跨國鐵路工程客票系統(tǒng)設計方案

馮云杰

（中鐵二院成都勘察設計研究院有限責任公司，成都 610031）

1 概述

隨著共建“一帶一路”倡議的提出，跨國鐵路交通建設也得到了巨大的發(fā)展。如巴基斯坦ML1鐵路工程，中老鐵路，莫斯科-喀山高速鐵路等眾多由中國設計單位主持設計的海外鐵路工程也向全世界展現(xiàn)了中國高鐵技術的發(fā)展水平，并推進中國標準走向世界。中老鐵路便是首個完全按照中國鐵路建設標準設計的跨國鐵路工程，中老鐵路客票系統(tǒng)便是采用中國標準和技術進行設計，實現(xiàn)中國高鐵信息化技術的“走出去”，并為以后國際鐵路信息化的建設鋪上第一塊成功的“奠基石”?？推毕到y(tǒng)作為服務于中老鐵路的主要信息系統(tǒng)之一，以滿足國際旅客以及國內(nèi)旅客出行為前提，按照國內(nèi)既有鐵路客票系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，以席位管理和交易處理為核心，建立廣泛的銷售渠道，系統(tǒng)實現(xiàn)客票系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理，網(wǎng)絡管理，相關業(yè)務交易、管理和統(tǒng)計，代售點業(yè)務辦理，票價計算，結(jié)算清分等功能，以滿足中老鐵路客運營銷的需求。同時，通過對支付方式、票面制式、語言類型、操作類別等各類的售票數(shù)據(jù)的研究，融合互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進技術，創(chuàng)立了適用于國際鐵路模式的全新鐵路客票系統(tǒng)技術體系[1]。

2 系統(tǒng)研究

2.1 客票系統(tǒng)具備功能

客票系統(tǒng)面向運維人員，服務于普通群眾，通過對中老鐵路客票系統(tǒng)研究，跨國鐵路客票系統(tǒng)的設計應從業(yè)務流程及系統(tǒng)適應性、安全性以及方便維護性角度出發(fā)綜合考慮，更重要的是從業(yè)務功能上明確客票系統(tǒng)的構(gòu)成。系統(tǒng)的設置應包含運營管理子系統(tǒng)、車站售票子系統(tǒng)和手機APP系統(tǒng)3大業(yè)務功能，如圖1所示。運營管理子系統(tǒng)是客票業(yè)務服務的主要提供系統(tǒng)，為聯(lián)機模式提供售票、退票、換票、補票、改簽、廢票和取票等票務交易服務，并對整個票務系統(tǒng)的全局參數(shù)進行管理和維護，為包括車站終端提供后臺應用服務及數(shù)據(jù)管理支撐。同時，還負責從調(diào)度系統(tǒng)接收列車運行調(diào)度命令，根據(jù)最新的命令生成車次運行圖，及時同步更新席位庫信息，并計算各種類型的車票票價。為車站運行提供完整和準確的數(shù)據(jù)資源，為車站售票子系統(tǒng)提供交易服務、身份認證服務、基礎數(shù)據(jù)下載服務。車站售票子系統(tǒng)為窗口售票提供業(yè)務功能，以滿足售票員進行現(xiàn)場票務交易功能工作。

圖1 客票系統(tǒng)業(yè)務流程Fig.1 Business process of ticketing and reservation system

2.2 客票系統(tǒng)組成

客票系統(tǒng)的組成保持與國內(nèi)客票系統(tǒng)基本組成方式一致，由中心和車站兩級結(jié)構(gòu)組成。在系統(tǒng)中心集中部署票務系統(tǒng)服務器及安全管控等設備[2]，組成客票系統(tǒng)服務中心。售票子系統(tǒng)包括車站現(xiàn)場售票系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng)以及電話購票系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)的基礎支撐、存儲以及應用管理，并對客運站提供客票服務。同時在調(diào)度中心的接口服務器通過通信網(wǎng)絡實現(xiàn)與旅服系統(tǒng)和鐵路運輸綜合管理指揮系統(tǒng)的連接，提供接口服務[3]。

在各個車站部署應急服務器、售票機、制票機等設備，通過通信網(wǎng)絡訪問調(diào)度中心票務系統(tǒng)的各種票務信息，為旅客提供票務服務。當中心系統(tǒng)或網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，啟動應急售票應用，完成現(xiàn)場相關客票發(fā)售、管理作業(yè)，保障客運業(yè)務的正常運轉(zhuǎn)。當網(wǎng)絡恢復時，及時同步、更新數(shù)據(jù)。

2.3 客票系統(tǒng)技術架構(gòu)

基于跨國票務業(yè)務的特點，跨國鐵路客票系統(tǒng)的票務業(yè)務管理端和票務交易服務端可采用基于JavaEE的平臺技術實現(xiàn)業(yè)務邏輯的封裝。票務交易服務端采用REST Web Service技術提供客戶端的實時交易服務接口，票務交易服務端的所有核心業(yè)務邏輯封裝在多個組件應用程序服務類庫中，并輔以負載均衡技術實現(xiàn)對高并發(fā)交易請求的處理和管控[4]。票務業(yè)務管理客戶端采用瀏覽器形式進行業(yè)務操作，窗口票務交易終端和代理票務交易終端采用富客戶端模式，應用Eclipse RCP功能模塊技術構(gòu)建窗口票務交易終端和代理票務交易終端程序，通過調(diào)用票務交易服務端提供的服務完成票務實時交易業(yè)務[5]。

1）運營管理技術架構(gòu)

客票業(yè)務管理端主要負責中心和車站與運營管理相關的業(yè)務流程和數(shù)據(jù)處理。系統(tǒng)技術框架層次結(jié)構(gòu)包括客戶端、應用層、數(shù)據(jù)持久層，其中應用層又可細分為UI表現(xiàn)層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層[6]。這種架構(gòu)設計的主要優(yōu)勢是通過分層實現(xiàn)并行設計與開發(fā)，每一層都基于成熟的框架技術來設計，層與層之間松散耦合，將每層的處理邏輯分別封裝成框架里的組件或?qū)ο?，最終借助框架集成到一起。

2）交易處理技術架構(gòu)

票務交易服務端為票務系統(tǒng)提供售票交易服務并支持與其他系統(tǒng)進行通信。交易端框架層次結(jié)構(gòu)包括客戶端、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)持久層和數(shù)據(jù)存儲層，每層的業(yè)務處理邏輯分別封裝成框架里的組件或?qū)ο?，將業(yè)務實現(xiàn)有機集成，并且基于分層實現(xiàn)系統(tǒng)的并行設計和開發(fā)。

2.4 客票系統(tǒng)國際化業(yè)務

客票系統(tǒng)為更好地適應跨國鐵路票務的交易以及管理，系統(tǒng)業(yè)務國際化的研究方案主要包括以下4個方面。

1）系統(tǒng)多語言支持

國際化是指應用程序運行時，可根據(jù)客戶端請求的國家/地區(qū)、語言的不同而顯示不同語言的界面。實際上，國際化遠不止于將用戶界面消息翻譯成不同的語言。它還涉及到處理不同的字符編碼，包括中文字符界面的編碼采用中文字符集，如GB 2312、BIG5、GBK等編碼以及英文或其他語種界面采用的ASCII、UCS、UTF8等編碼。

2）交易客戶端國際化

RCP交易客戶端的國際化采用一個獨立的Eclipse插件來實現(xiàn)，插件根據(jù)RCP客戶端運行環(huán)境的不同加載不同的語言文件來為其界面提供國際化支持。RCP國際化支持中文簡體、英文，也可根據(jù)需要支持第三方語言。

3）管理端國際化設計

比特幣的本質(zhì)和大多數(shù)虛擬貨幣一樣，由一堆代碼組成，但同時它也具有許多傳統(tǒng)虛擬貨幣不具備的優(yōu)點[21-23]。

管理端框架Java代碼的國際化包括客戶端和服務端的國際化?？蛻舳说膰H化采用加載不同的語言資源文件，服務端的國際化采用SpringMVC框架本身的國際化機制實現(xiàn)。

4）客票國際化

跨國鐵路的客票需要被各國客票系統(tǒng)所識別，客票制式需保持統(tǒng)一。客票可采用中國鐵路標準的紙質(zhì)車票，包括目前國內(nèi)鐵路車站售票使用的熱轉(zhuǎn)印車票和列車上使用的熱敏車票，以適應跨國列車票面制式的通用性。同時也提供應急使用的手寫代用車票。

車票票面版式可采用類似中國鐵路車票票面版式，并結(jié)合當?shù)仫L土人情特色制作專屬的客票版面，語言采用英文結(jié)合當?shù)匚淖?。車票票種根據(jù)國家實際情況設置，但不僅限于成人票、兒童票、老年票等，可以根據(jù)需求增加新的票種。

2.5 客票系統(tǒng)互聯(lián)互通的研究

目前，國內(nèi)的鐵路客票系統(tǒng)與其他跨國鐵路客票系統(tǒng)均保持相對獨立，未實現(xiàn)互聯(lián)互通。但是“一帶一路”工程的建設應該堅持共商、共建、共享原則，客票數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通也將是今后跨國鐵路工程的必要研究方向。參考目前中國鐵路局級和車站級客票系統(tǒng)架構(gòu)，并在保證客票交易數(shù)據(jù)安全交互的條件下，按照《中華人民共和國計算機信息系統(tǒng)安全保護條例》標準，需建立第四級以上的信息系統(tǒng)的安全保護[7]。具體研究和比選方案如下。

2.5.1 方案一：安全數(shù)據(jù)交互平臺

考慮到客票系統(tǒng)的高度安全性、私密性以及穩(wěn)定性，在不變動各國客票系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的前提下，同時完成國際客票結(jié)算和清分。為保障數(shù)據(jù)的穩(wěn)定及安全，根據(jù)各國鐵路客票系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分別搭建統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式標準的數(shù)據(jù)交互平臺，并在平臺建立各類數(shù)據(jù)交互策略，跨國鐵路客票交易數(shù)據(jù)、坐席管理數(shù)據(jù)通過各自搭建的安全平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。同時由雙方平臺制定統(tǒng)一的清算標準完成交易清算并確認，實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全、平等的共享及交互。

為保證數(shù)據(jù)的安全交互，在平臺系統(tǒng)搭建以密碼技術為核心，利用數(shù)據(jù)加密技術、密鑰管理技術、設備管理技術，綜合保障密鑰全生命周期的安全，建立完整的安全管理和服務體系，負責密鑰全生命周期安全管理和服務功能，能夠為客票系統(tǒng)交互平臺提供一個涵蓋密鑰管理、密鑰相關設備管理的綜合性安全服務平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全無誤的交互。

2.5.2 方案二：國際列車專屬客票系統(tǒng)

根據(jù)客流量提前劃分國際與國內(nèi)車廂，針對跨國車廂搭建跨境列車專屬客票系統(tǒng)平臺，系統(tǒng)獨立于各國客票系統(tǒng)之外單獨搭建，并制定相應客票發(fā)售策略、管理以及清分策略。國際車廂坐席管理、相關交易數(shù)據(jù)以及清分數(shù)據(jù)由專屬客票系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，實現(xiàn)跨國列車專屬的客票交易、席位管理、交易清分等相關客票系統(tǒng)業(yè)務的統(tǒng)一性以及可實施性?？鐕熊嚳推痹诟鲊付ǖ攸c售賣。

為保證數(shù)據(jù)的準確性、可靠性、實時性、共享性以及安全性，系統(tǒng)的搭建采用區(qū)塊鏈去中心化技術，通過創(chuàng)建一個聯(lián)盟鏈實現(xiàn)整個客票系統(tǒng)交易的私密性以及不可篡改性。聯(lián)盟鏈本身特性即是交易速度快，隱私保護強，每個節(jié)點都有屬于自己的私鑰，每個節(jié)點的自產(chǎn)數(shù)據(jù)信息相互獨立，節(jié)點間數(shù)據(jù)只讀共享，如若需要數(shù)據(jù)交換，則要通過對方節(jié)點的私鑰進行，避免節(jié)點隱私泄露[8]。而且只有所有成員對交互中的大部分數(shù)據(jù)達成共識，才可將區(qū)塊數(shù)據(jù)進行更改。所以能夠在確?？推钡慕灰滓约扒宸值戎匾畔⒔换ミ^程中安全的情況下，讓各方對數(shù)據(jù)的真實性得到認可，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互過程中彼此數(shù)據(jù)的自由共享以及安全保障。

2.5.3 方案比選

1）坐席管理

從坐席管理的角度分析，采用方案一的模式，兩國客票系統(tǒng)實現(xiàn)了間接的互連，列車所有的坐席信息數(shù)據(jù)包括席位的占用、變更以及取消均可通過數(shù)據(jù)交互平臺進行交互，系統(tǒng)可根據(jù)實際情況把旅客隨機分配整列車任意坐席，從而更有效的管理以及分配坐席。在方案二的情況下，為保證數(shù)據(jù)的高度安全，將列車劃分為國際車廂以及國內(nèi)車廂，國際車廂坐席數(shù)據(jù)的交易以及管理僅能通過獨立于各國客票系統(tǒng)之外單獨搭建的專屬客票系統(tǒng)平臺完成。該種方式下，列車在國內(nèi)段運行時會出現(xiàn)國際車廂坐席空置而國內(nèi)車廂人滿無座的情況，從而造成資源浪費。

2）數(shù)據(jù)共享及安全

方案一中的兩國客票系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交互本質(zhì)上是通過第三方的平臺進行數(shù)據(jù)交互，數(shù)據(jù)的生成以及數(shù)據(jù)的處理分別由各自客票系統(tǒng)中心負責完成。而數(shù)據(jù)的交互是由彼此的數(shù)據(jù)交互平臺完成，該種方式有效地避免了因數(shù)據(jù)直接交互而引起的網(wǎng)絡安全問題。方案二通過搭建專有的國際售票平臺，并將數(shù)據(jù)交互的范圍限制在國際車廂的相關客票交易、坐席數(shù)據(jù)的交互內(nèi)。該種數(shù)據(jù)方式基于區(qū)塊鏈技術的基礎，每次數(shù)據(jù)交互時，均需要驗證數(shù)據(jù)鏈的hash值以保證數(shù)據(jù)的真實性以及可靠性。所以，從數(shù)據(jù)的安全和共享程度來說，方案二基于區(qū)塊鏈技術的系統(tǒng)更能保證數(shù)據(jù)的準確性及安全性。但是數(shù)據(jù)的共享程度非常的有限，只能實現(xiàn)指定的數(shù)據(jù)交互內(nèi)容，而方案一在滿足數(shù)據(jù)安全交互的情況下，還能實現(xiàn)更高程度的數(shù)據(jù)共享，可以根據(jù)實際需求來對需要共享、交互的數(shù)據(jù)進行定制化調(diào)整。

3）系統(tǒng)維護

方案一中的數(shù)據(jù)交互平臺由各國分別搭建，數(shù)據(jù)的維護以及管理均由各自完成。方案二中需要單獨搭建第三方平臺，平臺數(shù)據(jù)的維護需由兩國共同完成，對人力、物力以及財力的消耗也非常大。

通過從坐席管理、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)共享以及系統(tǒng)維護幾個方面對上述兩種方案研究后，不難發(fā)現(xiàn)，因為方案二中各客票系統(tǒng)之間彼此獨立運行，數(shù)據(jù)交互的安全程度會高于方案一。而方案1中搭建數(shù)據(jù)交互平臺的方式相比方案2在滿足數(shù)據(jù)的安全交互的前提下，數(shù)據(jù)的共享程度以及對數(shù)據(jù)的管理更加自由、全面。從工程實施以及實際應用角度出發(fā)，采用方案1會更加適用于跨國鐵路客票系統(tǒng)工程。

3 總結(jié)

目前，以中國技術為基礎的客票系統(tǒng)已成功地在中老鐵路中應用，但是對跨國鐵路客票系統(tǒng)的研究并沒有停止，在充分利用中國成熟的客票系統(tǒng)技術以及開發(fā)經(jīng)驗基礎上，針對跨國鐵路工程的實際情況進行深度的定制和研發(fā)，將極大提升中國技術在全球鐵路市場中的認可度和地位，而且為所有“一帶一路”建設工程也提供重要參考意義，實現(xiàn)中國技術的全面“走出去”。