基于區塊鏈技術的浩吉鐵路集疏運服務應用方案研究

屈 平，李志鵬

（1.浩吉鐵路股份有限公司，北京 100071；2.中國鐵道科學研究院集團有限公司 電子計算技術研究所，北京 100081）

浩吉（浩勒報吉—吉安）鐵路連接內蒙古自治區、陜西、甘肅、寧夏能源“金三角”地區與湖南、四川、江西等華中地區，全線正線長1814 km，是“北煤南運”新的國家戰略運輸通道[1-2]。浩吉鐵路的煤炭運輸對加速西部地區資源開發，保障湖南、四川、江西等華中地區能源供應具有重要意義。

數字化、智能化進程的不斷推進，給浩吉鐵路信息化建設提供了技術保障。目前，對浩吉鐵路信息化的研究主要集中在系統建設方面，如李平等人[3]針對浩吉鐵路的業務需求特點，研究并應用了智能鐵路大腦平臺，實現了浩吉鐵路的基礎設施運營維護和綜合安全分析等功能；謝鵬等人[4]研究了浩吉鐵路信息化系統的總體架構?，F有的信息化系統對浩吉鐵路內部業務協作帶來極大便捷，但缺乏對浩吉鐵路集疏運體系的相關研究。

當前，浩吉鐵路貨物集疏運（聚集，疏散，運輸）過程中仍存在著許多問題。例如，貨主無法通過既有平臺獲取貨物全程物流信息，缺乏對線上、線下信息的有效整合[5]；此外，集疏運企業（煤耗企業、聯運企業、金融機構和產煤企業等）之間的業務協作存在著信息孤島、履約風險不可控等弊端，造成企業間數字化斷裂，跨企業交流緩慢等問題。由此，推動浩吉鐵路集疏運全過程信息的公開、透明、安全，加強企業間信息溝通，實現集疏運各環節無縫銜接至關重要[6]。

區塊鏈技術能夠在保障信息安全的基礎上實現信息共享，因此，本文依托區塊鏈技術，研究浩吉鐵路集疏運服務應用方案，旨在為浩吉鐵路及其集疏運提供可靠、高效、智能的運單、合同等交易數據的存證與共享查詢方式。

1 區塊鏈技術

區塊鏈技術起源于2008年，是比特幣的底層技術支撐[7]。它是一種分布式賬本記錄技術，能夠以安全、透明、去中心化、高效和低成本的方式記錄交易信息[8]。區塊鏈的共識機制，使浩吉鐵路集疏運企業等參與方都可充當網絡中的節點，打通企業間的信息壁壘，實現物流過程信息的透明性和真實性，提高企業的風險控制能力；可消除對可信中介方的依賴，使上下游的物流企業加強對彼此的信任；同時，也能避免因網絡攻擊造成的信息系統癱瘓。

從發展歷程來看，區塊鏈應用可分為3個階段：數字貨幣，可編程金融，多領域應用[9]；按照網絡部署方式的不同，區塊鏈可分為公有鏈、聯盟鏈和私有鏈[10]。表1給出了3種區塊鏈類型在參與節點、記賬人、交易速度、中心化程度、容錯率、加入機制和適用領域方面的對比。

表1 區塊鏈指標對比

從表1中可以看出，公有鏈弱化了參與節點限制、交易速度等性能，而私有鏈中心化程度最高，并且具備更好的性能。相較而言，聯盟鏈在中心化程度和性能之間作了平衡。

聯盟鏈只針對某一特定群體，內部指定多個預選節點為記賬人，每個數據塊的生成由所有預選節點共同決定，適用于跨行業、跨部門的協作。因此，本文選取聯盟鏈構建浩吉鐵路集疏運服務應用方案，以浩吉鐵路為盟主（發起者），由其集疏運成員節點共同維護，聯盟鏈成員須經過盟主授權后才能加入。

2 集疏運服務應用方案

本文根據浩吉鐵路多式聯運和四流合一的規劃，依托區塊鏈技術，設計了以浩吉鐵路為核心的集疏運服務應用方案，如圖1所示。

圖1 集疏運服務應用方案

（1）浩吉鐵路作為聯盟鏈盟主，可將電子運單、物流狀態、合同信息等信息上鏈，與其共同完成多式聯運任務的其他聯運企業可通過區塊鏈進行運輸對接，聯盟鏈中的各個企業可實現對貨物的全程追蹤。

（2）作為浩吉鐵路的上游，產煤企業通過浩吉鐵路及其他聯運企業將貨物運送至煤耗企業，產煤企業與煤耗企業均將采購合同、訂單信息上鏈，完成相應信息共享。此外，產煤企業將應收賬款信息上鏈，耗煤企業可根據收款信息支付款項。在此過程中，企業可通過聯盟鏈獲取第三方金融機構的借貸信息、賬戶清算中央銀行會計集中核算系統（簡稱：ABS）相關信息等，自行選擇付款方式。

（3）浩吉鐵路集疏運企業間通過區塊鏈實現多方電子合同、多方貨物追蹤、智能合約清算、可信票據流轉融資、多方共享賬本和多方安全數據合作，逐步實現貨運信息的跨機構唯一貨運賦碼、貨單電子身份、電子運單全程無縫流通，進行綠色暢行物流單實施方案。

3 關鍵技術

3.1 四流協同的運輸服務模式

浩吉鐵路集疏運服務應用方案圍繞電子運單，展開包含信息流、資金流、商貿流和物流的四流協同，實現貨物運輸、貨運票據的全程電子化、無紙化流轉，提高了運輸安全系數和數據傳輸的精準性。在區塊鏈技術的支持下，浩吉鐵路與產煤企業、聯運企業、煤耗企業和金融機構之間的多流協作過程主要分為3個階段，如圖2所示。

圖2 四流協同的運輸服務模式

第1階段：以電子運單為基礎，打通營銷平臺和貨運平臺。客戶可通過多種方式提報運輸需求，包括手動錄入、合同直接轉換、Excel導入和歷史記錄轉換等方式；為貨物運輸需求量大的客戶提供運輸需求與生產系統的對接方式，可實現運輸需求的直接提報；實現貨運票據的全程電子化、無紙化流轉，提高了運輸安全系數和數據傳輸的精準性；客戶可查詢承運貨物的在途位置、貨物狀態、運行軌跡以及預計到達時間等信息。

第2階段：以電子合同和運單為基礎，實現多式聯運。對客戶簽署的電子合同（主要包括煤炭運輸合同和商貿交易合同）進行管理，管理過程涉及合同的生成、加蓋電子簽章、查詢、打印、存檔等；對履行關鍵時間節點進行智能提醒，以確保合同的有效執行；構建多式聯運平臺，為客戶提供浩吉鐵路+水運的運輸方案，對接鐵水聯運儲煤基地信息平臺，實現鐵水聯運；逐步實現多種運輸方式的聯運，托運、承運一單完成，實現多種運輸主體信息的互聯互通和業務的無縫對接。

第3階段：基于電子合同、運單等鏈上沉淀數據，實現金融和商貿交易服務。展示煤炭商貿交易的相關資訊，為客戶進行煤炭買賣交易提供信息支撐；根據客戶抵押給浩吉公司的煤炭抵押合同，提供放款、還款等金融服務；客戶將浩吉鐵路運輸服務產生的保單抵押給保險公司，按照保單現金價值的一定比例獲得資金。

3.2 基于共享賬本的多方數字化協同

在貨物運輸過程中，以分布式共享賬本的方式實現跨機構可信數據存儲，構建多機構合作的統一賬本，如圖3所示。

圖3 基于共享賬本的多方數字化協同

（1）運單生成與確認。當浩吉鐵路生成運單及支付信息后，將運單號、車號、發到站等數據上傳至區塊鏈中，外部協作方如產煤企業、煤耗企業等可查看基本運單信息，確認運費、完成支付，并將支付狀態同步至共享賬本中。

（2）運費確認及運單跟蹤。浩吉鐵路收到款項確認后即可安排發貨，并對物流信息進行更新，在聯盟鏈中的浩吉鐵路集疏運企業均可通過共享賬本查看運單狀態，進行貨物追蹤。

（3）領貨及運費清算。貨物到達后，浩吉鐵路或其他聯運企業的工作人員通過電子憑證進行貨物內交付，更新運單狀態，煤耗企業可獲取電子領貨憑證，進行掃碼領貨。浩吉鐵路在進行運費清算時，更新運單金融跟蹤信息，如保險狀態、機構名稱等信息，外部協作方可在區塊鏈獲取相關信息，進行清算、融資、保險理賠等操作。

4 結束語

本文針對浩吉鐵路集疏運過程中存在的問題，依托區塊鏈技術，設計了浩吉鐵路集疏運服務應用方案。在保證信息透明性、企業安全性的基礎上，打通以浩吉鐵路為核心的上游產煤企業和下游煤耗企業的信息壁壘，實現商流、信息流、物流、資金流的四流協同，增強了企業間的信任，并提高了企業間的協作效率。下一步，將探究區塊鏈技術在鐵路貨物運輸更多場景下（如集裝箱運輸）應用的可行性，尋求更有前景的應用方案。