鐵路客服信息系統的實施實踐

邢瑞彪

（中鐵六局集團有限公司，中國 北京100036）

0 引言

鐵路客運服務信息系統的實施在增強鐵路客運客流組織能力，提高鐵路客運工作效率，提升車站作業水平等方面發揮了重要作用。

鐵路客運服務信息系統應用于火車站， 主要功能為引導旅客購票、候車、檢票、上車、出站、接站等。

信息技術在生產、管理方面的應用已然改變了當今世界，鐵路客運服務系統引入信息技術后，實現了可期待的革命性發展。

1 鐵路客運服務信息系統的建設與發展

1.1 鐵路客運服務信息系統概述

鐵路客運服務信息系統主要包括客運服務集成平臺、旅客引導系統、客運廣播系統、客運監控系統、查詢系統、時鐘系統、列車到發通告系統等；隨著應用范圍的發展和集成度的擴充，從某種意義上講，綠色照明控制系統、資訊發布系統、語音自動應答系統也包含其中。

客運服務集成平臺是所有客運服務信息系統的信息集中平臺，也是與外部系統連接的橋梁，它從DMIS（鐵路調度管理信息系統）獲取列車動態數據，從時鐘系統取得精確時間，分發給其它客服系統，是整個客運服務信息系統的心臟；旅客引導系統和客運廣播系統通過視覺和聽覺信息引導旅客購票、乘車，系統的終端遍及各公共區域，全方位為旅客出行提供提示、引導，提升服務水平；觸摸查詢系統以交互方式為旅客提供海量查詢信息，除了客運信息外，還包括交通、飲食、購物、旅游等等，為旅客提供全面地信息服務，提升旅客滿意度；列車到發通告系統為鐵路客服工作人員提供統一服務信息，提高工作效率；綠色照明控制系統依據列車運行動態調整照明系統的工作狀態，為旅客提供適宜照度的候車環境，節約照明能源。

2 鐵路客運服務信息系統的發展

鐵路客運服務信息系統應用前，鐵路客運服務系統使用的技術相對落后——客運廣播經歷了由擴音喇叭，電子擴音喇叭，功放驅動大功率音柱，多分區廣播等發展階段；靜態引導經歷了從普通標牌標識到燈箱霓虹燈等多種形式，內容由車站自行定義文字圖標發展到統一標志，最終形成了統一規范；動態引導系統先后經歷了翻板、翻牌、插卡、重疊燈等多種形態。

從20 世紀90 年代開始，隨著信息技術在鐵路客運服務系統中逐步得到應用，客運服務迎來了新的發展機遇，服務水平發生了前所未有的改變與提升，可見的變化包括：客運廣播系統實現了語音合成功能，自動廣播成為可能；旅客引導系統引入了LED 顯示屏、PDP 顯示屏、LCD 顯示屏等相關技術，讓旅客能在各區域方便地獲得乘車信息；客運監控系統應用到了旅客組織中，為客運管理人員組織旅客客流提供了方便、提高了效率；列車到發通告系統為鐵路客服工作人員提供同步列車到發信息，包括問事處、上水房、列檢、公安、廣播室、信號樓等崗位，都能實時獲得列車動態信息，方便協同作業；觸摸查詢系統實現人機交互功能，滿足旅客自主查詢需求，為旅客提供個性化的服務。

進入2000 年代，隨著信息技術在鐵路客服系統中的不斷應用，形成了許多相關應用信息系統，但各系統間多為自主獨立運行，缺乏相互間的信息交互和信息共享，產生了信息孤島，造成不同系統間的信息不一致。信息孤島的出現，形成了發展瓶頸，阻礙了客運服務信息系統的進一步發展。 如何消除信息孤島，成為鐵路管理部門和系統集成商共同關注的問題。 最早的方案是各系統之間實現互聯互通，一般以通告系統為核心，各系統從通告系統取得列車運行信息，同時，各系統從時鐘系統的母鐘取得統一時間，使得各系統的時間與信息都可以同步。 更進一步的方案是建立客服平臺，將所有客運服務信息系統納入為客服平臺的子系統或者是分系統，集中提供數據，功能更加強大。

客運服務信息系統最終的發展會形成全路網統一平臺。通過開放的協議，客運服務信息系統與列車運行調度系統橫向互聯，形成車站級整體平臺、路局級整體平臺；車站客運服務信息系統與路局、鐵路總公司平臺縱向建設，會形成全路網的統一平臺。

3 鐵路客運服務信息系統建設中遇到的問題

3.1 多系統如何集成

鐵路客運服務信息系統覆蓋了鐵路客運服務的方方面面，系統硬件設備涉及種類多、數量大，需要眾多的設備生產廠商提供設備，采用什么方式集成這些子系統，對系統的運行、維護、推廣有很大的影響。是采用深度集成方案還是采用松耦合集成方案， 必須深入分析研究，集成方案不僅影響系統的效率與可擴展性，更會影響系統的可靠性和穩定性。

3.2 如何更直觀地管理龐大的客運服務信息系統

鐵路客運服務信息系統管理設備數量龐大，少則數百臺，多則幾千臺，系統運維人員是否能夠快速了解所有設備的工作狀態和故障狀態，對客運服務信息系統的應用效果影響巨大。

采用表格界面、平面圖形界面和三維場景等適宜的操作界面與表現形式，能提高系統的可用性、易用性和可靠性，讓運維人員和客服工作人員輕松地操控整個系統。

3.3 如何實現單向數據接口

鐵路客運服務信息系統要實現自動運行，需要實時采集列車運行狀態信息，包括進站列車的正晚點信息和停靠股道信息，DMIS（鐵路調度管理信息系統）和CTC（鐵路調度集中）通過軌道電路和運調計劃生成這些數據，與這兩個系統交互提取客服信息系統需要的數據是最簡單可靠的解決方案，但DMIS 和CTC 為鐵路行車系統，基于安全考慮，不允許直接外接其它系統。

為此，需要讓客運服務信息系統既能從DMIS 或CTC 取得行車數據，又不會對DMIS、CTC 產生安全隱患。 自動傳輸行車數據能夠提高客運服務信息系統的自動化程度，不再需要工作人員手工輸入列車動態信息。

4 定義開放的接口協議，實現多系統松耦合運行

客運服務信息系統的集成方案主要有深度集成方案和松耦合集成兩種：

深度集成方案：客運服務信息系統集成平臺直接調用廠商設備接口函數，各子系統提供操作界面，通過集成平臺管理設備。

松耦合集成方案：各子系統獨自管理各自系統中硬件，集成平臺與各子系統通過開放的接口協議同步數據，將客運服務信息系統劃分為三層，首層為集成平臺，實現集成平臺與各系統的接口和系統管理；第二層為子系統應用層， 由集成平臺以外的各客運服務信息系統組成，與集成平臺通過開放的協議通信，與硬件設備采用硬件設備協議通信；第三層為執行層，由基礎硬件構成，包括旅客引導系統顯示屏、廣播系統功放喇叭等。

深度集成方案的優點是可以由集成平臺直接管理系統中所有設備，但缺點也很明顯，一是會受硬件廠商的產品制約，硬件廠商設備升級、更換產品、甚至更換設備廠商后，作為核心系統的集成平臺就需要升級，以便管理新的設備；二是故障點集中，各子系統通過集成平臺的硬件接口管理設備，當集成平臺發生故障時，整個系統就會癱瘓。

松耦合集成方案克服了深度集成方案的缺點，首先，各子系統獨立運行，可以充分發揮硬件自身功能特長，當子系統使用的硬件設備更新換代后，只需要升級對應的子系統，甚至當子系統更換后，新的系統只要滿足集成平臺定義的通信協議，就可以接入到系統中；二是可靠性高，所有系統都可以與集成平臺聯機運行，也都可能脫機運行，在網絡中斷或者客運服務集成平臺發生故障時，各子系統都會自動切換到自治狀態，繼續提供服務，當故障消失時，自動切換回聯機運行狀態。

由上述比較可知，定義開放接口協議，實現多系統松耦合運行是解決客運服務信息系統各子系統同步運行的很好的解決方案。

5 引入虛擬現實技術統一管理所有客運服務信息系統

客運服務信息系統包括客運服務集成平臺、通告系統、廣播系統、查詢系統、引導系統、監控系統、時鐘系統、綠色照明系統等，要高效率管理這些系統以及各系統對應的硬件設備，表格是被應用最多也是最有效的工具，但是表格也有它自身的缺限：若要同時涵蓋所有內容，表格會變得過于復雜，可用性降低；若要分拆采用多個簡潔的管理表格，定位需要的內容就會變得過于繁瑣。

為改善表格自身存在的不足， 在充分發揮表格優勢的基礎上，通過引入虛擬現實技術，實現了設備狀態的實時直觀查看—每臺設備在虛擬現實平臺中都有對應的模型，系統運行過程中，當設備狀態發生改變時，系統會實時更新對應模型貼圖，工作人員可以直觀地看到設備的實時工作狀態，通過不同顏色標識正常設備和故障設備，工作人員很容易定位到發生故障的設備。

在呼和浩特東站客運服務信息系統中，虛擬現實技術應用到了集成平臺、通告系統、引導系統和查詢系統上，為工作人員和旅客提供了更便捷的服務。 工作人員可以用虛擬現實技術查詢設備狀態，還可以用鼠標圈選指定區域的設備，進行批量操作，也可以直接通過點擊模型取得狀態，比如監控圖像等。旅客在查詢系統上可以使用該技術，為旅客提供的界面隱藏了設備參數圖層， 加載了各區域間的路徑圖層，旅客能直觀地看到各種旅客服務設施的位置。

6 用衛星通信機實現單向數據接口

實現與行車系統的單向數據接口有多種方式， 一般包括網閘、接口服務器、衛星通信機等。

網閘是在數據鏈路層隔斷內外網的物理連接，按照設定的規則搬運內外網之間的數據包，但網閘價格高、延遲大的缺點限制了網閘的應用。

接口服務器方式是在行車系統和客運服務信息系統間設置服務器群，安裝接口軟件，客運服務信息系統最終獲得的數據是經過分析過濾后得到的，基于系統安全性等因素的考慮，該方案設置了很多服務器作為傳遞層和加工層，使得建設成本升高。

衛星通信機采用單臺普通計算機實現，只要求同時具有網絡接口和RS-232 (或者RS-485/RS-422) 接口。 衛星通信機的網絡接口與DMIS 或者CTC 連接，定時訪問行車數據庫，讀取最新的列車運行動態。 衛星通信機的RS-232 接口與集成平臺連接，定時向集成平臺推送數據，以此實現單向的數據接口。

衛星通信機的第一個優點是安全，集成平臺或者是任何接收數據的系統都只能被動地接收列車動態，接收端向衛星通信機發送的所有數據全部丟棄，對行車系統不會造成安全威脅；第二個優點是成本很低，首先硬件要求非常低，單片機就可以勝任工作，其次軟件實現成本也很低，接口軟件只需要實現SQL 語句查詢和串口數據發送。

無論從安全性方面，運行性能方面，還是成本方面比較，用衛星通信機實現單向數據的隔離傳輸方案都是最優的。

7 客運服務信息系統應用的其它實用技術

7.1 列車運轉內核實現技術

列車運轉內核是客服平臺的核心之一，每當時間切換到下一分鐘的第一秒都要觸發一次，運行參數發生變化時，也要觸發，運行頻率很高，故而需要高效率，由于運轉內核管理的運行數據與其它模塊交互很多，我們將該模塊的實現代碼封裝在了存儲過程中，用數據庫的事務處理機制保證數據的完整性，用存儲過程的預編譯功能提高執行效率。

7.2 平面動畫方式顯示列車動態

平面動畫實現平臺可以采用Adobe 公司的SVG Viewer，SVG Viewer 用矢量圖格式保存并顯示數據，提供Windows 標準控件，可以外接腳本完成交互。

用SVG 圖形展示列車動態時，將展示頁面分成三個圖層，分別是基本圖層、圖例圖層、列車動態圖層。

基本圖層包括站場平面示意圖、股道示意圖和火車形狀等基本圖形，在客戶端本地硬盤保存基本圖層的一個副本，副本有一個唯一的標識ID，當服務器端發布新ID 的基本圖層時，系統客戶端自動下載新的基本圖層。

圖例圖層的基本圖形包含在基本圖層中，顏色數據保存在數據庫服務器中，每個登錄賬號都可以自定義SVG 圖的顯示顏色，包括正點列車、晚點列車、始發車、路過車、終到車等等，工作人員都可以按自己的習慣定義顯示顏色。

列車動態圖層由服務器端動態生成，列車動態發生變化時，系統服務器端實時推送新的圖層給系統客戶端。

平面動畫的優點是比表格直觀， 比虛擬現實占用系統資源少，因此應用也比較多。

7.3 語音合成技術

語音合成有軟件方式和硬件方式兩種， 采用軟件方式的廠家很多，優點是按列車廣播規范錄音，感覺效率好一點，缺點很明顯，一是當建設了新的車站時，需要原來的錄音人員重新錄音，錄音周期長；二是效果受人的因素影響。

硬件語音合成技術已經很成熟，一塊集成電路芯片即可實現語音合成功能，該芯片還支持插入間隔符和控制符，模擬出類似真人的發音。

8 客運服務信息系統的應用效果。

客運服務信息系統在所有客運車站都有使用， 根據車站規模不同，設置也不盡相同，下面以呼和浩特東站客運服務信息系統為例，介紹客運服務信息系統的應用效果。

8.1 系統結構與數據集成

呼和浩特東站客運服務系統包括客運服務集成平臺、 通告系統、廣播系統、查詢系統、引導系統、監控系統、綠色照明系統、時鐘系統、資訊發布系統等。 系統組成結構圖如圖1。

圖1

客運服務信息系統以車站內網為數據共享平臺，車站內部的所有客運服務信息系統都用車站內網承載，與其它系統通過網絡安全設備連接，各系統的安全級別要求不同，采用的網絡安全設備也不同，按照需要可能使用防火墻、網閘、通信衛星機等。

數據集成結構圖如圖2。

圖2

所有數據都以客服平臺為中心， 客服平臺通過接口設備采集DMIS、CTC 提供的列車運行狀態數據，剔除無效數據、整理加工有效數據后，推送到其它各客運服務系統，時鐘系統的精確時間也通過客服平臺推送給各客運服務信息系統，以實現全站時間的統一。

系統拓撲結構圖如圖3。

圖3

8.2 系統特點

系統的主要特點是開放性， 平臺采用開放的系統結構和協議，可以與所有設備供應商、系統集成商的產品共享信息，其它各系統也提供豐富的接口形式，可以和各種硬件設備連接。

系統的另一個重要特點是輕量高效。 在設計系統時，研發團隊對實現算法進行了多次優化，特別是主定時器事件的處理代碼，更是進行了深度優化，使系統運行的硬件要求非常低。

系統的第三個特點是安全可靠。優化并不是簡化，設計系統時，對實現功能的算法進行深度優化、精簡以提高效率，對安全可靠性方面的設計則采用冗余策略，系統除了支持業界最常用的多機互備、負載均衡、多路接入外，還有以下特點：

系統設計了內核冗余，所有系統都可能聯機運行，也都可以脫機運行，在網絡中斷或者客服平臺發生故障時，各子系統都會自動切換到自治狀態，繼續提供服務，當故障消失時，自動切換回聯機運行狀態。

系統設計了手動自動兩種工作方式，緊急狀態需要人工干預運行時，可以切換到人工狀態，實現按需服務。

8.3 應用效果

呼和浩特東站客運服務信息系統自2011 年投入運行以來， 運行穩定可靠。 從提高作業效率、降低勞動強度，到提升旅客滿意度、減少旅客投訴率等各方面都發揮了作用，受到鐵路局、車站的一致好評。

鐵路客運服務信息系統的建設為鐵路客運服務帶來了很好的經濟效益和社會效益，隨著技術的發展進步，鐵路客運服務信息系統還會迎來更大的發展，為旅客、車站工作人員提供更高的服務。