我国海铁联运信息平台构建模式

Construction Pattern of China’s Rail-Sea Multimodal Transport Information Platform

摘要

我国海铁联运信息平台经过多年的发展，各联运市场主体已实现了部分数据与信息交换和业务协同，但各类海铁联运业务平台信息未充分整合且标准不一，仍未能向托运人提供“一站式”的运输服务，也未能向多式联运经营人提供足够海铁联运公共信息。针对我国现有海铁联运信息平台以及多式联运经营人发展现状与问题进行分析，提出构建以联盟链技术为核心的区块链海铁联运信息共享平台。在阐述区块链技术基本特征的基础上，从平台构建主体和服务对象、公共信息管理、平台应用层等方面对平台建设进行探讨，并根据海铁联运运输特点探究区块链技术中信息调用机制、共识机制、智能合约在海铁联运业务的应用，为我国海铁联运信息平台升级转型提供研究支撑。

Abstract

China's rail-sea multimodal transport information platform has partly achieved information exchange and business collaboration among the multimodal transport market entities after years of development. However, various rail-sea multimodal transport business platforms report yet-to-be-integrated information with inconsistent standards, still disqualifying them to provide one-stop services to consignors and enough public information on rail-sea multimodal transport to multimodal transport operators. This paper analyzed the existing information platform of rail-sea multimodal transport and the status quo and problems of multimodal transport operators, and put forward to build a blockchain rail-sea multimodal transport information sharing platform mainly enabled by alliance chain technology. On expounding the basic characteristics of blockchain technology, this paper discussed the platform construction from the aspects of platform construction subject and service object, public information management and platform application layer, and explored the application of information calling mechanism, consensus mechanism and intelligent contract in blockchain technology to rail-sea multimodal transport business according to the characteristics of rail-sea multimodal transport, so as to underpin the upgrading and transformation of China's rail-sea intermodal transport at information platform.

Graphical abstract

关键词

海铁联运 / 信息平台 / 区块链技术 / 联盟链 / 多式联运经营人

Key words

Rail-Sea Multimodal Transport / Information Platform / Blockchain Technology / Alliance Chain / Multimodal Transport Operator

0　引言

随着我国海铁联运的快速发展，联运各主体对信息共享的需求愈发强烈，托运人期望能通过“一站式”的服务平台完成联运产品定制和运输，不同承运人之间需要获取各运输方式的相关信息，提高多式联运衔接效率。近年来，国家为加快海铁联运信息化发展，相继出台多份规划和政策文件，鼓励铁路与港口率先进行信息共享、构建信息共享平台、培育多式联运经营人、推动“一单制”实践等^[1]。在此基础上，交通运输部牵头构建了国家交通运输物流公共信息平台，各地也逐渐建成以连云港港、大连港、宁波舟山港、上海港为代表的区域性海铁联运信息平台。但经过多年的实践，铁路、港口、海关等主体之间仍未完全解决信任及安全问题，信息共享不充分；各类海铁联运业务平台系统之间信息未充分整合，联运业务流程操作复杂；多式联运经营人缺乏提供一站式信息服务能力。因此，需要完善海铁联运信息共享平台构建模式，确立联运主体合作运营模式，订立相关保障措施和法律法规以维持主体间信息共享积极性，并引入区块链、物联网、5G等新信息技术，切实提高信息交互程度、促进多式联运信息标准化、提升数据挖掘能力、实现各运输方式高效协同衔接。

常见的国际集装箱海铁联运运输中，通常包含以铁路运输、海运为主，以公路短驳为辅的2种及以上运输方式^[2]。运输过程中，有多个市场主体参与信息共享与交换，包括托运人、多式联运经营人、铁路运输企业、港口、船公司、海关等监管部门等。其中，多式联运经营人是统筹各种运输方式，连接托运人与承运人，为客户提供稳定的“门到门”多式联运产品和服务^[3]。以海铁联运出口流程为例^[4]，常见的业务可概括为如下流程：托运人委托运输—海铁联运经营人订舱、报关、预约提箱、申报铁路运输计划—车队进腹地箱管中心提空箱—仓库装箱—车队运重箱进站—铁路重箱发运—铁路重箱到达—车队运输进港—装船发运—收货人提货。在充分考虑多式联运经营人的信息共享需求以及其在运输链中的统筹连接作用的基础上，多式联运经营人与相关主体间的信息交互如图1所示。

1　海铁联运信息平台发展现状

1.1　海铁联运信息平台实践现状

我国区域多式联运信息平台的建设目前处于起步阶段，以港口牵头的区域性平台为主，形成了以腹地与港口间联运业务全流程办理功能为主的海铁联运内陆段运输业务管理平台。

我国海铁联运信息平台在信息共享上以“中心化”模式为主，港口牵头与铁路、海关、集运车队等主体达成合作，各方通过接口传递数据，构建海铁联运共享数据库^[5-6]。以港口EDI中心为信息处理枢纽，平台调用业务办理所需数据形成港铁对接、车队对接、报关报检、在途追踪等应用窗口，与客户完成交互。

现有海铁联运平台大多在业务流程上完成了海铁联运“门到港口”的内陆段运输部分业务信息的集成，现阶段平台覆盖业务流程如图2所示，承担了货代和海关代理的部分职能。我国目前承担货运代理业务的主体主要可分为船舶代理、无船承运人与货运代理人。船舶代理和无船承运人通常作为契约承运人，可为托运人签发海运提单，承担货损赔偿责任；而货运代理人与托运人签订委托运输合同，一般为客户办理货物仓储、保管、通关检验、交付等业务^[7]。因此，我国目前的海铁联运平台公司是货运代理主体，尚不是多式联运经营人。

1.2　海铁联运信息平台现存问题

通过对长三角地区内多家集装箱运输企业、海铁联运平台公司、铁路集装箱中心站等单位管理层人员及海铁联运领域专家学者展开调研，对现阶段海铁联运信息平台主要存在问题进行梳理^[8-9]。

（1）海铁联运主体间信息共享不充分。港口、铁路、船公司、海关信息交互程度不深。现行的海铁联运平台已覆盖了铁路运输计划、集卡运输情况、船舶船期信息、靠泊实时状态等运输所需的基本信息，但仍不能充分满足各联运相关主体的信息需求，客户在业务办理时仍需要到多个平台查询所需信息。港口未能提供集装箱送港状态、港口动态、船舶位、道路车队预约进港状态等信息，不利于铁路实时调整其堆存及运输计划；铁路也未能提供其货运量、堆存计划、现车管理等数据，不能满足多式联运经营人的信息需求；海关对其放行、查验信息也有所保留，不利于铁路、港口安排其堆存计划；船公司在其截单时间与计划时间不一致时，对公布的截单时间无法及时更新，增加企业落箱成本。

（2）多式联运经营人缺乏足够信息。海铁联运过程中涉及多种运输方式的衔接，物流周期受到多种因素影响，包括通关效率、提空箱、重箱发运、舱位预定以及箱量是否构成整列等，多式联运经营人缺乏足够信息，影响其协调和资源整合能力，造成了各运输方式衔接不畅。此外，多式联运经营人未能向客户签发运输和物权转移的唯一单据，对客户而言没有实现“一单制”。

（3）平台不具备公共信息服务功能。目前海铁联运平台只向其业务办理客户开放，不利于多式联运经营人和监管部门获取其所需信息。由于海铁联运过程涉及多类市场主体，海铁联运数据的汇集、分类、确权难度大，缺乏适合的主体推动公共信息的整合。此外，由于现阶段海铁联运业务量仍然较少，海铁联运平台公司整合开发公共信息服务模块动力不强。

（4）平台具有信息垄断风险。以港口牵头的海铁联运平台构建模式能够迅速整合港口和铁路双方的信息需求，促进海铁联运快速发展。但双方只打通了业务流程中的部分信息通道，仅满足了客户办理内陆段运输业务的基本运输信息需求。出于对信息安全的考虑，也未向其他多式联运经营人企业开放信息接口。此类发展模式不利于形成海铁联运经营人公平竞争的市场环境，制约了海铁联运市场主体的发展和服务水平的提升，限制了各类货代向多式联运经营人转型发展。

2　区块链海铁联运信息平台构建模式

2.1　平台建设主体、服务对象及建设目标

海铁联运涉及主体众多，海铁联运信息平台构建主体应具有良好的信息资源整合能力、多种运输方式统筹能力和成熟的客户群体。铁路货运场站繁多，与物流企业和物流园区等有紧密的合作，拥有较大的货源优势。而港口与船公司以及海关的合作模式已较为成熟，区块链技术在海运领域已有实践案例，如2019年在香港成立的全球航运商业网络(GSBN)，该平台开发了区块链电子提单技术方案和无纸化清关结算业务。海关、检验检疫、公共数据管理部门等政府监管部门，拥有较强的招揽与管理能力。铁路和港口应在现有共享模式下，与监管部门合作，利用资源优势聚集一批船公司、多式联运经营人企业和物流企业，引入区块链和物联网等信息技术，共建区块链海铁联运信息平台。

区块链海铁联运信息平台应当扩大服务对象，实现海铁联运信息全链路互联共享，提升联运服务整体效能。平台应面向4类对象提供服务：①面向原有客户，提升内陆段运输服务质量。②面向港口、铁路、船公司等海铁联运承运人和物流节点，满足其运输和经营需求。③面向多式联运经营人企业，满足其对公共信息的需求，供其服务于客户。④面向海关、检验检疫等部门，共享联运及监管信息。平台服务对象如图3所示。

构建平台建设目标：区块链海铁联运信息平台应充分利用区块链、5G、物联网等信息技术，在原有内陆段运输服务的基础上，拓展公共服务功能，充分满足多式联运经营人的经营和服务需求，促进海铁联运信息市场公平与良性竞争；在地方政府的支持下，着力整合港口、铁路、船公司、海关等联运信息互联共享，提升海铁联运各运输方式衔接效率，推动海铁联运业务流程与单证传递标准化发展。

2.2　平台数据采集与管理

海铁联运数据治理框架如图4所示。海铁联运各主体在政府公共数据主管部门的引导下，通过合作协商共同制定海铁联运公共数据目录，依据数据的全程和区段性、共用和排他性、必备和非必备性^[4]等维度确定其更新频率、安全等级、共享开放等属性。将海铁联运业务中涉及客户隐私、保密商务信息以及法律法规规定不得开放的数据列为非开放信息；对数据安全和处理能力要求较高、时效性较强或者需要持续获取的公共数据，列入有条件开放类；其他公共数据列入无条件开放类。

2.3　需求分析

海铁联运过程中，各主体既是海铁联运信息与数据的提供方，同时也是信息平台的服务对象。经过实地调研，对各类主体信息需求进行了梳理，海铁联运主体信息需求如表1所示。

2.4　平台功能应用

从平台服务对象需求出发，利用平台多源异构数据接口，调用分布式数据库，开发“一站式”内陆段运输服务和公共信息服务2个主要功能模块，构建平台应用层，实现面向不同用户的服务功能，联盟链海铁联运信息平台应用层如图5所示，表示应用层中功能模块的参与对象和数据调用机制。

2.5　平台技术支撑

常见的多式联运信息交互系统以信息平台作为中央服务器，管理各类联运主体上传的信息，利用数据库进行功能开发。但由于较低的信息抗风险能力，各类主体之间未能建立良好的信任关系，平台可汇集的数据也十分有限。区块链由于其“点对点”信息传输、分布式数据库、信息可溯源、可加密的技术特点^[10]，能够有效解决多式联运信息平台的数据共享安全性、私密性、可靠性问题。

常见的区块链类型分为公有链、联盟链和私有链。公有链允许任何主体自由加入，是最早出现的广泛应用区块链。联盟链通常需要特定的实体机构组成联盟作为记账节点，授权其他节点的加入与退出，并共同参与共识过程，维护联盟链的运行。私有链的写入权限由特定机构管理，接入权限受到严格的管理^[11]。由于私有链难以完全解决信任和结构拓展问题，以及私有链本质上仍是中心化的管理体系，需要特定的机构组织进行管理，海铁联运信息平台应该选择联盟链技术。

2.5.1　信息调用机制

海铁联运联盟链信息调用机制如图6所示，海铁联运联盟链成员拥有其各自独立的信息系统，并提供相应数据接口，是平台构建海铁联运分布式数据库、形成联盟链信息调用机制的基础。联盟链节点的主要工作为在共识机制和智能合约的约束下建立区块、参与共识算法、参与交易。考虑到信息私密性，联盟链通过建立信息通道，对数据的访问权限进行规定从而实现交易隔离，在同一通道中的节点可以访问数据并进行交易^[12]。此外，平台设计大量的API接口用于链码代码和功能模块的开发。平台根据以节点网络为基础的海铁联运业务流程，包括铁路计划编制、订舱、提取空箱、海关报检、单证传递、货物装卸、提单签发等流程，结合各主体的实际信息需求，构建平台应用服务层，形成面向内部客户的多通道访问控制的私密性信息服务和面向多式联运经营人为主的开放式公共信息服务。

2.5.2　共识机制

共识机制是维护P2P网络正常运行、数据可溯源且不可更改的技术保障。区块链海铁联运信息平台的主体需要在记账、交易、信任、共享、合约等机制上达成共识，并将共识算法链码和执行过程储存在区块中^[13]。为方便管理和达成共识，海铁联运各参与方应共同组建联盟链委员会，通过商讨决议确定岗位与角色^[14]。海铁联运联盟链中，海关、检验检疫、公共数据管理部门等监管部门应共同作为监管者，跟踪相关业务流程，如有异常，可发出具备监管权限的指令对相应节点和参与者进行管控；港口与铁路应作为联盟链的开发者与运营管理者，负责构建平台应用层，并拥有一定管理权限，在紧急情况下按合约进行业务和账户调整；此外，所有机构共同参与交易与运维，按照智能合约完成交易与系统数据维护。

区块链常用共识算法包括工作量证明(PoW)、权益证明(PoS)、实用拜占庭容错算法(PBFT)及多机制混合算法等^[15]，优秀的共识算法普遍拥有较高的安全性和容错率。海铁联运场景中，时常出现交通工具通信不稳定以及海铁联运信息传输滞后等问题，需要共识算法有较高的容错性。PBFT及其改进算法具有算法效率高，容错率高的特点，较适合应用于海铁联运联盟链中。

2.5.3　智能合约

区块链技术为智能合约的执行提供了可靠的信任环境，保障了数据传输和交易记录的安全。智能合约能够在不受干预的情况下自动执行，合约签署方共同制定的合约执行规则被放在共识算法中，合约在业务流程中根据规则触发后，自动执行共识算法链码，同时将合约的执行状态和执行结果实时保存在区块中。在海铁联运业务中，涉及多方的单证互认和业务条款，使用智能合约能够大幅提升业务执行的效率和安全性。海铁联运智能合约下的业务流程如图7所示。

根据海铁联运的业务流程，可以设计海铁联运业务智能合约如表2所示。

3　结束语

多式联运经营人难以获取公共信息，海铁联运各类市场主体缺乏有效信任关系是目前我国海铁联运发展的瓶颈。地方政府应当充分发挥引导作用，联合海铁联运各类市场主体研究编制国际集装箱运输行业数据资源目录和制定数据交换共享接口规范，制定海铁联运公共数据管理实施办法，进一步明确铁路、港口、船公司和海关等大型信息集成商的公共信息共享义务，为各类货运代理转型为多式联运经营人，发展为多式联运经营人企业，从而提高海铁联运各运输方式衔接效率创造良好的发展条件。海铁联运信息平台在政府支持下拓展服务对象、提高信息服务能力，将区块链技术中的联盟链应用到平台升级中，充分发挥联盟链技术“点对点”信息传输、信息加密、信息可溯源等特点，为海铁联运各主体创建良好的信任机制，有利于海铁联运信息高效流通，加快信息与数据互联互通。

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基金资助

国家重点研发计划项目(2018YFB1201401)