物列车开行突破200 列，货源地及目的地已覆盖泰国、缅甸、老挝、马来西亚、越南、柬埔寨、新加坡、孟加拉国8 个东盟主要国家。货物品类由开通初期的橡胶、化肥、百货扩展到电子、光伏、通信、汽车、鲜花等100 余种。

中老铁路开通运营后，由于缺乏国际间铁路数据的互联互通，在办理跨境运输时，仍然延续了我国铁路一直以来与周边国家通过纸质运单办理国际联运的传统模式，流程较为繁琐[2]，制约了中老口岸国际联运作业效率的提升。通过对中国铁路国际联运信息化现状的分析，重点对中老铁路国际联运数据互联互通的现实意义、建设目标及有关的系统架构、技术架构和网络架构等进行研究与设计，提出了中老铁路国际联运数据互联互通的数据交换内容、交换机制和交换实现方案，为中老铁路实现国际联运数据互联互通提供参考和借鉴。

1 铁路国际联运数据互联互通现状分析

目前，中国铁路已经与俄罗斯、蒙古、哈萨克斯坦等国外铁路开展了国际联运数据交换工作，与中国海关开展了铁路国际联运进出境铁路舱单和运输工具的无纸化通关工作。

1.1 中国铁路与国外铁路的数据交换

2015 年起，中国铁路开始推进国际联运电子化工作，在中国铁路95306 系统中开发纸质国联运单的电子化填制功能，实现国联运单数据的源头采集。2018 年，铁路货运票据电子化应用完成全路实施，实现铁路内部生产作业数据与国联运单数据的贯通，国际联运标准化作业管理和规范化数据采集实现了全过程覆盖，作为铁路国际联运运输单证的国联运单，在中国境内铁路运输完全实现了电子化[3]。

2018 年9 月起，按照中国铁路与俄罗斯铁路签署的国际联运数据交换协议，中俄铁路开始国际联运数据交换；此后，中国铁路又先后与蒙古铁路、哈萨克斯坦铁路开展数据交换。国际联运货物在国内完成发站装车后，国联运单电子信息即向国外铁路进行交换；在出境口岸站进行列车发车时，列车编组信息即向国外铁路进行共享。目前铁路国际联运数据交换的报文准确率和及时率均接近100%，中国铁路与俄罗斯、蒙古、哈萨克斯坦等国外铁路间数据交换工作的开展，提高了铁路国际联运运输效率，为口岸站提前安排运输组织创造了条件，提升了铁路国际联运客户的交互体验和服务质量，为实现中老铁路国际联运数据互联互通提供了参考。同时配合中老铁路建设开通，2021 年，铁路95306 系统新增了中老铁路国联运单的采集、提报、打印、受理等功能，铁路内部生产作业系统配合改造完成了基于中老国联运单的装车、制单等功能，支撑了中老铁路国内段货运对外服务、生产作业等业务的开展。

1.2 中国铁路与中国海关的数据交换

2018 年10 月，国务院印发《关于印发优化口岸营商环境、促进跨境贸易便利化工作方案的通知》(国发[2018] 37 号)[4]，明确提出了中国国家铁路集团有限公司(以下简称“国铁集团”)“加强关铁信息共享，配合海关总署推进铁路运输货物无纸化通关”的工作要求。2019 年起，国铁集团研发建设了铁路国际联运无纸化通关及数字口岸系统(以下简称“数字口岸系统”)，2020 年7 月数字口岸系统在全路推广实施，实现了口岸票据电子化、作业标准化，实现了与海关之间的无纸化通关，铁路与海关基于电子信息协同作业，口岸运输组织和通关效率大幅提升。2021 年12 月配合中老铁路正式开通，数字口岸系统在磨憨口岸站完成推广实施。

2 中老铁路国际联运数据互联互通的意义与建设目标

2.1 中老铁路国际联运数据互联互通的意义

（1）有利于提升中老铁路国际联运运输效率、降低沟通成本。中老铁路国际联运数据互联互通可实现货运、调度、机车、车辆等专业领域业务数据在中国铁路与老挝铁路之间通过标准化、电子化方式提前交换，有利于两国铁路之间预先掌握国际联运相关信息，协调组织本国口岸站做好货物接运准备；方便提前调配运输运力资源，以最优最快的运输方案完成本国境内的国际联运承运工作；同时，基于提前交换的货物信息，两国铁路可以提前向本国海关进行申报，切实提高中老铁路国际联运的运输效率和通关效率。

（2）有利于规范铁路国际联运内部生产作业流程。中老铁路国际联运数据互联互通将进一步规范口岸站国际联运进出境作业的标准和流程，强化口岸站作为国际联运转运枢纽的核心地位和关键作用，实现国际联运境内运输各环节有序衔接和紧密关联，实现中老铁路国际联运全程信息贯通，大幅提高信息传递速度和集成共享水平，提升国际联运运输生产效率，降低中老铁路国际联运运输成本、管理成本和交易成本。

（3）有利于探索实现国际运输合作新模式。从长远来看，中老铁路国际联运数据互联互通除运输过程信息的合作互通外，还有可能实现两国车站办理条件的自动化校验卡控，进而取消运输需求的人工商定与受理，实现国际联运的全程自动化办理，进一步提升两国铁路国际联运的合作水平，探索打造铁路国际联运新的示范应用，将中国与亚欧大陆国家间铁路国际运输的合作水平提升到新的高度和层次。

2.2 中老铁路国际联运数据互联互通的建设目标

中老铁路国际联运数据互联互通以服务中老铁路高质量发展、促进中老铁路快速增量为出发点[5]，在充分借鉴国内铁路信息化建设及中俄/中哈/中蒙铁路国际联运数据交换经验基础上，依托中国铁路昆明局集团有限公司(以下简称“昆明局集团公司”)与老中铁路有限公司(以下简称“老中公司”)协定的国际联运数据互联互通交换需求，按照国铁集团工作要求，规划设计并构架提出中老铁路国际联运数据互联互通的方案，与老中公司研究数据互联互通交换内容、格式、语言、交换时间和数据传输通道，实现中老铁路货运及运输数据的提前传输[6]。中老铁路国际联运数据互联互通的建设目标为实现中老铁路货运、调度、机车、车辆等领域数据的提前交换共享，包括中老铁路国联运单、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、铁路货车管理信息系统(以下简称“HMIS系统”)货车检修运用数据、HMIS 系统动车组(含普速客车)检修运用数据、铁路车辆运行安全监控系统(以下简称“5T 系统”)设备监测数据、机车远程监测与诊断系统(以下简称“CMD 系统”)过程记录文件等，持续为中老铁路运输生产、经营开发提供技术保障。

3 中老铁路国际联运数据互联互通架构设计

围绕中老铁路国际联运数据互联互通建设目标，基于中老铁路信息化建设现状，遵循铁路国际联运信息化发展方向，对中老铁路国际联运数据互联互通的系统架构进行总体设计，提出技术架构和网络架构的具体方案，形成中老铁路国际联运数据互联互通的架构体系。

3.1 系统架构

充分发挥“十四五”网信规划中铁路大数据与人工智能平台、集成服务平台的作用，通过对国际联运数据交换平台、中方既有业务系统及应用、老方铁路信息系统等的改造设计，提出中老铁路互联互通数据交换的系统架构，实现列车、调度、货运、货车、车辆、机车6 类出境数据的报文采集与封装、入境报文数据的解析与落地，实现中国铁路与老挝铁路间国际联运数据的“总对总”交换共享。

出境方面，由中方既有业务系统及应用完成6类交换数据的生产采集，在具备交换条件时，国际联运数据交换平台按照中老铁路签署的交换协议格式进行报文封装，再通过集成服务平台的外部协作平台实现与老方铁路信息系统的交换共享；入境方面，国联数据交换平台通过专线通道接收老方铁路信息系统共享的入境有关报文，按照协议格式进行报文解析落地，后通过大数据与人工智能平台与中方既有业务系统及应用完成入境数据共享，实现境外交换来的业务数据在中方各专业系统中的落地应用。中老铁路互联互通系统架构如图1 所示。

图1 中老铁路互联互通系统架构Fig.1 System architecture of China-Laos Railway interconnection

3.2 技术架构

中老铁路互联互通数据交换将通过分布式消息服务、分布式应用部署、数据库集群等中间件，打造“强平台，富组件”的集成架构应用[7-8]；利用SpringBoot，SpringCloud 微服务架构体系形成中老铁路互联互通数据交换的统一应用框架；通过定义标准的开发测试规范、版本管理规范，统一开发、测试和运维等过程，不断提高开发和运维效率，并降低建设成本与风险。中老铁路互联互通技术架构如图2 所示。

图2 中老铁路互联互通技术架构Fig.2 Technical architecture of China-Laos Railway interconnection

技术实现方面，设计在国际联运数据交换平台上新增中老铁路国际联运数据交换专线传输通道，构建中老铁路互联互通的MQ 数据交换服务，支持多种数据采集方式和输出格式，不断丰富国际联运数据交换平台的报文格式和转换能力，支持不同格式报文数据的相互转换，包括EDIFACT 格式、JSON 格式等。同步构建数据交换接入管理、数据输出管理、数据签名验签、数据加密传输、报文转换格式控制、数据交换控制、服务状态监控、日志轨迹追踪等服务能力，通过多维技术手段保障中老铁路国际联运数据互联互通业务的正常开展。

3.3 网络架构

为保证中老铁路互联互通数据交换的安全性，对外交换网络可采用专线联网方式，专线网络通道主要包括国内通道和边界通道。其中，国内通道可通过运营商提供的国内长途通道连接磨憨口岸站至国铁集团机房网络；边界通道则需在中国铁路磨憨口岸与老挝铁路磨丁口岸间架设传输通道，实现中老铁路两国口岸的专网通道连通。中老铁路互联互通网络架构如图3 所示。

图3 中老铁路互联互通网络架构Fig.3 Network architecture of China-Laos Railway interconnection

中老铁路国际联运数据交换设计采用专线网络通道与MQ 消息队列的传输方式，综合利用铁路计算机网络安全平台的访问控制、安全代理、动态物理隔离机制，通过防火墙进行系统的安全防护，提高数据传输的安全性和可靠性。网络通道带宽可根据中老铁路数据交换的数据内容和数据量来确定。中老铁路互联互通数据交换的网络核心部分须满足双机冗余、双线路冗余的设计要求，防止单点故障对业务系统的影响[9]。

4 中老铁路国际联运数据互联互通的功能设计

信息系统架构设计是功能设计的前提和基础，依据系统架构中设计的列车、调度、货运、货车、车辆、机车6 类数据交换目标，提出中老铁路国际联运数据互联互通的功能设计方案。对中老铁路国际联运互联互通数据交换内容进行定义说明，对中老铁路国际联运互联互通的数据交换机制进行构思设计，提出支撑中老铁路国际联运互联互通数据交换的系统改造方案。

4.1 交换内容

为满足中国铁路与老挝铁路之间的数据互联互通交换需求，中老铁路互联互通拟交换的主要内容包括以下6 个方面。

（1）列车编组信息。实现中老铁路两国口岸间开行列车的编组顺序表和列车编组通知单的共享交换。

（2）调度有关信息。实现计划调度、施工调度等信息的共享交换。

（3）货运有关信息。实现中老国联运单、货运保险、车辆交接单、货物交接单等信息的共享交换。

（4）货车有关信息。实现中老铁路货车和动车组运用检修数据的共享交换。

（5）车辆运行信息。实现中老铁路5T 系统设备监测数据的共享交换。

（6）机车有关信息。实现中老铁路CMD 系统过程记录文件的共享交换。

4.2 交换机制

中老铁路数据交换的出境数据将通过集成服务平台的外部协作平台共享至老方铁路信息系统，同时通过集成服务平台的外部协作平台接收老方铁路信息系统发送的列车编组、调度、货运、车辆运行、机车等信息，并共享至国际联运数据交换平台。入境数据通过国际联运数据交换平台，经铁路大数据与人工智能平台，与中方既有铁路信息系统实现列车编组、调度、货运、车辆运行、机车等信息的共享。中老铁路互联互通数据交换机制如图4 所示。

图4 中老铁路互联互通数据交换机制Fig.4 Data exchange mechanism of China-Laos Railway interconnection

4.3 交换方案

中老铁路国际联运数据互联互通将主要通过对国际联运数据交换平台及国铁集团内部各生产作业系统及应用的升级改造，实现各专业出境交换数据的报文生成和触发交换，实现入境交换数据的报文接收、解析落地和业务应用等。

综合考虑既有各铁路信息系统的部署方式和技术条件，在国铁集团级，设计采用RESTFul 接口方式实现中老国联运单、车辆交接单、货物交接单、货运保险、5T 设备监测数据等信息共享；设计采用MQ 消息队列方式实现货车检修运用数据的信息共享。在昆明局集团公司级，设计通过RESTFul 接口方式实现列车编组顺序表、列车编组通知单、施工日计划和施工运行揭示命令等信息共享；设计通过MQ 消息队列方式实现计划调度数据、CMD 过程记录文件等信息共享。中老铁路互联互通各系统交互关系如图5 所示。

图5 中老铁路互联互通各系统交互关系Fig.5 Interaction between China-Laos Railway Interconnection Systems

依据各系统交互关系，提出各专业数据互联互通的交换方案如下。

（1）列车编组信息。出境方面，列车在口岸形成出发编组后，由磨憨口岸车站生产作业系统形成列车编组顺序表和列车编组通知单，列车出发时，磨憨口岸车站生产作业系统将列车编组顺序表和列车编组通知单共享至国际联运数据交换平台，由国际联运数据交换平台及时共享数据给老方。入境方面，国际联运数据交换平台可接收老方共享的磨丁口岸入境列车的出发编组顺序表和列车编组通知单，并实时通过接口共享给磨憨口岸车站生产作业系统，磨憨口岸车站生产作业系统在获取到老方的列车编组顺序表和列车编组通知单后，按照预报信息提前准备接车作业。

（2）调度有关信息。出境方面，在跨境货物列车工作计划编制完成后，将从昆明局集团公司的运输调度管理系统中及时获取计划调度信息，共享给国际联运数据交换平台，通过国际联运数据交换平台及时共享给老方，同样在下达施工运行揭示命令和施工日计划时，将从昆明局集团公司施工调度管理系统中获取施工运行揭示命令、施工日计划数据，共享给国际联运数据交换平台，通过国际联运数据交换平台及时共享给老方。入境方面，在国际联运数据交换平台接收到老方共享的计划调度信息、施工日计划、施工运行揭示命令等数据后，实时通过接口共享给昆明局集团公司的运输调度管理系统和施工调度管理系统，开展业务应用。

（3）货运有关信息。出境方面，在国内发站完成国际联运计费制单时，铁路95306 系统将具备交换条件的出境中老国联运单共享至国际联运数据交换平台并交换给老方；在口岸形成联运交接有关的车辆和货物单据后，国际联运数据交换平台将通过数字口岸系统实时获取磨憨口岸的货物交接单和车辆交接单信息，共享至老方。入境方面，在国际联运数据交换平台接收到老方共享的入境中老国联运单、车辆交接单、货物交接单信息后，将实时通过接口共享给铁路95306 系统和数字口岸系统，供磨憨口岸提前准备联运手续办理。

（4）货车有关信息。出境方面，在列检发现车辆故障时，将从昆明局集团公司HMIS 系统获取货车和动车组检修运用数据，并通过MQ 共享给国铁集团的HMIS 系统，国际联运数据交换平台及时读取HMIS 系统MQ 消息队列内容，在完成报文生成后共享至老方铁路信息系统。入境方面，在国际联运数据交换平台接收到老方共享的货车和动车组检修运用数据后，可及时通过MQ 消息队列共享给HMIS 系统。

（5）车辆运行信息。出境方面，国际联运数据交换平台及时读取5T 系统的出境列车有关设备监测数据，将设备监测数据转换为报文后及时共享至老方。入境方面，在国际联运数据交换平台接收到老方共享的5T 系统境外列车设备监测数据后，可及时通过接口共享至国铁集团5T 系统并转发给昆明局集团公司5T 系统。

（6）机车有关信息。出境方面，昆明局集团公司CMD 系统将过程记录文件转换为结构化数据，通过MQ 消息队列共享给国际联运数据交换平台后向老方传输。入境方面，CMD 系统过程记录文件从老方车载端落地后，在境外转换为结构化数据，并通过中老铁路互联互通数据交换通道进行数据传输，数据入境后，国际联运数据交换平台将老方传输的CMD 过程记录文件共享至昆明局集团公司CMD 系统的MQ 消息队列，CMD 系统接收数据后还原为原始车载记录文件，并开展业务应用。

5 结束语

中老铁路国际联运数据的互联互通，是满足中老铁路国际联运业务不断发展的现实需要，是推进“一带一路”高质量发展的具体举措。国际联运数据互联互通有利于推动两国铁路间货运、调度、机车、车辆等业务数据实现提前交换共享，中老铁路国际联运运输生产流程实现创新再造，将为实现中老铁路间全程无纸化运输打下坚实基础。中老铁路国际联运数据的互联互通，有助于推动国内国际双循环相互促进的战略支撑作用[10]，可大幅降低中老铁路的国际联运综合成本，提高中老铁路国际联运效率水平。