铁路商品汽车智能物流基地管理平台设计

付勤超，于健镕，杨冬海，闫允超，郭永加

(中铁特货物流股份有限公司 货运管理部，北京 100055)

目前，国内商品汽车物流基地仍延用人工传统的运输、仓储运作模式，不仅作业效率低、服务质量也难以有效提升，加之城市土地资源愈发紧缺、人工成本上涨等诸多社会因素，物流基地传统运作模式面临巨大挑战。铁路商品汽车物流基地是中铁特货物流股份有限公司(以下简称“中铁特货”)主营业务中铁路商品汽车物流的重要支撑点。物流基地作为商品汽车物流市场上下游产业链的重要纽带，加快其向智能化、数字化转型，建设智能物流基地，是满足市场需求、提高效率与效益和市场竞争力的主要手段。鉴于铁路智能物流基地涉及专业技术领域广，各系统模块相对独立，容易形成信息孤岛，造成信息壁垒，故亟需开发建设集成管理平台并对其进行科学合理设计，实现跨系统跨模块集成应用。

当前，我国商品汽车物流基地按运营主体划分，主要有3 类，第一类由汽车生产企业下属的物流企业主导运营，主要服务于本集团的商品汽车物流业务，如上汽安吉物流股份有限公司、一汽物流有限公司等；
第二类由专业化的第三方商品汽车物流企业主导运营，经营各品牌汽车的物流业务，如中铁特货、北京长久物流股份有限公司等；
第三类由其他小型商品汽车物流企业运营，主要以外协形式参与商品汽车运输服务。

在商品汽车物流基地布局方面，第一类主要布局自有品牌的物流基地建设，第三类主要靠临时租赁，依靠简单的运输网络运营；
第二类相较于其他两类在全国的物流基地布局，公共性更加突出、网络性更加完善，中铁特货已形成覆盖全国大部分城市的铁路商品汽车物流基地网络布局。

在商品汽车物流基地运作方面，国内物流基地主要还是沿用传统的人工作业，储存、联运分拨效率较低，各项智能化研究处于初级阶段，中铁特货依托自身规模和体制等特有优势，逐步向智能化、数字化转型，但是总体来看，目前对商品汽车物流基地智能化管理平台设计研究尚有不足[1]，各业务模块的协同联动有待进一步加强。

2.1 设计目标

铁路商品汽车智能物流基地要实现各项业务功能的协同联动，需构建综合一体化的智能管理平台，故提出“基地即平台”的建设理念，其设计首先要符合铁路商品汽车作业特点、要求，以提高基地作业的数字化和智能化管理水平为抓手，充分利用现代感知技术、数据网络、智能设施设备等先进科技，构建“人、车、货”互联互通体系，在保持基地内各个业务模块相对独立的前提下，通过对各业务模块不同网络架构的相互融合，使各个子系统之间以及子系统与主系统之间达成信息共享与交互，实现各业务模块的协同作业，实现商品汽车物流业务、汽车后市场服务以及金融物流的完全融合。

“基地即平台”是为实现智能物流基地运营全面协同化、数字化、智能化，综合运用物联网、大数据、人工智能等数字技术与智能控制系统而建立的一种理念，是以业务为中心、技术为支撑、高度数字化为特征的智能物流基地建设，能够解决业务模块分割造成基地难以一体化运营的问题，有效实现智能物流基地全面感知、实时互联、协同作业、精细管理、功能全面的智能化运营。

2.2 业务架构设计

铁路商品汽车智能物流基地是集公铁联运、中转、仓储业务与后市场增值服务、金融服务于一体的物流基地。按业务性质分为物流业务和后市场增值服务，物流业务主要包括铁路到达与发运业务、公路短驳与配送业务、内部转运业务、仓储和暂存业务，作业区域一般主要分为铁路装卸区、公路装卸区、交验区、仓储区和暂存区[2]；
后市场增值服务主要包括汽车后市场的车辆养护美容、维修改装、二手车交易租赁、汽车展示和金融物流、保险等，作业区域分为汽车后市场功能区和金融物流服务区。铁路商品汽车智能物流基地主要业务架构如图1所示。

图1 铁路商品汽车智能物流基地主要业务架构Fig.1 Main business architecture for intelligent logistics base of railway commodity automobiles

针对智能物流基地平台设计目标，结合“基地即平台”的理念，建设感知网络，搭建高效安全的专用传输体系，统一对铁路内部和外部的数据与系统格式进行标准化，同时打通系统间信息壁垒，保证系统间的数据共享，解决系统信息孤岛，构建一个智能运维的管理平台[3]，实现各个业务模块的统一协同操控。铁路商品汽车智能物流基地管理平台物理架构如图2所示，其物理架构可以分为4 层：设备感知层、网络传输层、数据服务层、应用层。

图2 铁路商品汽车智能物流基地管理平台物理架构Fig.2 Physical structure of management platform for intelligent logistics bases of railway commodity automobiles

3.1 设备感知层

设备感知层是物联网内终端形态的体现[4]，指用手持终端装备、智能监控、射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)以及其他信息感知技术与物联网融合，实现物流基地人员、车辆以及其他设备等多类信息的密集采集，构成智能物流基地系统的泛在感知与装备、环境的互联交互，实现感知信息的数据表达。

3.2 数据传输层

数据传输层是信息传递的桥梁，在保证网络安全的前提下，通过多种制式网路传输，以工作站、服务器为载体，经技术处理实现物联网、互联网以及铁路内网数据的逻辑耦合。在保证带宽与冗余的条件下，采用主干分支的网络结构，实现三网数据统一传输与管理，满足不同子系统灵活组合的柔性化网络设计要求。

3.3 数据服务层

数据服务层是智能物流基地各项数据的汇聚存储与处理部分[5]，也是应用层的数据支撑部分，包含5 个方面功能。一是通过大数据、人工智能算法对收到的多源异构数据进行处理，包括车辆、人员、安全以及业务数据，构建完整的数据库，对数据资源进行统一存储、调配和维护；
二是对基地智能装备、系统软件以及其他功能服务提供数据信息交互接口，并建立系统、智能设备组成的物理空间与逻辑信息实体组成的信息空间的统一映射关系，能够支持不同子系统之间以及主系统与子系统逻辑关系的数据表达，实现装备、系统的作业联动性，从而实现各项功能与应用服务的即时响应；
三是将基地实体通过数字孪生表达出来，按照1:1 等比例进行三维建模仿真3D图形界面设计，实时直观显示商品汽车作业流程及设备运行状态、设备技术参数等，用户可以在系统中进行场景漫游、视角切换、镜头追踪等服务，实现对基地作业全方位监测；
四是提供先进的人机交互界面，可以根据用户需求，支持自定义操作终端界面与自定义的统计看板，为用户提供全局数据观察视角和便捷的巡检通道；
五是利用大数据、人工智能等技术对基础数据进行挖掘、高级分析、智能决策、辅助业务管理。

3.4 应用层

应用层是围绕智能物流基地的功能目标以及业务开发的各种应用系统，操作人员通过这些智能应用系统平台与硬件设备的协同控制，实现各项商品汽车物流业务与增值服务的智能化运营管理。

铁路商品汽车智能物流基地管理平台系统框架包括智能管理系统、智能调度系统、智能仓储系统、汽车后市场服务系统以及金融服务平台。铁路商品汽车智能物流基地管理平台系统框架如图3所示。

图3 铁路商品汽车智能物流基地管理平台系统框架Fig.3 System framework of management platform for intelligent logistics base of railway commodity automobiles

4.1 智能管理系统

智能管理系统是集车辆、人员、安全管理于一体的集成管理系统，通过此系统对基地内的人、车进行有效的追踪与管理，从而做到提前预知与防范人、车行为的安全隐患，同时此系统利用三维实景地图可视化在线综合管理，对整个基地的安全进行全面的管控[6]。

4.1.1 车辆管理

车辆管理包括铁路运输汽车专用车、公路车辆运输车和短驳司机摆渡车。铁路运输汽车专用车管理，是通过与中铁特货物流管理信息平台深度融合，实现铁路运输汽车专用车信息、商品汽车信息实时数据共享，通过智能调度技术、数控技术、识别技术等对专用车重空状态、装卸线路、取送时间以及商品汽车信息等实时把控与在线管理。公路车辆运输车和短驳司机摆渡车管理，是通过智能集成RFID、照牌识别、图像比对、路障拦截等，对车型、车辆信息、车辆违规行驶等进行智能识别，并智能引导不同作业车辆驶入对应指定区域。平台对所有车辆数据资源进行统一管理，可以通过平台系统查询车辆信息。车辆管理信息数据表如表1所示。

表1 车辆管理信息数据表Tab.1 Data sheet of vehicle management information

4.1.2 人员管理

人员包括管理人员、作业人员、保安以及外来人员。人员行为管理，是通过融合多模态数据，提供人脸通行、门禁联动、访客线上自助预约、职工考勤等服务，实现基地内部人员与外部到访人员的无感知便捷通行，同时基于智能监控对人员异常行为进行智能识别。人员数据管理，是对不同角色人员的分类管理，建立多角色人员可视化管理平台，对管理人员、作业人员、保安、外来人员按照管理信息需求建立人员档案，在线查询人员信息，实时掌握基地内部人员动态。人员管理数据表如表2所示。

表2 人员管理数据表Tab.2 Data sheet of personnel management information

4.1.3 安全管理

铁路商品汽车智能物流基地平台充分实现铁路商品汽车智能物流基地的安全管理由被动向主动转型，安全防护应由传统的视频监控向智能化升级[7]。安全管理主要系统模块包括基地智能门禁系统、智能监控预警和消防应急管理系统。

（1）智能门禁系统。智能门禁系统可实现与基地智能监控系统、业务系统的联动，外来人员、车辆可通过提前预约或授权出入基地，作业人员、车辆通过业务系统的作业需求匹配、智能监控的识别等完成出入基地的智能管控。

（2）智能监控预警系统。智能监控预警系统是实现基地场景化安全运营管理的主要平台，完整呈现基地、周边环境以及各个作业区、行车通道、人行通道的分布情况。对基地内车辆出入停放、人员出入、设备运行安全进行全方面监控，搭建运营状态智能监管、异常事件动态感知、突发事件联动应急处置一体化安全管理系统，并通过建设多级、动态的智能物流基地安全风险和隐患数据库，实现安全风险管理和重大隐患排查治理双重预防，形成人防、物防、技防于一体的智能安全管理体系，提升基地安防协同控制能力。

（3）消防管理系统。消防管理系统以“预防为主，防消结合”为指导思想，以“广泛的透彻感知、全面的物联共享、可视的报警服务”为建设理念，利用物联网、大数据、移动互联网等新一代数字技术，构建消防云平台体系，全面实现对基地消防指挥“一张图”、火灾防控“一张网”的防控体系。同时对基地进行模块化消防管理，构建消控中心主系统与消防子系统。利用智慧消防大数据管理平台，对基地零散分布、独立运行的消防设备进行可视化、数据化监控管理。配置温感、烟感、智能消防设备，建立动态感知、智能研判、精准防控的消防应急防控体系，加以对温度、烟雾、火焰等识别算法的支持，发现异常时系统自动触发报警。

4.2 智能调度系统

智能调度系统是实现铁路商品汽车到、发业务和公路商品汽车短驳、配送业务以及基地内智能转运业务的智能化运作平台，通过智能装卸设备和智能控制系统，对商品汽车的调度作业实施在线化操控，实现作业过程的少人化或无人化运作。

4.2.1 铁路到达与发运

中铁特货物流管理信息平台将铁路到、发的商品汽车信息、铁路运输汽车专用车信息传至智能调度系统。管理人员依据数据信息可远程在线下达装卸指令，通过AGV 机器人、智能装卸技术完成商品汽车的装卸、到发作业，作业数据实时反馈至平台系统，对作业全流程做到“线上化、实时化、协同化”管理。

智能装卸技术是完成铁路商品汽车智能装卸的关键技术，主要包括智能装卸控制系统、双层AGV 汽车集装架、无人驾驶智能牵引车、纵向二层轿车装车机、AGV 机器人、自动扎带机、远程控制式门式起重机等。通过自动扎带机实现商品汽车加固于汽车集装架，经调度系统控制转运到指定位置，利用远程控制系统实现起重机对汽车集装架的智能装卸作业[8]。双层AGV 汽车集装架如图4 所示，智能牵引车如图5所示，纵向二层轿车装车机如图6所示。

图4 双层AGV汽车集装架Fig.4 Double deck AGV truck container

图5 智能牵引车Fig.5 Intelligent tractor

4.2.2 公路短驳与配送

铁路商品汽车智能物流基地平台通过与上下游客户数据共享，提前得到基地公路发运与到达的商品汽车信息、司机、公路车辆运输车信息。公路车辆运输车司机可在线查询基地位置并线上预约，基地利用卫星导航系统(BDS)、地理信息系统(GIS)等空间定位导航系统，配合智能监控技术，实时显示已预约车辆的在途情况，并引导司机避开施工、拥堵区域，通过事件提醒功能，及时收集、反馈和处理在途过程异常事件。司机到达时可在线签到排队，进入基地后，通过磁力车辆电子标签与数据交互终端，可自动判别公路车辆运输车装卸作业类型，智能引导司机到达指定作业区域。其中超时停留、异常偏线、装卸地异常等情况，系统会主动发出预警信息。在通过交验，双方完成线下交接、线上确认后，司机允许开出基地，完成公路短驳与配送的智能化服务。

4.2.3 智能转运

铁路商品汽车智能物流基地平台中的智能转运是采用AGV 机器人，通过视觉感知系统、激光雷达系统以及导航组合系统，为AGV 机器人配置多维度、多方位360 度的感知能力，可以对周边区域的环境进行分析，结合锁定位置，确定行驶轨迹，同时避让人员、车辆以及障碍物，将商品汽车转移至目标处，实现仓储区与交验区、交验区与暂存区以及其他锁定两点目标位置的智能转移。系统可对多个AGV机器人转运作业协同处理，实现最优任务分配，多个AGV机器人多任务并行，自动充电，7×24小时快速响应，高效运作、稳定运行，达到商品汽车周转效率最大化。

4.3 智能仓储管理系统

智能仓储管理系统是将仓储管理系统(WMS)、仓储控制系统(WCS)、订单管理系统(OMS)深度融合，是仓储管理、仓储业务、商品汽车消防应急的集成系统。以RFID 电子标签为数据载体，通过仓储管理系统、控制系统、互联网、人机协同、预警和应急处置系统等实现商品汽车车位推荐、出入库作业、智能调度、智能补货、库存盘点等商品汽车的智能仓储管理[9]。

4.3.1 仓储管理

一是丰富的开放接口(Open API)，与中铁特货物流管理信息平台以及上下游客户信息数据对接；
二是人工智能算法驱动，为订单管理、出入库作业提供便捷的最优处理方案，为仓储信息、商品汽车信息、业务数据提供多维度高级分析；
三是优秀的扩展性框架，为商品汽车存储、客户等提供个性化服务，保障功能可持续扩展与提升；
四是柔性布局，满足商品汽车多类存储条件及不同作业规则需求；
五是仓储可视化，采用先进的智能监控与智能识别技术，对商品汽车仓储、作业等提供实时监控，全面掌握仓储信息。

4.3.2 仓储作业

仓储包括仓储区和暂存区2 个分区域，二者功能定位不同。仓储区定位是商品汽车需要长期停放的存车区，待入仓储区的商品汽车完成验收后通过智能物流通道进入仓储区，仓储区待发运或配送的商品汽车完成验收后通过智能物流通道集结在暂存区；
暂存区定位是商品汽车仅需短时间停放的存车区，集结的商品汽车分为2 类：一是通过铁路到卸后待公路直接配送的商品汽车或通过公路到卸后待铁路直接装车发运的商品汽车，在完成验收后通过智能物流通道在暂存区集结；
二是仓储区待发运或配送的商品汽车。2 类商品汽车在暂存区完成集结后，可直接通过铁路发运或公路配送。

在出入库作业中，系统接收出入库(仓储区或暂存区)指令后，在精确定位管理的基础上结合RFID、条形码等信息，智能识别商品汽车所在位置，通过AGV 机器人以及智能引导技术根据指令信息将商品汽车送至指定库位或目标位置[10]。

4.3.3 预警及应急处置

预警及应急处置是商品汽车仓储安全的重点，仓储区通过设置温感、烟感和监控等装置，对库区仓储的商品汽车进行智能监控，系统自动识别异常情况，将有异常的商品汽车在规定时间内运送至专门建设的封闭处置区域，以消除商品汽车安全隐患。

4.4 汽车后市场服务系统

汽车后市场服务系统是一种一站式多功能服务系统，通过智能化、数字化技术规范汽车后市场功能模块以及服务流程，发展汽车养护、美容、维修、改装、保险、二手车交易、租赁、汽车文化与俱乐部等。该系统通过整合PC 端、移动端，开展线上服务与线下服务相结合的管理模式，打通汽车全流程服务，一是为车主提供线上服务预约、线上下单、线上结算；
二是为销售商提供除车主管家服务、订单管理、仓库管理和结算等基本功能外，还将提供营销服务、微商城、新零售等延伸服务，构建“流程标准、价格透明、服务有保障、体验智能舒适”的汽车生活广场，打造汽车“智慧服务生态”体系。

4.5 金融服务平台

金融服务平台包括物流业务资金结算系统以及金融延伸服务系统，依据大数据平台、产业知识图谱工具、智能识别及精准协同等核心功能，以多核算体系、多账簿、多准则为基础，利用应用程序接口(API)与基地各项业务系统、汽车后市场功能服务系统、中铁特货物流管理信息平台融合对接，配置流程自动化机器人(RPA)，通过线上识别办理+线下综合服务的方式，成为业务结算、汽车后市场金融服务、金融物流的综合对接平台。

4.5.1 物流业务结算

与基地业务系统对接，业务系统将合同信息、电子签章、客户信息等同步至金融智能服务平台，平台根据信息智能完成一站式资金结算服务，自动生成财务报表，快速管理物流、服务费用自动报账，同时与中铁特货物流管理信息平台对接，完成自动比对与结算，为基地提供包括总账、往来、资产、服务在内的精细化财务核算和管理核算。同时提供无纸化的电子会计档案和标准审计文件导出服务，建立“业务、财务、税务、资金、档案”一体化财务管理体系，实现智能物流基地客户流、信息流、资金流和物流的“四流合一”，满足基地业务的自动报账，实时结算，构建物流基地业务、财务核算的数智化体系[11]。

4.5.2 汽车后市场金融服务

汽车后市场金融服务是搭建汽车后市场与客户之间的金融平台，一是可以根据信用标准，向有需求的客户提供经营贷款；
二是提供消费数据采集与分析，方便提供个性化的服务；
三是为消费者提供购车贷款业务，以降低首付比例、延长还款期限、以旧换新金融服务等缩短汽车消费周期，放大金融支持空间。

4.5.3 金融物流

通过构建以“金融+科技+物流”为核心的现代金融物流园，发展商品汽车金融物流，通过商品汽车市场积累的人、车、货产生的相关交易历史记录、合同执行力、贸易持续性等数据建成自己的信用系统，凭借数据和信用系统推出金融服务，与商品汽车物流市场业务对接，注入融资活力，为上下游物流企业提供“投资、信贷、债券、融资租赁、股票、保险”等全量金融服务，促进上下游企业与中铁特货建立长期的战略合作关系，进一步提升商品汽车“公-铁-水”协同联运的物流运输能力。

铁路商品汽车智能物流基地管理平台的设计，充分考虑基地业务、延伸服务以及个性化的功能需求，实现管理、运营、仓储、汽车后市场服务以及金融物流的完全融合，并通过科技赋智、数据赋能、技术赋值的手段，实现管理平台应用集约化、功能服务智能化、运营管理协同化，打造可成长、可扩充、面向未来可持续发展的智能管理平台，助力构筑基地建设、运营，服务多层次的生态链，全面提升铁路商品汽车物流基地的现代化管理水平和服务质量，同时为今后智能物流基地的发展提供解决方案。

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