跨国铁路工程客票系统设计方案

冯云杰

（中铁二院成都勘察设计研究院有限责任公司，成都 610031）

1 概述

随着共建“一带一路”倡议的提出，跨国铁路交通建设也得到了巨大的发展。如巴基斯坦ML1铁路工程，中老铁路，莫斯科-喀山高速铁路等众多由中国设计单位主持设计的海外铁路工程也向全世界展现了中国高铁技术的发展水平，并推进中国标准走向世界。中老铁路便是首个完全按照中国铁路建设标准设计的跨国铁路工程，中老铁路客票系统便是采用中国标准和技术进行设计，实现中国高铁信息化技术的“走出去”，并为以后国际铁路信息化的建设铺上第一块成功的“奠基石”。客票系统作为服务于中老铁路的主要信息系统之一，以满足国际旅客以及国内旅客出行为前提，按照国内既有铁路客票系统体系结构，以席位管理和交易处理为核心，建立广泛的销售渠道，系统实现客票系统数据库管理，网络管理，相关业务交易、管理和统计，代售点业务办理，票价计算，结算清分等功能，以满足中老铁路客运营销的需求。同时，通过对支付方式、票面制式、语言类型、操作类别等各类的售票数据的研究，融合互联网、移动互联网、云计算、大数据、人工智能等先进技术，创立了适用于国际铁路模式的全新铁路客票系统技术体系[1]。

2 系统研究

2.1 客票系统具备功能

客票系统面向运维人员，服务于普通群众，通过对中老铁路客票系统研究，跨国铁路客票系统的设计应从业务流程及系统适应性、安全性以及方便维护性角度出发综合考虑，更重要的是从业务功能上明确客票系统的构成。系统的设置应包含运营管理子系统、车站售票子系统和手机APP系统3大业务功能，如图1所示。运营管理子系统是客票业务服务的主要提供系统，为联机模式提供售票、退票、换票、补票、改签、废票和取票等票务交易服务，并对整个票务系统的全局参数进行管理和维护，为包括车站终端提供后台应用服务及数据管理支撑。同时，还负责从调度系统接收列车运行调度命令，根据最新的命令生成车次运行图，及时同步更新席位库信息，并计算各种类型的车票票价。为车站运行提供完整和准确的数据资源，为车站售票子系统提供交易服务、身份认证服务、基础数据下载服务。车站售票子系统为窗口售票提供业务功能，以满足售票员进行现场票务交易功能工作。

图1 客票系统业务流程Fig.1 Business process of ticketing and reservation system

2.2 客票系统组成

客票系统的组成保持与国内客票系统基本组成方式一致，由中心和车站两级结构组成。在系统中心集中部署票务系统服务器及安全管控等设备[2]，组成客票系统服务中心。售票子系统包括车站现场售票系统、互联网售票系统以及电话购票系统，提供数据的基础支撑、存储以及应用管理，并对客运站提供客票服务。同时在调度中心的接口服务器通过通信网络实现与旅服系统和铁路运输综合管理指挥系统的连接，提供接口服务[3]。

在各个车站部署应急服务器、售票机、制票机等设备，通过通信网络访问调度中心票务系统的各种票务信息，为旅客提供票务服务。当中心系统或网络出现故障时，启动应急售票应用，完成现场相关客票发售、管理作业，保障客运业务的正常运转。当网络恢复时，及时同步、更新数据。

2.3 客票系统技术架构

基于跨国票务业务的特点，跨国铁路客票系统的票务业务管理端和票务交易服务端可采用基于JavaEE的平台技术实现业务逻辑的封装。票务交易服务端采用REST Web Service技术提供客户端的实时交易服务接口，票务交易服务端的所有核心业务逻辑封装在多个组件应用程序服务类库中，并辅以负载均衡技术实现对高并发交易请求的处理和管控[4]。票务业务管理客户端采用浏览器形式进行业务操作，窗口票务交易终端和代理票务交易终端采用富客户端模式，应用Eclipse RCP功能模块技术构建窗口票务交易终端和代理票务交易终端程序，通过调用票务交易服务端提供的服务完成票务实时交易业务[5]。

1）运营管理技术架构

客票业务管理端主要负责中心和车站与运营管理相关的业务流程和数据处理。系统技术框架层次结构包括客户端、应用层、数据持久层，其中应用层又可细分为UI表现层、业务逻辑层、数据访问层[6]。这种架构设计的主要优势是通过分层实现并行设计与开发，每一层都基于成熟的框架技术来设计，层与层之间松散耦合，将每层的处理逻辑分别封装成框架里的组件或对象，最终借助框架集成到一起。

2）交易处理技术架构

票务交易服务端为票务系统提供售票交易服务并支持与其他系统进行通信。交易端框架层次结构包括客户端、业务逻辑层、数据持久层和数据存储层，每层的业务处理逻辑分别封装成框架里的组件或对象，将业务实现有机集成，并且基于分层实现系统的并行设计和开发。

2.4 客票系统国际化业务

客票系统为更好地适应跨国铁路票务的交易以及管理，系统业务国际化的研究方案主要包括以下4个方面。

1）系统多语言支持

国际化是指应用程序运行时，可根据客户端请求的国家/地区、语言的不同而显示不同语言的界面。实际上，国际化远不止于将用户界面消息翻译成不同的语言。它还涉及到处理不同的字符编码，包括中文字符界面的编码采用中文字符集，如GB 2312、BIG5、GBK等编码以及英文或其他语种界面采用的ASCII、UCS、UTF8等编码。

2）交易客户端国际化

RCP交易客户端的国际化采用一个独立的Eclipse插件来实现，插件根据RCP客户端运行环境的不同加载不同的语言文件来为其界面提供国际化支持。RCP国际化支持中文简体、英文，也可根据需要支持第三方语言。

3）管理端国际化设计

比特币的本质和大多数虚拟货币一样，由一堆代码组成，但同时它也具有许多传统虚拟货币不具备的优点[21-23]。

管理端框架Java代码的国际化包括客户端和服务端的国际化。客户端的国际化采用加载不同的语言资源文件，服务端的国际化采用SpringMVC框架本身的国际化机制实现。

4）客票国际化

跨国铁路的客票需要被各国客票系统所识别，客票制式需保持统一。客票可采用中国铁路标准的纸质车票，包括目前国内铁路车站售票使用的热转印车票和列车上使用的热敏车票，以适应跨国列车票面制式的通用性。同时也提供应急使用的手写代用车票。

车票票面版式可采用类似中国铁路车票票面版式，并结合当地风土人情特色制作专属的客票版面，语言采用英文结合当地文字。车票票种根据国家实际情况设置，但不仅限于成人票、儿童票、老年票等，可以根据需求增加新的票种。

2.5 客票系统互联互通的研究

目前，国内的铁路客票系统与其他跨国铁路客票系统均保持相对独立，未实现互联互通。但是“一带一路”工程的建设应该坚持共商、共建、共享原则，客票数据的互联互通也将是今后跨国铁路工程的必要研究方向。参考目前中国铁路局级和车站级客票系统架构，并在保证客票交易数据安全交互的条件下，按照《中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例》标准，需建立第四级以上的信息系统的安全保护[7]。具体研究和比选方案如下。

2.5.1 方案一：安全数据交互平台

考虑到客票系统的高度安全性、私密性以及稳定性，在不变动各国客票系统结构的前提下，同时完成国际客票结算和清分。为保障数据的稳定及安全，根据各国铁路客票系统结构，分别搭建统一数据格式标准的数据交互平台，并在平台建立各类数据交互策略，跨国铁路客票交易数据、坐席管理数据通过各自搭建的安全平台实现数据互联互通。同时由双方平台制定统一的清算标准完成交易清算并确认，实现数据安全、平等的共享及交互。

为保证数据的安全交互，在平台系统搭建以密码技术为核心，利用数据加密技术、密钥管理技术、设备管理技术，综合保障密钥全生命周期的安全，建立完整的安全管理和服务体系，负责密钥全生命周期安全管理和服务功能，能够为客票系统交互平台提供一个涵盖密钥管理、密钥相关设备管理的综合性安全服务平台，实现数据安全无误的交互。

2.5.2 方案二：国际列车专属客票系统

根据客流量提前划分国际与国内车厢，针对跨国车厢搭建跨境列车专属客票系统平台，系统独立于各国客票系统之外单独搭建，并制定相应客票发售策略、管理以及清分策略。国际车厢坐席管理、相关交易数据以及清分数据由专属客票系统数据统一管理，实现跨国列车专属的客票交易、席位管理、交易清分等相关客票系统业务的统一性以及可实施性。跨国列车客票在各国指定地点售卖。

为保证数据的准确性、可靠性、实时性、共享性以及安全性，系统的搭建采用区块链去中心化技术，通过创建一个联盟链实现整个客票系统交易的私密性以及不可篡改性。联盟链本身特性即是交易速度快，隐私保护强，每个节点都有属于自己的私钥，每个节点的自产数据信息相互独立，节点间数据只读共享，如若需要数据交换，则要通过对方节点的私钥进行，避免节点隐私泄露[8]。而且只有所有成员对交互中的大部分数据达成共识，才可将区块数据进行更改。所以能够在确保客票的交易以及清分等重要信息交互过程中安全的情况下，让各方对数据的真实性得到认可，实现数据交互过程中彼此数据的自由共享以及安全保障。

2.5.3 方案比选

1）坐席管理

从坐席管理的角度分析，采用方案一的模式，两国客票系统实现了间接的互连，列车所有的坐席信息数据包括席位的占用、变更以及取消均可通过数据交互平台进行交互，系统可根据实际情况把旅客随机分配整列车任意坐席，从而更有效的管理以及分配坐席。在方案二的情况下，为保证数据的高度安全，将列车划分为国际车厢以及国内车厢，国际车厢坐席数据的交易以及管理仅能通过独立于各国客票系统之外单独搭建的专属客票系统平台完成。该种方式下，列车在国内段运行时会出现国际车厢坐席空置而国内车厢人满无座的情况，从而造成资源浪费。

2）数据共享及安全

方案一中的两国客票系统数据的交互本质上是通过第三方的平台进行数据交互，数据的生成以及数据的处理分别由各自客票系统中心负责完成。而数据的交互是由彼此的数据交互平台完成，该种方式有效地避免了因数据直接交互而引起的网络安全问题。方案二通过搭建专有的国际售票平台，并将数据交互的范围限制在国际车厢的相关客票交易、坐席数据的交互内。该种数据方式基于区块链技术的基础，每次数据交互时，均需要验证数据链的hash值以保证数据的真实性以及可靠性。所以，从数据的安全和共享程度来说，方案二基于区块链技术的系统更能保证数据的准确性及安全性。但是数据的共享程度非常的有限，只能实现指定的数据交互内容，而方案一在满足数据安全交互的情况下，还能实现更高程度的数据共享，可以根据实际需求来对需要共享、交互的数据进行定制化调整。

3）系统维护

方案一中的数据交互平台由各国分别搭建，数据的维护以及管理均由各自完成。方案二中需要单独搭建第三方平台，平台数据的维护需由两国共同完成，对人力、物力以及财力的消耗也非常大。

通过从坐席管理、数据安全、数据共享以及系统维护几个方面对上述两种方案研究后，不难发现，因为方案二中各客票系统之间彼此独立运行，数据交互的安全程度会高于方案一。而方案1中搭建数据交互平台的方式相比方案2在满足数据的安全交互的前提下，数据的共享程度以及对数据的管理更加自由、全面。从工程实施以及实际应用角度出发，采用方案1会更加适用于跨国铁路客票系统工程。

3 总结

目前，以中国技术为基础的客票系统已成功地在中老铁路中应用，但是对跨国铁路客票系统的研究并没有停止，在充分利用中国成熟的客票系统技术以及开发经验基础上，针对跨国铁路工程的实际情况进行深度的定制和研发，将极大提升中国技术在全球铁路市场中的认可度和地位，而且为所有“一带一路”建设工程也提供重要参考意义，实现中国技术的全面“走出去”。