王騰霄

（中國鐵道科學(xué)研究院 電子計算技術(shù)研究所 ，北京 100081）

鐵路多功能自動售票系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

王騰霄

（中國鐵道科學(xué)研究院 電子計算技術(shù)研究所 ，北京 100081）

本文分析鐵路多功能售票系統(tǒng)的功能需求，設(shè)計了該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、軟件結(jié)構(gòu)和硬件模塊，設(shè)計并實現(xiàn)了系統(tǒng)的主界面、維護(hù)界面、管理系統(tǒng)，探討了其部署及管理模式，解決了在現(xiàn)有鐵路標(biāo)準(zhǔn)自動售票程序下，數(shù)據(jù)保密、網(wǎng)絡(luò)隔離、硬件共用等技術(shù)難點。

自動售票系統(tǒng)；雙網(wǎng)卡；多種支付平臺；硬件共用

隨著鐵路售票模式的拓展，傳統(tǒng)的車站窗口售票模式已經(jīng)不能滿足旅客隨時隨地的購票需要，以互聯(lián)網(wǎng)為售票渠道的售票量逐漸增多。但是高峰期車站取票仍需耗費較長時間，因此自動售票系統(tǒng)也開始離開車站，逐漸走入社區(qū)、商場、醫(yī)院等人流密集的地段，方便人們隨時買票及取互聯(lián)網(wǎng)訂票的需求。

社區(qū)里已經(jīng)有許多社區(qū)便民金融服務(wù)終端提供便民服務(wù)，例如大家熟知的拉卡拉等，各銀行也推出了各自的繳費服務(wù)功能。

站外自動售票系統(tǒng)推廣過程中，由于該系統(tǒng)可以極大地方便群眾，提升政府和鐵路部門的聲譽(yù)，因而在各地都能得到政府機(jī)構(gòu)、銀行及鐵路總公司的大力支持。但是，站外自動售票系統(tǒng)卻面臨著成本問題，往往因為地租、網(wǎng)絡(luò)、用電等費用高昂而使運營企業(yè)面臨很大壓力。因此在站外自動售票系統(tǒng)中引入多種經(jīng)營模式迫在眉睫。

與此同時，社區(qū)便民金融服務(wù)終端的經(jīng)營也開始陷入困境。由于每個終端都需要占用相應(yīng)場地和人員管理，加之互聯(lián)網(wǎng)金融的沖擊，單一的金融服務(wù)盈利空間已經(jīng)越來越小[1]。

通過系統(tǒng)集成將自動售票功能與社區(qū)便民金融服務(wù)終端結(jié)合起來，可方便管理，節(jié)約場地，為群眾帶來很大方便，同時，以火車票為主要業(yè)務(wù)載體的鐵路多功能自動售票設(shè)備進(jìn)入社區(qū)、商場、醫(yī)院等地，更容易吸引客流，給設(shè)備經(jīng)營企業(yè)帶來更高經(jīng)濟(jì)效益。

1 項目需求及目標(biāo)

多功能鐵路售票系統(tǒng)可集成售票、互聯(lián)網(wǎng)換票以及現(xiàn)有各類便民支付系統(tǒng)提供的服務(wù)功能，包括：手機(jī)充值，天然氣及電費充值，購飛機(jī)票，購買保險，彩票充值，移動、聯(lián)通選號等。本項目系中國鐵道科學(xué)研究院電子所與某多種支付平臺結(jié)合，該平臺目前經(jīng)營各種便民業(yè)務(wù)，與各大通信運營商、部分航空公司及部分保險公司、燃?xì)?、水電等公司有技術(shù)接口，已開展上述大多數(shù)業(yè)務(wù)。具體的需求如下：

（1）售票及互聯(lián)網(wǎng)換票功能取自自動售票系統(tǒng)軟件，支付采用銀行卡支付來完成。自動售票軟件為中國鐵道科學(xué)研究院電子計算技術(shù)研究所開發(fā)的全路統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)軟件，不可修改[3]。

（2）其余多種支付功能來自某多種支付平臺的現(xiàn)有功能。該多種支付平臺的核心內(nèi)容不做修改，但是對外接口、界面可做少量修改，以融合鐵路自動售票軟件。

（3）自動售票軟件與多種支付平臺軟件核心交易間無任何通信和干擾，數(shù)據(jù)相互間保密，兩大軟件間靈活切換。

（4）同一套硬件系統(tǒng)可被平臺和鐵路軟件調(diào)用，運行數(shù)據(jù)相互間不受影響。

（5）項目內(nèi)包含遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，由管理員遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備運行情況，使設(shè)備支持無人值守。

（6）現(xiàn)場維護(hù)采用前屏維護(hù)方式，售票維護(hù)與平臺維護(hù)功能相互間切換自如，退出、恢復(fù)操作及關(guān)機(jī)機(jī)制完備，維護(hù)數(shù)據(jù)相互保密。

（7）設(shè)備硬件符合《中華人民共和國鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》（TBT 3277.2-2011 第2部分：自動售票機(jī)）的要求[1]。軟件符合鐵路新一代客票系統(tǒng)總體技術(shù)方案的要求[4]。

2 技術(shù)方案

2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計

圖1展示了多功能鐵路售票系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。多功能鐵路售票系統(tǒng)采取雙網(wǎng)卡方式，公網(wǎng)接入交換機(jī)后，一塊網(wǎng)卡通過鐵路網(wǎng)絡(luò)安全模塊接入公網(wǎng)，由網(wǎng)絡(luò)安全模塊建立管道接入安全服務(wù)器，隨后跳轉(zhuǎn)進(jìn)入鐵路網(wǎng)絡(luò)，同時該模塊也起到了防火墻和殺毒的功能[4]。而交換機(jī)上引出的另一根公網(wǎng)網(wǎng)線則直接接入另一塊網(wǎng)卡，通過VPN方式連入某多種支付平臺網(wǎng)絡(luò)。

2.2 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖2展示了多功能鐵路售票系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)。

圖1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

圖2 軟件結(jié)構(gòu)圖

本系統(tǒng)分別作為某平臺終端和鐵路售票窗口，在主控程序?qū)又械卿?，進(jìn)入該平臺網(wǎng)絡(luò)以及鐵路售票系統(tǒng)內(nèi)，各自管理本終端的權(quán)限。同時，主控程序也負(fù)責(zé)界面切換、返回等功能。主程序采用C++編寫。

多功能鐵路售票系統(tǒng)通過雙密鑰系統(tǒng)，提供刷銀行卡支付各種交易功能，包含鐵路手續(xù)費結(jié)賬及設(shè)備交易結(jié)算的功能。其中，鐵路自動售票的票款及手續(xù)費直接進(jìn)入鐵路總公司結(jié)算中心，而其余交易產(chǎn)生的金額進(jìn)入某平臺賬戶。支付功能采用動態(tài)庫模式，可以被某平臺現(xiàn)有各功能靈活調(diào)用，不影響現(xiàn)有流程。

管理系統(tǒng)為BS模式，由管理員遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備總體運行情況，例如，當(dāng)前運行狀態(tài)、故障日志等，做到有故障實時了解情況、方便派人處理，同時還可以遠(yuǎn)程控制設(shè)備，進(jìn)行開機(jī)、關(guān)機(jī)等操作，進(jìn)行各種交易查詢等。主要功能分為用戶及權(quán)限管理、終端設(shè)備管理、交易數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計共3個模塊。

硬件驅(qū)動采用金融服務(wù)擴(kuò)展規(guī)范（XFS，Extensions for Financial Services）協(xié)議編寫，提高設(shè)備業(yè)務(wù)的可擴(kuò)展兼容性，同時XFS協(xié)議也支持使用完硬件即釋放使用權(quán)[5]，這樣從底層保證了一套硬件不會被兩套軟件同時調(diào)用起來。

當(dāng)設(shè)備故障時，機(jī)器提供維護(hù)模式，維護(hù)界面內(nèi)可以測試、檢修硬件，查詢最近交易記錄，方便處理故障。同時，在維護(hù)模式內(nèi)還可以對本軟件進(jìn)行重啟、關(guān)機(jī)和關(guān)閉等操作。

2.3 硬件模塊設(shè)計

多功能鐵路售票系統(tǒng)的硬件模塊是在中國鐵道科學(xué)研究院電子計算技術(shù)研究所站外小型非現(xiàn)金自動售票機(jī)的基礎(chǔ)上，根據(jù)新增功能需要，添加新的硬件模塊，主要以多功能讀卡器為主，用以支持燃?xì)?、水電等交易?/p>

圖3給出了多功能鐵路售票機(jī)的外觀尺寸圖。該設(shè)備主要硬件模塊包括：銀聯(lián)讀卡器、密碼鍵盤、觸摸屏、二合一身份證讀卡器、IO模塊、憑條打印機(jī)、發(fā)票打印機(jī)、UPS電源、鐵路磁介質(zhì)制票機(jī)及輔助設(shè)備、鐵路網(wǎng)絡(luò)安全代理設(shè)備、多功能IC卡讀卡器等[6]。其中，鐵路自動售票功能使用除多功能IC卡讀卡器外的全部模塊，而多種支付平臺則根據(jù)業(yè)務(wù)，使用觸摸屏、二合一身份證讀卡器、憑條打印機(jī)、多功能IC卡讀卡器、銀聯(lián)讀卡器、密碼鍵盤等。設(shè)備高1 565 mm，寬550 mm，深800 mm，上方預(yù)留廣告屏接口，可加裝多媒體廣告屏。

圖3 多功能鐵路售票機(jī)

3 軟件功能與實現(xiàn)

3.1 主界面程序

初始化主界面前，首先初始化網(wǎng)絡(luò)，建立連接，根據(jù)服務(wù)器對該臺設(shè)備的權(quán)限分配，下載功能列表，實現(xiàn)動態(tài)功能配置和加載。該臺終端未分配的功能，界面上相應(yīng)的按鈕不可用。

多功能鐵路售票系統(tǒng)的主界面如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)主界面

除售票外的其余功能均通過主界面上的按鈕調(diào)用某平臺的功能實現(xiàn)。執(zhí)行結(jié)束后，返回主界面。這些功能均被封裝為函數(shù)，各自序列號作為輸入?yún)?shù)，當(dāng)旅客點擊按鈕時根據(jù)參數(shù)調(diào)用相應(yīng)功能界面。最終所有多種支付平臺軟件和主界面的通信，均被封裝為動態(tài)庫。

當(dāng)系統(tǒng)需要加入新功能時，舊功能和售票程序無需修改，僅在該界面上稍作調(diào)整，增加或更改按鈕圖標(biāo)，通過修改參數(shù)即可方便地接入新功能，增加了設(shè)備的兼容性。

3.2 自動售票功能

當(dāng)設(shè)備啟動時，自動售票程序先于整體程序初始化，在此過程中初始化相關(guān)硬件。初始化結(jié)束后被主界面利用鉤子程序捕捉進(jìn)程，并隱藏起來。此時平臺程序再進(jìn)行啟動、登錄后臺和初始化相關(guān)硬件，完成后進(jìn)入主界面。

當(dāng)旅客在主界面點擊自動售票按鈕，設(shè)備切換進(jìn)入自動售票界面后，可提供常見的售票和取票服務(wù)，并可提供手續(xù)費發(fā)票。圖5顯示了鐵路自動售票系統(tǒng)的主界面。

圖5 自動售票系統(tǒng)主界面

當(dāng)操作完畢或中斷后，主程序自動切換回主界面。

3.3 維護(hù)功能

自動售票統(tǒng)一軟件提供現(xiàn)場維護(hù)功能，包括運營數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)及日志查詢、硬件維護(hù)等，涵蓋了現(xiàn)場運營及維護(hù)人員的絕大多數(shù)操作，無需重新開發(fā)。對于票務(wù)維護(hù)，只需要激活此程序即可實現(xiàn)。

對于多種支付平臺程序的現(xiàn)場維護(hù)，這里提供硬件維護(hù)測試、平臺交易數(shù)據(jù)查詢等功能，這些維護(hù)數(shù)據(jù)獨立于售票維護(hù)數(shù)據(jù)，同時也需要在打開設(shè)備維護(hù)門后激活，關(guān)閉維護(hù)門后退出。

對于上述需求，當(dāng)維護(hù)門被打開并且操作員輸入工號登錄成功后，進(jìn)入多種支付平臺維護(hù)界面（簡稱：主維界面）。主維界面提供硬件基本操作的底層接口功能測試，例如：各設(shè)備的復(fù)位、初始化，以及憑條打印測試、方便基本硬件維護(hù)的需求。主維界面還可查詢最近10條操作記錄及最近5條交易記錄。以方便維護(hù)人員現(xiàn)場檢查故障，為受困顧客解決問題。還提供各種維護(hù)操作后退出維護(hù)返回主界面、重啟程序（自動售票程序不受影響）、關(guān)閉程序等功能。返回主界面功能將銷毀主維界面、登陸界面等模態(tài)對話框。

主維界面提供“售票維護(hù)”按鈕。當(dāng)維護(hù)人員進(jìn)入此界面后，點此按鈕，則調(diào)用售票維護(hù)程序，彈出自動售票的backer維護(hù)登錄框，進(jìn)入售票維護(hù)。

當(dāng)售票維護(hù)結(jié)束后，按照自動售票維護(hù)的日常流程，點擊退出后關(guān)閉后門。系統(tǒng)檢測到關(guān)閉后門后，恢復(fù)交易。

3.4 管理系統(tǒng)

管理系統(tǒng)為BS模式，由管理員遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備總體運行情況。該系統(tǒng)包括用戶層、業(yè)務(wù)層、系統(tǒng)支持層和應(yīng)用支持層。

用戶層用來管理用戶，是系統(tǒng)使用的入口。業(yè)務(wù)層作為系統(tǒng)核心部分，由多個邏輯元素組成，通過合理的條目、頁面和菜單來運算、處理交易數(shù)據(jù)及管理設(shè)備狀態(tài)。系統(tǒng)支持層由.Net Framework、Oracle數(shù)據(jù)庫和操作系統(tǒng)構(gòu)成，應(yīng)用支持層則包含了核心的業(yè)務(wù)規(guī)則和信息共享平臺[7]。數(shù)據(jù)庫架設(shè)于單獨的管理服務(wù)器上，與多種支付平臺的平臺核心主機(jī)分開，確保管理程序故障情況下，鐵路多功能售票系統(tǒng)可正常使用。

4 關(guān)鍵技術(shù)及難點

4.1 網(wǎng)絡(luò)隔離及數(shù)據(jù)保密

該設(shè)備同時運行在公網(wǎng)及客票網(wǎng)上，需同時接入兩套網(wǎng)絡(luò)且相互不受干擾。

設(shè)備的一條網(wǎng)線接入互聯(lián)網(wǎng)管控器，再接入互聯(lián)網(wǎng)。另一條直接接入互聯(lián)網(wǎng)。配置兩套IP，一套根據(jù)虛擬專用網(wǎng)（VPN，Virtual Private Network）管道的要求配置并連接進(jìn)入某平臺網(wǎng)絡(luò)。另一套為客票IP，通過鐵路網(wǎng)絡(luò)安全管控器將公網(wǎng)IP轉(zhuǎn)化為鐵路內(nèi)網(wǎng)IP[8]。安全措施通過鐵路網(wǎng)絡(luò)安全管控器來保證，同時，該管控器也從硬件上保證了數(shù)據(jù)安全。

自動售票軟件未做修改，某多種支付平臺軟件核心部分也未作修改，二者間無數(shù)據(jù)通信，因此從軟件上做到數(shù)據(jù)保密。

4.2 硬件共用技術(shù)

由于自動售票系統(tǒng)軟件為全路統(tǒng)一軟件，不可更改。且自動售票程序為獨占式，會一直占用硬件，因此需要通過修改硬件驅(qū)動來支持兩套程序各自調(diào)用硬件，不相互影響。

XFS是經(jīng)歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會/信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化委員會（CEN/ISSS）專題研究組環(huán)境下編制的，CEN/ XFS標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵部分就是定義了一套應(yīng)用程序編程接口（API，Application Programming Interface）、相應(yīng)的串行外設(shè)接口（SPI，Serial Peripheral Interface）和支持服務(wù)，為基于Windows的應(yīng)用提供對金融設(shè)備的訪問[9]。

本設(shè)備的銀行卡讀卡器、密碼鍵盤、憑條打印設(shè)備、IO設(shè)備、流水打印機(jī)、智能電源、身份證設(shè)備等，均在XFS下有對應(yīng)的軟件規(guī)范，多種支付平臺的硬件驅(qū)動即在此基礎(chǔ)上編寫。而另一方面，根據(jù)鐵路標(biāo)準(zhǔn)接口規(guī)范的要求，對銀行卡讀卡器、密碼鍵盤、憑條打印設(shè)備、IO設(shè)備，在XFS基礎(chǔ)上再做一次封裝。通過在同一協(xié)議下的兩套不同封裝，最終達(dá)到硬件共用的要求。

5 結(jié)束語

該系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試以及多方面共同測試，目前已經(jīng)進(jìn)行了試用，設(shè)備運行穩(wěn)定，即將大規(guī)模推廣。

鐵路多功能售票系統(tǒng)提高了支付平臺網(wǎng)點的經(jīng)濟(jì)效益。同時網(wǎng)點客流量也明顯增加，對原有金融業(yè)務(wù)也有極大促進(jìn)。原網(wǎng)點的平臺系統(tǒng)操作員也被解放出來，可以進(jìn)行其余業(yè)務(wù)。未來，本系統(tǒng)還可以將主程序邏輯與界面分離開，采用flash界面，提高美觀度，方便界面修改和流程優(yōu)化，滿足不同客戶對于界面的不同要求。

系統(tǒng)主程序和自動售票程序基本無耦合，因此根據(jù)不同合作方的要求，本系統(tǒng)可以方便地集成不同廠商和不同功能。硬件設(shè)備可與中國鐵道科學(xué)研究院電子計算技術(shù)研究所全國標(biāo)準(zhǔn)版小型非現(xiàn)金自動售票機(jī)通用，可方便快速地生產(chǎn)、調(diào)試和推廣。

鐵路多功能鐵路售票系統(tǒng)用途廣，成本低，占地小，一機(jī)多用，有著廣闊的市場空間和未來，必將為人們的生活帶來更多的便捷。

[1]中華人民共和國鐵道部.TBT 3277.2-2011 中華人民共和國鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) [S].北京：中國鐵道出版社，2011，5.

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[3]朱建生，單杏花，周亮瑾，等.中國鐵路客票發(fā)售和預(yù)訂系統(tǒng)5.0版的研究與實現(xiàn)[J].中國鐵道科學(xué)，2006，27（6）：97-103.

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責(zé)任編輯 楊琍明

Multifunctional Railway Automatic Ticketing System

WANG Tengxiao
( Institute of Computing Technologies,China Academy of Railway Sciences,Beijing 100081,China)

This paper analyzed function requirements for the multifunctional Railway Automatic Ticketing System,designed the network topology,software structure and hardware module,designed and implemented the main interface,maintenance interface and management system of the System,discussed its deployment and management mode,solved the technical diffculties under existing standard railway ticketing procedures,such as data confdentiality,network separation,hardware sharing.

Railway Automatic Ticketing System;double network cards;multiple payment platform;hardware sharing

U293.22∶TP39

A

1005-8451（2016）05-0019-05

2015-11-06

中國鐵道科學(xué)研究院電子計算技術(shù)研究所基金項目（DZYF15-02）。

王騰霄，助理研究員。