刘洋
(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)
为应对我国货运市场的激烈竞争，中国国家铁路集团有限公司(以下简称“国铁集团”)持续加强自身信息化建设，通过不断完善95306 网站应用功能为铁路货运客户提供更优质的服务，提高市场竞争力[1]。原铁路货运电子商务系统自2012年建成投产以来，为深化铁路货运组织改革、提高服务质量作出了积极贡献。近年来，随着信息技术的飞速发展[2]，原铁路货运电子商务系统的不足之处逐渐显现出来，主要表现在：①服务功能欠完善，没有实现全程“一站式”服务，客户签订运单、支付运费、领取货物等仍需到车站营业厅办理；
还需要签署、流转、保管大量的纸质单据，客户体验有待提升。②货运数据资源整合利用程度不够，数据共享和格式标准不统一[3]，系统没有形成统一货运基础字典和共享数据库。③系统部署分散，对外客户需登录不同铁路局集团公司的网站办理业务，操作繁琐；
对内各铁路局集团公司信息化资源重复投资、运维成本高、网络安全风险大。因此，亟需对95306 网站系统进行整体升级改造，从根本上优化系统架构并创新服务功能，以实现铁路运输网络的规模效应，同时也有助于国铁平台的生态建设[4]。
铁路货运电子商务系统(95306)(以下简称“货运95306 系统”)的升级工作自2019 年启动，经过业务调研、需求分析、方案评审、工程建设、软件研发、三方测试、现场试用等过程，于2021年12月完成全路正式推广实施，实现了电子注册、电子签名、电子支付、电子领货、网上理赔、货物全程追踪、到达预测、运条管理、价格策略管理等多项服务新功能，实现了货运客户全流程业务不见面办理，铁路货运客户服务质量和受理效率实现跨越式提升[5]。货运95306 系统的升级实施，对提升铁路货运营销水平和客户服务质量[6]、降低社会物流综合成本、提升货运95306品牌价值等具有重要意义。
货运95306 系统对外构建全路统一的铁路货运综合营销服务平台，提供铁路货运物流综合信息服务[7]；
对内构建铁路货运营销及货运相关作业管理平台，实现铁路货运受理交互及生产作业全程管理，实现铁路货运需求受理和岗位作业的服务衔接。系统升级改造的主要需求是遵照国铁集团信息化总体规划，在整合、升级原系统功能基础上，开发全新的铁路货运对外客户服务和内外交互应用，范围覆盖货运生产全过程；
提供网站、移动APP、微信公众号等多途径服务渠道。全面提升铁路货运客户服务、内外交互、对外经营等有关服务功能，逐步将95306 网打造为中国铁路货运对外服务的统一窗口，货运内外信息交互的唯一通道，开放、共享、共赢的社会物流协作平台[8]。
货运95306系统改变了原系统在18个铁路局集团公司分散部署的方式，实现全量服务应用在国铁集团的集中统一部署。货运95306 系统部署架构如图1所示。
图1 货运95306系统部署架构Fig.1 Deployment architecture of 95306 system
为防止集中部署后的货运95306 系统出现单点故障等安全隐患，系统构建了双活应用体系和双中心运行机制。货运95306 系统的双活一中心在武清主数据中心机房、二中心在国铁集团机房。货运95306系统双活方案如图2所示。
图2 货运95306系统双活方案Fig.2 Dual-active scheme of 95306 system
货运95306 系统在一中心和二中心分别进行系统相关环境资源和应用软件的部署安装，系统双活中心运行通过接入层、应用层及数据层的协作分工共同完成。接入层方面，外部客户通过CDN、内部用户通过DNS实现2个中心的流量接入，通过自研的PaaS 平台分布式应用路由程序在业务应用上层实现接入流量的二次分配，基于业务接入情况精准动态控制两中心流量，在双中心CDN 和DNS 流量接入上从用户交互和业务逻辑层面对双中心流量进行二次分配。应用层方面，业务应用在两中心同时部署运行，各中心应用分别完成对接入层导入流量的处理，通过数据库异步复制弥补2 套数据库事务、锁机制等无法保证的问题；
通过分布式缓存同步技术实现两中心应用的会话同步。数据层方面，两中心分别部署数据库集群，同时支持读写操作，基于Shareplex 软件实现两中心数据的双向准实时复制，充分保障两中心数据的一致性。
2.1 总体结构
货运95306 系统通过网站、APP 和微信公众号等多种渠道实现服务接入；
系统基于微服务技术构建货运95306 对外和对内2 套业务应用体系；
能力中心提供支撑各业务微服务逻辑计算和数据加工的综合服务能力，系统通过货运PaaS 平台保障大量微服务间的协同运转及管控治理；
系统构建了铁路货运数据处理中心，高效衔接内部各货运业务支撑系统，实现货运数据资源的融合，形成货运统一且唯一的数据资源，实现对货运数据的精准赋权和使用管理；
通过集成服务平台下的数据服务平台实现现车信息、主数据信息、GIS 信息等与非货运数据的交互共享；
系统通过集成服务平台下的外部协作平台建立与大型企业、上下游行业等信息系统及大宗商品交易服务平台间的信息交换机制。货运95306系统总体结构如图3所示。
图3 货运95306系统总体结构Fig.3 Overall structure of 95306 system
2.2 技术架构
货运95306 系统充分应用云计算、大数据、人工智能等成熟先进技术设计统一的技术架构。系统采用前后端分离技术，有效提升系统的运行性能和开发效率。前端基于数据驱动、组件化主流技术框架的VUE.JS进行构建，后端围绕微服务治理体系，依托分布式消息服务、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[9-10]。系统建立铁路货运基础服务和核心业务两级微服务体系，为展现层的网站、APP及微信等多端应用提供全面、可靠的服务支撑；
充分引入领域驱动理念，采用读写分离等思想进行系统微服务设计。系统基于SpringCloud 框架构建铁路货运PaaS平台，实现货运95306系统服务应用的动态路由、弹性伸缩、自动化发布和分布式业务监控等；
系统充分利用分布式技术，将货运95306 系统有关的主数据、系统参数等静态数据，以及用户查询、统计等热交互数据在分布式缓存和分布式数据库中存放，实现对大并发、高速数据访问计算和实时数据处理等方面的快速运算与交互响应。货运95306系统技术架构如图4所示。
图4 货运95306系统技术架构Fig.4 Technical architecture of 95306 system
2.3 网络架构
货运95306 系统集中部署于国铁集团。互联网出口部署于外部服务网，主要由各营运商专线、出口防火墙、链路均衡器、入侵防御等设备构成。内外网间由国铁集团级安全平台进行安全隔离与数据交换，内外网的网络核心实现分区分域以及区域间数据交换。货运95306系统网络架构如图5所示。
图5 货运95306系统网络架构Fig.5 Network architecture of 95306 system
外部客户通过互联网，经由国铁集团外部服务网互联网出口访问货运95306 系统外部门户；
铁路局集团公司客服人员通过广域网访问部署于国铁集团外部服务网的货运95306 系统；
铁路业务部门及生产作业人员通过铁路综合信息网广域网访问部署于国铁集团内网的货运95306 系统内部门户。外部服务网应用与内网应用通过国铁集团级安全平台进行数据交互；
系统基于部署于外部服务网的外部协作平台实现路企间信息的交互；
铁路局集团公司既有业务支撑应用通过内网与货运95306 系统进行信息交互。系统所涉及的网络设备均为冗余部署，保证系统的高可靠。
（1）集中式部署技术。货运95306 系统首次采用集中式架构实现铁路货运主生产应用的统一部署。集中式架构大幅降低货运95306 系统部署实施的协调难度与工作量，实现系统日常运维和迭代升级的全路统一管理。基于集中式架构首次实现全路货运服务、生产作业、内部管理等数据的集中统一存储，为铁路货运统一对外服务和内部管理决策提供一手信息资源。
（2）“云原生、微服务”开发技术。货运95306系统是铁路货运乃至国铁集团信息领域首个基于Spring Cloud 技术体系构建的“云原生、微服务”大型应用系统。系统放弃原系统基于SSO的技术架构和基于SSH 的重型开发框架，创新采用“云原生、微服务、统一PaaS 平台”的全新技术路线，遵照微服务架构理念，对繁杂的货运业务进行拆解，将庞大的单体应用分解为众多细颗粒度的服务组合，充分保障各业务模块的灵活性和高扩展性。系统定义标准的研发测试和管理规范，打造流水线式的DevOps 模式，始终保证规模化开发，提高了货运95306系统的生产交付效率。
（3）双活应用技术。建设完成了铁路货运领域首个基于武清主数据中心机房和国铁集团机房的双活应用，双活模式部署的货运95306 系统既有效增加系统业务处理的承载量，提升处理性能和处理效率，又实现双中心间互为备援，当一个中心的业务系统出现故障时可以快速切换为另一中心全量运行，最大程度降低人为或灾害等对货运业务可能造成的影响。
（4）铁路货运PaaS 平台。结合铁路货运信息化现状及业务特点，首次研发打造具有自主知识产权、适合铁路货运业务的PaaS 平台。铁路货运PaaS平台向下实现与铁信云等国铁集团多种私有云的对接和集成，实现运行环境的自动创建和管理、服务器资源的快速自动伸缩和分配、容器及虚拟机故障的自动检测和恢复等；
向上为货运95306 业务应用提供统一的应用程序研发、运行环境，实现常用技术组件的集成、应用级别的故障检测和修复、业务应用的路由和负载均衡、图形化界面的应用部署运维和监控管理等；
为货运95306 系统打造了一流的技术基础底座，提供高效、现代的云原生应用交付方案。
（5）大数据技术。货运95306 系统充分引入大数据技术，结合项目对数据加工处理的实际需要，自主构建铁路货运大数据处理软件。通过自主研发的ETL 工具实现数据从Oracle 数据库到Hive，HBase，Greenplum，ElasticSearch等数据仓库、非关系型数据库的快速采集与转换汇聚，为系统应用提供强大的大数据存储、检索、计算、分析等能力。
（6）数字签名/签章技术。货运95306系统全面引入并应用数字证书、电子签名、电子签章、人脸识别、身份验证等技术，为电子注册、电子单证、电子领货、电子交接、电子理赔等业务开展和系统用户操作行为授信提供法律保障；
实现货运95306 系统业务办理过程中电子单证签署、版式文件可视化展示及验签服务，系统利用操作人的数字证书进行签名留痕，实现线上业务办理过程中的数据防篡改、操作防抵赖，保障电子单证的有效性与合法性。
（1）客户注册与电子签名。货运95306 系统首次建立了全路统一的货运用户体系，实现了铁路外部客户与内部用户的集中统一和电子化管理。外部客户方面，通过对接国家工商总局电子营业执照服务，首次实现企业客户通过电子营业执照自动采集信息快速完成注册，个人客户通过共享12306 身份认证和人脸识别能力实现自动注册。截至2023 年1 月，已有6.4 万余家企业、近6.3 万人完成电子注册。内部用户方面，按照国铁集团货运内部组织机构，首次构建了国铁集团货运4 层8 级的组织架构体系，采取领域全覆盖、机构如实还原的基本策略，实名造册建立了铁路货运内部单位机构和岗位用户体系。
截至2023 年1 月，系统已经为超11 万外部用户颁发数字证书，为282 个内部站段单位分配数字证书，并授权6.2 万余名内部职工使用数字证书。利用电子签名技术实现业务单据的电子签署，为各业务环节取消纸质单据奠定技术基础，第三方CA机构签名签章的电子单证替代了现有纸质单证，彻底改变了客户拿纸质单据跑车站办业务的状况。
（2）需求提报及受理。货运95306 系统为客户提供全程“一站式”线上业务办理服务，改变了原本客户登录18 个铁路局集团公司平台办理铁路货运业务的现状，实现了一次登录办理全路业务。系统取消了需求提报时对客户发运数据权限的限制卡控，在不违反货运运营条件的前提下，所有客户可以在任一站点发运任何货物，真正实现需求的敞开受理；
系统引入电子签名，保证客户需求信息的真实、完整、可靠；
客户可以24 小时网上提报需求，所有客户需求100%通过货运95306系统提报受理。
（3）计费制单及电子支付。在计费制单环节，系统推行电子运单和电子杂费票据，取消了原纸质运单和计费票据。电子单证每年可为企业节省“跑站”人工、交通等综合成本数亿元；
估算为铁路节省打印纸约3亿张，硒鼓约15万个，节约成本近1亿元［8］。在支付环节，系统在既有支付方式基础上，新增网银支付方式，在线支付的运费、杂费直接进入铁路局集团公司收入账户，客户支付更加方便快捷，资金安全更有保障，同时有效降低了企业的资金占用成本。
（4）全程追踪。系统建立了全路统一的在途轨迹数据库，提供了铁路货运统一的全程追踪服务。通过整合到发报、红外线、车号自动识别、电子施封锁、超偏载等数据，多维数据相互补充校核，大幅提升全程追踪密度，目前位置信息平均30 min更新一次。基于全路统一的地理信息平台，实现了全程追踪轨迹的可视化展示，外部客户、内部用户可以直观、全面、及时、准确地查询货物的物流轨迹，极大提高了铁路货运作业过程的透明度。
（5）到达预测。在货物追踪基础上，利用大数据、人工智能等技术，建立了基于深度学习的货物/货车到达预测模型［8］。到达预测模型充分识别运输方式、班列产品、发到站、货物品类、运输季节等特征因素，抽取和分析符合条件的历史数据进行测算；
到达预测模型同时具备自主学习和自动纠偏能力，将预测时间与实际运行时间进行对比，不断细化调整参数和优化模型，使铁路货物到达预测更加准确。精准的到达预测，为企业合理安排生产计划、到站准确安排卸车计划提供了重要依据，提高了企业和站段的作业效率。
（6）电子领货及交接。对货场交付的货物，系统采用领货密码代替纸质领货凭证，现场无需打印、交接、传递、验证纸质领货凭证，收货人凭领货密码线上办理领货手续。专用线交付的货物，系统全面推行电子调送单，专用线产权单位在线申请开通电子交接业务，路企交接时，双方对电子调送单进行签章后即可进行车辆交接，铁路部门依据电子调送单计算相关杂费。
（7）电子理赔。在货损理赔环节，实现客户提赔、铁路办赔的全面电子化，理赔业务全程网上办理，货运记录、赔偿要求书、客户通知书、赔偿通知书等理赔单证全部电子签署，提升理赔透明度和客户满意度。
（8）运营条件数字化。系统实现了货运运营条件的全过程数字化管理，替代了原有纸质公文逐级审批发布的流程。运营条件数字化管理为需求提报、需求受理等环节的办理条件精准卡控提供支撑，大幅减少了人工核对确认的工作量。
（9）移动端服务。系统同步研发推广了95306移动客户端，支持安卓、IOS、鸿蒙等操作系统，覆盖95306网站所有外部服务功能，同步提供扫一扫、搜周边、人脸识别、证书签名等APP端特有服务功能。95306 移动端消除了客户在铁路业务办理过程中对空间和时间的顾虑，增加了客户业务办理的自由性与灵活性，大幅提升了客户办理货运业务的服务体验和便捷程度，客户可一部手机随时随地办理全部业务。目前，移动端业务量已占全部业务量的30%。
货运95306系统整体升级后，实行24小时网上办理货运业务，客户一个账号可办理全路业务，为客户提供更加高效便捷的全方位货运服务，实现了“让信息多跑路、企业货主少跑腿”[11]。系统上线以来运行稳定，得到外部货主客户和内部岗位人员的高度认可和一致好评，也为铁路货运全面推行集中办理改革创造了条件。
截至2023 年1 月，系统累计注册客户12 万余家，申领数字证书的客户达7 万余家，累计网上办理货运业务7 818万单，涉及货物44亿t；
铁路货物发运量从日均发送16.8万车提升到日均发送17.8万车，增长5.9%；
所有客户需求100%通过货运95306 系统提报受理；
采用电子运单和电子领货方式完成铁路业务办理的比例分别达到97%和95%，专用线电子交接业务开展占比达到近99%。货主在铁路开展商务活动的时间从原来跑站平均需要几小时缩短至目前通过系统操作的几分钟。系统每日网站的访问请求近500万次，移动APP的每日用户平均在线时间近1.5 h，微信公众号关注人数近16万人。
货运95306 系统的成功实施是“互联网+”战略在铁路货运领域的一次创新实践。在巩固货运95306 系统建设成果基础上，货运95306 建设将重点围绕持续服务货运增量行动、优化铁路货运三级营销体系构建为主导，以精准营销、智能决策、市场监测等为重点持续深化服务应用，同时加强与相关行业及其他运输方式的信息交换，推动铁路货运与社会物流的融合发展，将货运95306 系统逐步打造为技术领先、服务一流的物流综合智慧服务平台。
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