基于区块链技术的浩吉铁路集疏运服务应用方案研究 (1).pdf

基于区块链技术的浩吉铁路集疏运服务应用方案研究屈平1，李志鹏2（1.浩吉铁路股份有限公司，北京100071；2.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）摘要：为解决浩吉（浩勒报吉吉安）铁路集疏运过程中的信息不对称、信息安全等问题，促进多企业间的信息共享和高效交流，研究浩吉铁路集疏运服务应用方案。该方案依托区块链技术，基于货物运输全流程中的业务需求和数据需求，为浩吉铁路集疏运提供可靠、高效、智能的需求单、运单、合同及交易数据的存证与查询方式，进而打通企业间的信息壁垒，实现企业间商流、信息流、贸易流、物流的高效协同，推进企业间的数字化合作。关键词：浩吉铁路；区块链技术；信息互联；高效协同；数字化合作中图分类号：U294:U239.4:TP39文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1005-8451.2023.08.14Blockchain technology-based application scheme of collection anddistribution and transport service for Haolebaoji-Jian RailwayQUPing1，LIZhipeng2(1.HaojiRailwayCo.Ltd.,Beijing100071,China；2.InstituteofComputingTechnologies,ChinaAcademyofRailwaySciencesCorporationLimited,Beijing100081,China)Abstract:ToaddressissuessuchasinformationasymmetryandsecurityduringthecollectionanddistributionandtransportprocessoftheHaolebaoji-JianRailway,andpromoteinformationsharingandefficientcommunicationamongmultiple enterprises,this paper studied application scheme of collection and distribution and transport service forHaolebaoji-Jian Railway.This scheme relied on blockchain technology and was based on the business and datarequirementsthroughouttheentireprocessoffreighttransportation,providedareliable,efficient,andintelligentwaytostoreandquerydemanddocuments,waybills,contracts,andtransactiondataforthecollectionanddistributionandtransportofHaolebaoji-JianRailway,andthenbrokethroughtheinformationbarrierbetweenenterprises,implementedefficient collaboration between business,information,trade,and logistics flows,and promoted digital cooperationbetweenenterprises.Keywords:Haolebaoji-JianRailway；blockchaintechnology；informationinterconnection；efficientcollaboration；digitalcooperation浩吉（浩勒报吉吉安）铁路连接内蒙古自治区、陕西、甘肃、宁夏能源“金三角”地区与湖南、四川、江西等华中地区，全线正线长 1814km，是“北煤南运”新的国家战略运输通道1-2。浩吉铁路的煤炭运输对加速西部地区资源开发，保障湖南、四川、江西等华中地区能源供应具有重要意义。数字化、智能化进程的不断推进，给浩吉铁路信息化建设提供了技术保障。目前，对浩吉铁路信息化的研究主要集中在系统建设方面，如李平等人3针对浩吉铁路的业务需求特点，研究并应用了智能铁路大脑平台，实现了浩吉铁路的基础设施运营维护和综合安全分析等功能；谢鹏等人4研究了浩吉铁路信息化系统的总体架构。现有的信息化系统对浩吉铁路内部业务协作带来极大便捷，但缺乏对浩吉铁路集疏运体系的相关研究。当前，浩吉铁路货物集疏运（聚集，疏散，运输）过程中仍存在着许多问题。例如，货主无法通过既有平台获取货物全程物流信息，缺乏对线上、收稿日期：2023-05-20作者简介：屈平，高级工程师；李志鹏，助理研究员。第32卷 第8期Vol.32 No.8智能重载Intelligent Heavy-haul文章编号：1005-8451（2023）08-0079-04RCA2023.08 总第 317 期79线下信息的有效整合5；此外，集疏运企业（煤耗企业、联运企业、金融机构和产煤企业等）之间的业务协作存在着信息孤岛、履约风险不可控等弊端，造成企业间数字化断裂，跨企业交流缓慢等问题。由此，推动浩吉铁路集疏运全过程信息的公开、透明、安全，加强企业间信息沟通，实现集疏运各环节无缝衔接至关重要6。区块链技术能够在保障信息安全的基础上实现信息共享，因此，本文依托区块链技术，研究浩吉铁路集疏运服务应用方案，旨在为浩吉铁路及其集疏运提供可靠、高效、智能的运单、合同等交易数据的存证与共享查询方式。1 区块链技术区块链技术起源于 2008 年，是比特币的底层技术支撑7。它是一种分布式账本记录技术，能够以安全、透明、去中心化、高效和低成本的方式记录交易信息8。区块链的共识机制，使浩吉铁路集疏运企业等参与方都可充当网络中的节点，打通企业间的信息壁垒，实现物流过程信息的透明性和真实性，提高企业的风险控制能力；可消除对可信中介方的依赖，使上下游的物流企业加强对彼此的信任；同时，也能避免因网络攻击造成的信息系统瘫痪。从发展历程来看，区块链应用可分为 3 个阶段：数字货币，可编程金融，多领域应用9；按照网络部署方式的不同，区块链可分为公有链、联盟链和私有链10。表 1 给出了 3 种区块链类型在参与节点、记账人、交易速度、中心化程度、容错率、加入机制和适用领域方面的对比。从表 1 中可以看出，公有链弱化了参与节点限制、交易速度等性能，而私有链中心化程度最高，并且具备更好的性能。相较而言，联盟链在中心化程度和性能之间作了平衡。联盟链只针对某一特定群体，内部指定多个预选节点为记账人，每个数据块的生成由所有预选节点共同决定，适用于跨行业、跨部门的协作。因此，本文选取联盟链构建浩吉铁路集疏运服务应用方案，以浩吉铁路为盟主（发起者），由其集疏运成员节点共同维护，联盟链成员须经过盟主授权后才能加入。2 集疏运服务应用方案本文根据浩吉铁路多式联运和四流合一的规划，依托区块链技术，设计了以浩吉铁路为核心的集疏运服务应用方案，如图 1 所示。（1）浩吉铁路作为联盟链盟主，可将电子运单、物流状态、合同信息等信息上链，与其共同完成多表1区块链指标对比指标公有链联盟链私有链参与节点任何人特定群体成员和有限第三方某机构记账人任何人内部指定节点内部某一节点交易速度慢快快中心化程度无中心化部分中心化可信中心容错率高中低加入机制随时预定义的参与方限内部节点适用领域底层技术平台跨机构清算结算金融机构内部煤耗企业产煤企业浩吉铁路（盟主）其他联运企业（水运/空运）金融机构合同信息电子运单物流状态销售订单煤炭订单应收账款借贷信息账户清算ABS联合运输合同运输对接/追踪能耗信息采购合同订单信息商流实现多方电子合同多方货物追踪智能合约清算可信票据流转融资多方共享账本（交易既计算）多方安全数据合作信息流物流资金流BBBBB浩吉货运联盟链图1集疏运服务应用方案智能重载2023年8月RCA802023.08 总第 317 期式联运任务的其他联运企业可通过区块链进行运输对接，联盟链中的各个企业可实现对货物的全程追踪。（2）作为浩吉铁路的上游，产煤企业通过浩吉铁路及其他联运企业将货物运送至煤耗企业，产煤企业与煤耗企业均将采购合同、订单信息上链，完成相应信息共享。此外，产煤企业将应收账款信息上链，耗煤企业可根据收款信息支付款项。在此过程中，企业可通过联盟链获取第三方金融机构的借贷信息、账户清算中央银行会计集中核算系统（简称：ABS）相关信息等，自行选择付款方式。（3）浩吉铁路集疏运企业间通过区块链实现多方电子合同、多方货物追踪、智能合约清算、可信票据流转融资、多方共享账本和多方安全数据合作，逐步实现货运信息的跨机构唯一货运赋码、货单电子身份、电子运单全程无缝流通，进行绿色畅行物流单实施方案。3 关键技术 3.1 四流协同的运输服务模式浩吉铁路集疏运服务应用方案围绕电子运单，展开包含信息流、资金流、商贸流和物流的四流协同，实现货物运输、货运票据的全程电子化、无纸化流转，提高了运输安全系数和数据传输的精准性。在区块链技术的支持下，浩吉铁路与产煤企业、联运企业、煤耗企业和金融机构之间的多流协作过程主要分为 3 个阶段，如图 2 所示。浩吉铁路全线需求订单全线运单浩吉线运单商贸合同联运合同运费清算产煤企业联运企业煤耗企业金融机构端到端需求提报联运单生成货物接收运单清算运费支付联运单更新贷款支付运单融资APIAPIAPIAPI区块链节点区块链节点区块链节点区块链节点区块链节点区块链节点区块链节点区块链网络一阶段二阶段三阶段BBBBB物流运输生产/获取货物运输接收货物商贸流一单承运合同、联运合同商贸、运输合同联运合同商贸合同融资合同信息流运输计划生成生产计划对接运输计划生成生产计划对接资金流运费支付与清算运费支付运单融资、保险、保函贷款支付保险、融资、清算图2四流协同的运输服务模式第 1 阶段：以电子运单为基础，打通营销平台和货运平台。客户可通过多种方式提报运输需求，包括手动录入、合同直接转换、Excel 导入和历史记录转换等方式；为货物运输需求量大的客户提供运输需求与生产系统的对接方式，可实现运输需求的直接提报；实现货运票据的全程电子化、无纸化流转，提高了运输安全系数和数据传输的精准性；客户可查询承运货物的在途位置、货物状态、运行轨迹以及预计到达时间等信息。第 2 阶段：以电子合同和运单为基础，实现多式联运。对客户签署的电子合同（主要包括煤炭运输合同和商贸交易合同）进行管理，管理过程涉及合同的生成、加盖电子签章、查询、打印、存档等；对履行关键时间节点进行智能提醒，以确保合同的有效执行；构建多式联运平台，为客户提供浩吉铁路+水运的运输方案，对接铁水联运储煤基地信息平台，实现铁水联运；逐步实现多种运输方式的联运，托运、承运一单完成，实现多种运输主体信息的互联互通和业务的无缝对接。第 3 阶段：基于电子合同、运单等链上沉淀数据，实现金融和商贸交易服务。展示煤炭商贸交易的相关资讯，为客户进行煤炭买卖交易提供信息支撑；根据客户抵押给浩吉公司的煤炭抵押合同，提供放款、还款等金融服务；客户将浩吉铁路运输服第32卷 第8期屈平等：基于区块链技术的浩吉铁路集疏运服务应用方案研究智能重载RCA2023.08 总第 317 期81务产生的保单抵押给保险公司，按照保单现金价值的一定比例获得资金。3.2 基于共享账本的多方数字化协同在货物运输过程中，以分布式共享账本的方式实现跨机构可信数据存储，构建多机构合作的统一账本，如图 3 所示。（1）运单生成与确认。当浩吉铁路生成运单及支付信息后，将运单号、车号、发到站等数据上传至区块链中，外部协作方如产煤企业、煤耗企业等可查看基本运单信息，确认运费、完成支付，并将支付状态同步至共享账本中。（2）运费确认及运单跟踪。浩吉铁路收到款项确认后即可安排发货，并对物流信息进行更新，在联盟链中的浩吉铁路集疏运企业均可通过共享账本查看运单状态，进行货物追踪。（3）领货及运费清算。货物到达后，浩吉铁路或其他联运企业的工作人员通过电子凭证进行货物内交付，更新运单状态，煤耗企业可获取电子领货凭证，进行扫码领货。浩吉铁路在进行运费清算时，更新运单金融跟踪信息，如保险状态、机构名称等信息，外部协作方可在区块链获取相关信息，进行清算、融资、保险理赔等操作。外部协作方移动、应用、接口、合约运单通知与确认支付运费运单跟踪金融服务（清算、融资、保险）运单支付HJ支付状态XXXXX付款流水XXXXX付款人XXXXX付款时间XXXXX取送里程XXXXX装卸地点XXXXX费用明细XXXXX费用XXXXX载重XXXXX里程XXXXX经由XXXXX车次XXXXX需求单号XXXXX运单号XXXXX运单状态跟踪HJ创建时间XXXXX报告时间XXXXX报告车站XXXXX车次XXXXX承运企业XXXXX需求单号XXXXX运单号XXXXX运单金融跟踪HJXXXXX机构名称XXXXX联运清算XXXXX融资状态XXXXX保险状态XXXXX基本运单信息HJ运单号车号装车日期发站到站物品名称托运人托运人记事栏装车地点进货经办人运单状态创建时间更新时间XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX共享账本运单生成运费确认运单更新运费清算图3基于共享账本的多方数字化协同 4 结束语本文针对浩吉铁路集疏运过程中存在的问题，依托区块链技术，设计了浩吉铁路集疏运服务应用方案。在保证信息透明性、企业安全性的基础上，打通以浩吉铁路为核心的上游产煤企业和下游煤耗企业的信息壁垒，实现商流、信息流、物流、资金流的四流协同，增强了企业间的信任，并提高了企业间的协作效率。下一步，将探究区块链技术在铁路货物运输更多场景下（如集装箱运输）应用的可行性，寻求更有前景的应用方案。参考文献陈强，李葳，冯丛，等.浩吉铁路建设设计管理创新与实践J.中国铁路，2021（5）：53-58.1董咚，傅涛.浩吉铁路开通对煤炭货运市场的影响分析J.交通运输工程与信息学报，2022，20（2）：145-149.2李平，栾中，曹鸿飞.基于CPS理论的智能铁路大脑平台总体架构设计与实践J.铁路计算机应用，2021，30（9）：1-5.3谢鹏，张雅琴，张楠，等.浩吉铁路运输信息化系统总体架构研究J.中国铁路，2019（12）：103-107.4李桢.浩吉铁路集疏运系统现状分析与对策研究J.铁道货运，2020，38（10）：49-53.5宗岩.浩吉铁路煤炭集疏运系统优化研究J.中国铁路，2020（8）：80-84.6Nakamoto S.Bitcoin:a peer-to-peer electronic cash systemEB/OL.(2018-05-23)2023-05-20.https:/bitcoin.org/bitcoin.pdf.7马春琦，任爽.区块链技术在铁路货运中的应用J.铁路计算机应用，2021，30（1）：35-38.8赵泽宇，吴歆彦，闫宏伟，等.区块链技术在铁路系统的应用研究J.铁路计算机应用，2018，27（8）：49-52.9李天翼.基于联盟区块链的铁路客运出行服务系统研究J.铁道运输与经济，2022，44（1）：59-66.10责任编辑朱一智能重载2023年8月RCA822023.08 总第 317 期