铁路客服信息系统的实施实践

邢瑞彪

（中铁六局集团有限公司，中国 北京100036）

0 引言

铁路客运服务信息系统的实施在增强铁路客运客流组织能力，提高铁路客运工作效率，提升车站作业水平等方面发挥了重要作用。

铁路客运服务信息系统应用于火车站， 主要功能为引导旅客购票、候车、检票、上车、出站、接站等。

信息技术在生产、管理方面的应用已然改变了当今世界，铁路客运服务系统引入信息技术后，实现了可期待的革命性发展。

1 铁路客运服务信息系统的建设与发展

1.1 铁路客运服务信息系统概述

铁路客运服务信息系统主要包括客运服务集成平台、旅客引导系统、客运广播系统、客运监控系统、查询系统、时钟系统、列车到发通告系统等；随着应用范围的发展和集成度的扩充，从某种意义上讲，绿色照明控制系统、资讯发布系统、语音自动应答系统也包含其中。

客运服务集成平台是所有客运服务信息系统的信息集中平台，也是与外部系统连接的桥梁，它从DMIS（铁路调度管理信息系统）获取列车动态数据，从时钟系统取得精确时间，分发给其它客服系统，是整个客运服务信息系统的心脏；旅客引导系统和客运广播系统通过视觉和听觉信息引导旅客购票、乘车，系统的终端遍及各公共区域，全方位为旅客出行提供提示、引导，提升服务水平；触摸查询系统以交互方式为旅客提供海量查询信息，除了客运信息外，还包括交通、饮食、购物、旅游等等，为旅客提供全面地信息服务，提升旅客满意度；列车到发通告系统为铁路客服工作人员提供统一服务信息，提高工作效率；绿色照明控制系统依据列车运行动态调整照明系统的工作状态，为旅客提供适宜照度的候车环境，节约照明能源。

2 铁路客运服务信息系统的发展

铁路客运服务信息系统应用前，铁路客运服务系统使用的技术相对落后——客运广播经历了由扩音喇叭，电子扩音喇叭，功放驱动大功率音柱，多分区广播等发展阶段；静态引导经历了从普通标牌标识到灯箱霓虹灯等多种形式，内容由车站自行定义文字图标发展到统一标志，最终形成了统一规范；动态引导系统先后经历了翻板、翻牌、插卡、重叠灯等多种形态。

从20 世纪90 年代开始，随着信息技术在铁路客运服务系统中逐步得到应用，客运服务迎来了新的发展机遇，服务水平发生了前所未有的改变与提升，可见的变化包括：客运广播系统实现了语音合成功能，自动广播成为可能；旅客引导系统引入了LED 显示屏、PDP 显示屏、LCD 显示屏等相关技术，让旅客能在各区域方便地获得乘车信息；客运监控系统应用到了旅客组织中，为客运管理人员组织旅客客流提供了方便、提高了效率；列车到发通告系统为铁路客服工作人员提供同步列车到发信息，包括问事处、上水房、列检、公安、广播室、信号楼等岗位，都能实时获得列车动态信息，方便协同作业；触摸查询系统实现人机交互功能，满足旅客自主查询需求，为旅客提供个性化的服务。

进入2000 年代，随着信息技术在铁路客服系统中的不断应用，形成了许多相关应用信息系统，但各系统间多为自主独立运行，缺乏相互间的信息交互和信息共享，产生了信息孤岛，造成不同系统间的信息不一致。信息孤岛的出现，形成了发展瓶颈，阻碍了客运服务信息系统的进一步发展。 如何消除信息孤岛，成为铁路管理部门和系统集成商共同关注的问题。 最早的方案是各系统之间实现互联互通，一般以通告系统为核心，各系统从通告系统取得列车运行信息，同时，各系统从时钟系统的母钟取得统一时间，使得各系统的时间与信息都可以同步。 更进一步的方案是建立客服平台，将所有客运服务信息系统纳入为客服平台的子系统或者是分系统，集中提供数据，功能更加强大。

客运服务信息系统最终的发展会形成全路网统一平台。通过开放的协议，客运服务信息系统与列车运行调度系统横向互联，形成车站级整体平台、路局级整体平台；车站客运服务信息系统与路局、铁路总公司平台纵向建设，会形成全路网的统一平台。

3 铁路客运服务信息系统建设中遇到的问题

3.1 多系统如何集成

铁路客运服务信息系统覆盖了铁路客运服务的方方面面，系统硬件设备涉及种类多、数量大，需要众多的设备生产厂商提供设备，采用什么方式集成这些子系统，对系统的运行、维护、推广有很大的影响。是采用深度集成方案还是采用松耦合集成方案， 必须深入分析研究，集成方案不仅影响系统的效率与可扩展性，更会影响系统的可靠性和稳定性。

3.2 如何更直观地管理庞大的客运服务信息系统

铁路客运服务信息系统管理设备数量庞大，少则数百台，多则几千台，系统运维人员是否能够快速了解所有设备的工作状态和故障状态，对客运服务信息系统的应用效果影响巨大。

采用表格界面、平面图形界面和三维场景等适宜的操作界面与表现形式，能提高系统的可用性、易用性和可靠性，让运维人员和客服工作人员轻松地操控整个系统。

3.3 如何实现单向数据接口

铁路客运服务信息系统要实现自动运行，需要实时采集列车运行状态信息，包括进站列车的正晚点信息和停靠股道信息，DMIS（铁路调度管理信息系统）和CTC（铁路调度集中）通过轨道电路和运调计划生成这些数据，与这两个系统交互提取客服信息系统需要的数据是最简单可靠的解决方案，但DMIS 和CTC 为铁路行车系统，基于安全考虑，不允许直接外接其它系统。

为此，需要让客运服务信息系统既能从DMIS 或CTC 取得行车数据，又不会对DMIS、CTC 产生安全隐患。 自动传输行车数据能够提高客运服务信息系统的自动化程度，不再需要工作人员手工输入列车动态信息。

4 定义开放的接口协议，实现多系统松耦合运行

客运服务信息系统的集成方案主要有深度集成方案和松耦合集成两种：

深度集成方案：客运服务信息系统集成平台直接调用厂商设备接口函数，各子系统提供操作界面，通过集成平台管理设备。

松耦合集成方案：各子系统独自管理各自系统中硬件，集成平台与各子系统通过开放的接口协议同步数据，将客运服务信息系统划分为三层，首层为集成平台，实现集成平台与各系统的接口和系统管理；第二层为子系统应用层， 由集成平台以外的各客运服务信息系统组成，与集成平台通过开放的协议通信，与硬件设备采用硬件设备协议通信；第三层为执行层，由基础硬件构成，包括旅客引导系统显示屏、广播系统功放喇叭等。

深度集成方案的优点是可以由集成平台直接管理系统中所有设备，但缺点也很明显，一是会受硬件厂商的产品制约，硬件厂商设备升级、更换产品、甚至更换设备厂商后，作为核心系统的集成平台就需要升级，以便管理新的设备；二是故障点集中，各子系统通过集成平台的硬件接口管理设备，当集成平台发生故障时，整个系统就会瘫痪。

松耦合集成方案克服了深度集成方案的缺点，首先，各子系统独立运行，可以充分发挥硬件自身功能特长，当子系统使用的硬件设备更新换代后，只需要升级对应的子系统，甚至当子系统更换后，新的系统只要满足集成平台定义的通信协议，就可以接入到系统中；二是可靠性高，所有系统都可以与集成平台联机运行，也都可能脱机运行，在网络中断或者客运服务集成平台发生故障时，各子系统都会自动切换到自治状态，继续提供服务，当故障消失时，自动切换回联机运行状态。

由上述比较可知，定义开放接口协议，实现多系统松耦合运行是解决客运服务信息系统各子系统同步运行的很好的解决方案。

5 引入虚拟现实技术统一管理所有客运服务信息系统

客运服务信息系统包括客运服务集成平台、通告系统、广播系统、查询系统、引导系统、监控系统、时钟系统、绿色照明系统等，要高效率管理这些系统以及各系统对应的硬件设备，表格是被应用最多也是最有效的工具，但是表格也有它自身的缺限：若要同时涵盖所有内容，表格会变得过于复杂，可用性降低；若要分拆采用多个简洁的管理表格，定位需要的内容就会变得过于繁琐。

为改善表格自身存在的不足， 在充分发挥表格优势的基础上，通过引入虚拟现实技术，实现了设备状态的实时直观查看—每台设备在虚拟现实平台中都有对应的模型，系统运行过程中，当设备状态发生改变时，系统会实时更新对应模型贴图，工作人员可以直观地看到设备的实时工作状态，通过不同颜色标识正常设备和故障设备，工作人员很容易定位到发生故障的设备。

在呼和浩特东站客运服务信息系统中，虚拟现实技术应用到了集成平台、通告系统、引导系统和查询系统上，为工作人员和旅客提供了更便捷的服务。 工作人员可以用虚拟现实技术查询设备状态，还可以用鼠标圈选指定区域的设备，进行批量操作，也可以直接通过点击模型取得状态，比如监控图像等。旅客在查询系统上可以使用该技术，为旅客提供的界面隐藏了设备参数图层， 加载了各区域间的路径图层，旅客能直观地看到各种旅客服务设施的位置。

6 用卫星通信机实现单向数据接口

实现与行车系统的单向数据接口有多种方式， 一般包括网闸、接口服务器、卫星通信机等。

网闸是在数据链路层隔断内外网的物理连接，按照设定的规则搬运内外网之间的数据包，但网闸价格高、延迟大的缺点限制了网闸的应用。

接口服务器方式是在行车系统和客运服务信息系统间设置服务器群，安装接口软件，客运服务信息系统最终获得的数据是经过分析过滤后得到的，基于系统安全性等因素的考虑，该方案设置了很多服务器作为传递层和加工层，使得建设成本升高。

卫星通信机采用单台普通计算机实现，只要求同时具有网络接口和RS-232 (或者RS-485/RS-422) 接口。 卫星通信机的网络接口与DMIS 或者CTC 连接，定时访问行车数据库，读取最新的列车运行动态。 卫星通信机的RS-232 接口与集成平台连接，定时向集成平台推送数据，以此实现单向的数据接口。

卫星通信机的第一个优点是安全，集成平台或者是任何接收数据的系统都只能被动地接收列车动态，接收端向卫星通信机发送的所有数据全部丢弃，对行车系统不会造成安全威胁；第二个优点是成本很低，首先硬件要求非常低，单片机就可以胜任工作，其次软件实现成本也很低，接口软件只需要实现SQL 语句查询和串口数据发送。

无论从安全性方面，运行性能方面，还是成本方面比较，用卫星通信机实现单向数据的隔离传输方案都是最优的。

7 客运服务信息系统应用的其它实用技术

7.1 列车运转内核实现技术

列车运转内核是客服平台的核心之一，每当时间切换到下一分钟的第一秒都要触发一次，运行参数发生变化时，也要触发，运行频率很高，故而需要高效率，由于运转内核管理的运行数据与其它模块交互很多，我们将该模块的实现代码封装在了存储过程中，用数据库的事务处理机制保证数据的完整性，用存储过程的预编译功能提高执行效率。

7.2 平面动画方式显示列车动态

平面动画实现平台可以采用Adobe 公司的SVG Viewer，SVG Viewer 用矢量图格式保存并显示数据，提供Windows 标准控件，可以外接脚本完成交互。

用SVG 图形展示列车动态时，将展示页面分成三个图层，分别是基本图层、图例图层、列车动态图层。

基本图层包括站场平面示意图、股道示意图和火车形状等基本图形，在客户端本地硬盘保存基本图层的一个副本，副本有一个唯一的标识ID，当服务器端发布新ID 的基本图层时，系统客户端自动下载新的基本图层。

图例图层的基本图形包含在基本图层中，颜色数据保存在数据库服务器中，每个登录账号都可以自定义SVG 图的显示颜色，包括正点列车、晚点列车、始发车、路过车、终到车等等，工作人员都可以按自己的习惯定义显示颜色。

列车动态图层由服务器端动态生成，列车动态发生变化时，系统服务器端实时推送新的图层给系统客户端。

平面动画的优点是比表格直观， 比虚拟现实占用系统资源少，因此应用也比较多。

7.3 语音合成技术

语音合成有软件方式和硬件方式两种， 采用软件方式的厂家很多，优点是按列车广播规范录音，感觉效率好一点，缺点很明显，一是当建设了新的车站时，需要原来的录音人员重新录音，录音周期长；二是效果受人的因素影响。

硬件语音合成技术已经很成熟，一块集成电路芯片即可实现语音合成功能，该芯片还支持插入间隔符和控制符，模拟出类似真人的发音。

8 客运服务信息系统的应用效果。

客运服务信息系统在所有客运车站都有使用， 根据车站规模不同，设置也不尽相同，下面以呼和浩特东站客运服务信息系统为例，介绍客运服务信息系统的应用效果。

8.1 系统结构与数据集成

呼和浩特东站客运服务系统包括客运服务集成平台、 通告系统、广播系统、查询系统、引导系统、监控系统、绿色照明系统、时钟系统、资讯发布系统等。 系统组成结构图如图1。

图1

客运服务信息系统以车站内网为数据共享平台，车站内部的所有客运服务信息系统都用车站内网承载，与其它系统通过网络安全设备连接，各系统的安全级别要求不同，采用的网络安全设备也不同，按照需要可能使用防火墙、网闸、通信卫星机等。

数据集成结构图如图2。

图2

所有数据都以客服平台为中心， 客服平台通过接口设备采集DMIS、CTC 提供的列车运行状态数据，剔除无效数据、整理加工有效数据后，推送到其它各客运服务系统，时钟系统的精确时间也通过客服平台推送给各客运服务信息系统，以实现全站时间的统一。

系统拓扑结构图如图3。

图3

8.2 系统特点

系统的主要特点是开放性， 平台采用开放的系统结构和协议，可以与所有设备供应商、系统集成商的产品共享信息，其它各系统也提供丰富的接口形式，可以和各种硬件设备连接。

系统的另一个重要特点是轻量高效。 在设计系统时，研发团队对实现算法进行了多次优化，特别是主定时器事件的处理代码，更是进行了深度优化，使系统运行的硬件要求非常低。

系统的第三个特点是安全可靠。优化并不是简化，设计系统时，对实现功能的算法进行深度优化、精简以提高效率，对安全可靠性方面的设计则采用冗余策略，系统除了支持业界最常用的多机互备、负载均衡、多路接入外，还有以下特点：

系统设计了内核冗余，所有系统都可能联机运行，也都可以脱机运行，在网络中断或者客服平台发生故障时，各子系统都会自动切换到自治状态，继续提供服务，当故障消失时，自动切换回联机运行状态。

系统设计了手动自动两种工作方式，紧急状态需要人工干预运行时，可以切换到人工状态，实现按需服务。

8.3 应用效果

呼和浩特东站客运服务信息系统自2011 年投入运行以来， 运行稳定可靠。 从提高作业效率、降低劳动强度，到提升旅客满意度、减少旅客投诉率等各方面都发挥了作用，受到铁路局、车站的一致好评。

铁路客运服务信息系统的建设为铁路客运服务带来了很好的经济效益和社会效益，随着技术的发展进步，铁路客运服务信息系统还会迎来更大的发展，为旅客、车站工作人员提供更高的服务。