付巧玲，蔣秋華，李士達，潘浪濤，趙 楠

FU Qiao-ling1，JIANG Qiu-hua2，LI Shi-da2，PAN Lang-tao2，ZHAO Nan2

（1.中國鐵道科學研究院?研究生部，北京?100081；2.中國鐵道科學研究院?電子計算技術研究所，

北京?100081）

(1.Department of Graduate Programs， China Academy of Railway Sciences， Beijing 100081， China； 2.Institue of Computing Technology， China Academy of Railway Sciences， Beijing 100081， China)

鐵路旅客運輸是利用列車將持憑證旅客及其行李從一個地方運送到另一個地方，是鐵路運輸?shù)闹匾M成部分[1]，而鐵路客運綜合業(yè)務自助終端是鐵路旅客運輸順利完成的重要保障。隨著鐵路運輸高速發(fā)展，客運業(yè)務量迅速增長且種類快速增多，客運站自助售票機和人工窗口的壓力越來越大。目前鐵路客運自助終端系統(tǒng)還存在以下問題：鐵路乘意險補購只能到人工窗口排隊辦理，造成窗口擁堵；中鐵銀通卡取號機[2]功能單一，維護成本高；旅客只能通過人工窗口或自動售票機查詢席位變更信息，占用購票渠道；紙質(zhì)公告發(fā)布消息時效性差、通知范圍有限。因此，亟需完善鐵路客運綜合業(yè)務自助終端系統(tǒng)，提高鐵路客運站綜合管理水平與服務質(zhì)量[3]。

1 鐵路客運綜合業(yè)務自助終端的構成

終端一般處于計算機網(wǎng)絡最外圍，主要用于信息的輸入和處理結果的輸出。鐵路客運綜合業(yè)務自助終端是一種自助的、多功能的終端設備，放置在車站內(nèi)，等同于多個營業(yè)服務人員的集合體，能與旅客進行有效的信息交互，提供即定服務。自助終端包括硬件和軟件2個部分，其功能也是通過二者協(xié)作得以充分發(fā)揮。高效率。

1.1 終端硬件組成

鐵路客運綜合業(yè)務自助終端的硬件主要包括：主控單元、觸摸顯示屏、二維碼掃描單元、密碼鍵盤、身份證/中鐵銀通卡二合一讀卡器、銀行卡讀寫器、憑條打印單元，以及其他輔助設備。鐵路綜合業(yè)務自助終端硬件組成如圖1所示。

（1）主控單元。主控單元是控制各模塊協(xié)調(diào)工作、進行數(shù)據(jù)處理的核心部件。通常采用工業(yè)級計算機，當遇到死機等異常情況時，可激活定時器自動重新啟動，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（2）觸摸顯示屏。終端觸摸顯示屏不僅可以向旅客展示信息，還可以與旅客進行人機互動，滿足旅客需求。

（3）二維碼掃描單元。鐵路車票上的二維碼是一種網(wǎng)格矩陣碼，采用 GB/T27766編制，存有乘車人及其席位等相關信息。自助終端內(nèi)置二維碼掃描單元，可以動態(tài)識別票面二維碼，減少流程，提

圖1 鐵路綜合業(yè)務自助終端硬件組成Fig.1 Hardware composition of integrated self-service terminals at railway stations

（4）密碼鍵盤。在自助終端上設有密碼鍵盤，主要用于銀行卡支付時輸入密碼，同時對輸入的密碼加密。

（5）身份證/中鐵銀通卡二合一讀卡器。自助終端內(nèi)置身份證/中鐵銀通卡二合一讀卡器，對旅客的身份證或中鐵銀通卡進行識別和認證，方便持有中鐵銀通卡的旅客快速乘車。

（6）銀行卡讀寫器。在自助終端上設有電動式讀寫卡器，該讀寫卡器符合銀行卡讀寫標準，接收銀行卡讀取其信息，確認合法身份后，再向應用服務器發(fā)起交易連接請求。

（7）憑條打印單元。憑條打印單元一般采用SDK通信接口的熱敏打印機，無人值守，可以統(tǒng)計打印憑條數(shù)量，監(jiān)控打印狀況，并及時反饋信息。

（8）其他輔助設備。其他輔助設備主要有信息提示牌、電源、機柜等。

1.2 終端軟件架構

鐵路客運綜合業(yè)務自助終端軟件架構與自助退票機相似[4]，包括主業(yè)務處理模塊 (MBP)、硬件管理模塊 (HC)、人機交互界面模塊 (GUI)、維護模塊(Backer)、啟動與監(jiān)控模塊 (StartUp)等，各個模塊以 MBP 為核心并各司其職。其中，主業(yè)務處理模塊是機內(nèi)的核心進程，通過套接字 (Socket) 與其他各模塊進行通信連接，負責管理與控制各個模塊，并與應用服務器雙向通信；人機交互界面模塊使用html+css+javaScript 編程技術，向旅客提供可視化的綜合操作界面；硬件管理模塊采用多線程設計，控制身份證/中鐵銀通卡二合一、二維碼掃描、打印憑條等單元，并將各單元間耦合系數(shù)降到最低；啟動與監(jiān)控模塊負責啟動機內(nèi)應用程序，并監(jiān)控機內(nèi)各軟件的運行狀態(tài)和重啟僵死進程；維護模塊包括硬件監(jiān)測、修改本地參數(shù)、自動報警等功能。鐵路客運綜合業(yè)務自助終端軟件架構如圖2所示。

圖2 鐵路客運綜合業(yè)務自助終端軟件架構圖Fig.2 Software framework of integrated self-service terminals at railway stations

1.3 鐵路客運綜合業(yè)務自助終端功能

鐵路客運綜合業(yè)務自助終端整合多種業(yè)務于一體，功能多樣，交互界面信息明確，通過簡單的操作步驟引導旅客自助完成業(yè)務需求。鐵路客運綜合業(yè)務自助終端功能如圖3所示。

鐵路客運綜合業(yè)務自助終端功能如下。

（1）乘意險購買。旅客在綜合業(yè)務自助終端界面上點擊“乘意險購買”按鍵，自助終端提示旅客將車票放置在二維碼掃描區(qū)，掃描單元掃描車票上的二維碼，經(jīng)過算法解碼將二維碼信息上傳至客票系統(tǒng)，查詢該車票信息和購保狀態(tài)，隨后將待購保的車票信息及購保須知、條款等顯示到自助終端界面上，旅客可以選擇支付寶或銀行卡完成乘意險支付，最后終端提示旅客購保成功并打印購保憑條。

圖3 鐵路客運綜合業(yè)務自助終端功能Fig.3 Functionalities of integrated self-service terminals at railway stations

（2）中鐵銀通卡取號。旅客在綜合業(yè)務自助終端界面上點擊“銀通卡取號”按鍵，終端向旅客展示車次、出發(fā)時間、到站、余票等信息，旅客選擇車次和所要到達的車站，根據(jù)界面提示信息在終端指定位置刷中鐵銀通卡，終端向檢票系統(tǒng)申請預留席位成功后，將席位信息顯示給旅客并自動打印席位憑條。

（3）席位變更查詢。旅客在綜合業(yè)務自助終端界面上點擊“席位變更查詢”按鍵，終端提示旅客刷車票或二代居民身份證：①如果選擇刷車票，二維碼掃描單元掃描車票上的二維碼，將信息上傳至客票系統(tǒng)并查詢，終端將返回的變更信息展示給旅客并打印憑條；②如果選擇刷二代居民身份證，身份證/中鐵銀通卡二合一讀卡器讀取身份證信息，將信息上傳至客票系統(tǒng)并查詢，終端將返回的變更信息展示給旅客并打印憑條。

（4）車站公告。旅客在綜合業(yè)務自助終端界面上點擊“車站公告”按鍵，終端調(diào)取鐵路局集團公司服務器數(shù)據(jù)庫，向旅客顯示車站動態(tài)信息。

（5）其他功能。其他功能包括打印憑條、維護、狀態(tài)監(jiān)測、與后臺通信、數(shù)據(jù)安全與管理、卡驗證等。

2 鐵路客運綜合業(yè)務自助終端關鍵技術

根據(jù)鐵路客運綜合業(yè)務自助終端功能，鐵路客運綜合業(yè)務自助終端基于 NW.js 開發(fā)桌面應用，并基于支付寶掃碼支付、動態(tài)調(diào)配算法、快速查詢等關鍵技術實現(xiàn)相應業(yè)務。

2.1 基于 NW.js 開發(fā)桌面應用

鐵路客運綜合業(yè)務自助終端在 Windows XP (32bit) 環(huán)境下基于 NW.js 開發(fā)了人機交互界面 (GUI)。NW.js 原名為 Node-WebKit，是 Node.js 與 Chromium技術的融合[5]，具有開源、高穩(wěn)定性等優(yōu)勢。NW.js 文件如圖4所示。NW.js 框架在啟動GUI 程序時，從 package.json 中讀取信息，package.json 是 GUI 的配置文件，其包含的“main”字段指明由 NW.js 打開的初始頁面，“window”中包含有隱藏導航欄、無邊框全屏顯示界面、任務欄顯示圖標等窗口屬性配置。鐵路客運綜合業(yè)務自助終端是開放的，出于安全性和發(fā)布的方便性考慮，將人機交互界面打包成獨立的桌面應用程序。

圖4 NW.js 文件Fig.4 NW.js files

2.2 支付寶掃碼技術

大力發(fā)展鐵路電子商務，對于提高鐵路服務質(zhì)量和經(jīng)營效益具有重要意義[6-7]。支付寶作為電子支付的主要方式之一，可以簡化旅客的支付手續(xù)。在此，旅客可以使用手機支付寶客戶端掃描綜合業(yè)務自助終端上訂單所生成的二維碼，完成支付操作。支付掃碼支付時序圖如圖5所示。其中終端主業(yè)務處理模塊向支付平臺申請掃碼支付請求，支付平臺通過套接字通信向終端主業(yè)務處理模塊發(fā)送含有支付信息的字符串，終端主業(yè)務處理模塊根據(jù)接收到的字符串生成二維碼圖片并定時監(jiān)測后臺支付狀態(tài)。同時，人機交互模塊通過指定的路徑獲取二維碼圖片并顯示。掃碼后，手機支付寶客戶端向支付寶后臺提交掃描二維碼鏈接，等待支付寶后臺返回需要旅客支付授權，旅客確認需支付的訂單金額，輸入支付密碼，完成支付。

圖5 支付掃碼支付時序圖Fig.5 Sequence diagram of alipay barcode payment

2.3 動態(tài)調(diào)配算法

通常持有中鐵銀通卡的旅客按照“先取號、再檢票、后乘車”的原則乘車。對于持中鐵銀通卡的旅客，客票系統(tǒng)需提前預留一定數(shù)量的“銀通卡”席位，再采用動態(tài)調(diào)配算法根據(jù)實際持中鐵銀通卡的旅客人數(shù)調(diào)整“銀通卡”席位數(shù)量。動態(tài)調(diào)配算法操作流程為：①初始階段，客票系統(tǒng)預留一定數(shù)量的“銀通卡”席位，供持卡旅客取號；②當“銀通卡”席位數(shù)量與實際旅客取號數(shù)量的差值等于檢票系統(tǒng)預設的閾值時，檢票系統(tǒng)自動從客票系統(tǒng)申請固定數(shù)額的可售席位數(shù)，供持銀通卡的旅客取號；③當客票系統(tǒng)的可售席位數(shù)小于檢票系統(tǒng)預設的閾值時，檢票系統(tǒng)動態(tài)獲取的席位數(shù)為可售的席位數(shù)；④當客票系統(tǒng)的可售席位數(shù)等于零時，檢票系統(tǒng)動態(tài)獲取的席位數(shù)為零。此后，檢票系統(tǒng)的席位數(shù)減少至零則禁止取號。通過動態(tài)調(diào)配算法可以減少人工操作，實現(xiàn)動態(tài)智能的銀通卡取號功能。

2.4 快速查詢技術

基于分布式內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，鐵路客運綜合業(yè)務自助終端實現(xiàn)了席位變更快速查詢。GemFire 是分布式內(nèi)存數(shù)據(jù)庫之一。作為一種在內(nèi)存中直接操作的數(shù)據(jù)庫，其讀寫速度比磁盤的高出幾個數(shù)量級。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫相比，GemFire 在數(shù)據(jù)緩存、并行操作方面也進行了相應的改進，使數(shù)據(jù)處理速度更快[8]。針對鐵路客票訂單系統(tǒng)數(shù)據(jù)海量、實時變化等特點，基于 GemFire，可以在自助終端刷身份證或掃描車票二維碼快速查詢席位變更信息，提高查詢效率。

3 結束語

為提高鐵路客運站運營效率，提升管理水平和服務質(zhì)量，將鐵路客運站的非常態(tài)零散業(yè)務整合于一體，研制了鐵路客運綜合業(yè)務自助終端。鐵路客運綜合業(yè)務自助終端各模塊分工明確、相互協(xié)作，運行流暢。通過自助方式不僅可以節(jié)約客運站人力資源成本，還可以節(jié)約物力和維護成本。目前，鐵路客運綜合業(yè)務自助終端在一些客運站已經(jīng)進行了相關試點工作，自助終端安全穩(wěn)定、操作便捷，效果明顯。隨著硬件配置的完善，以及軟件設計的優(yōu)化，鐵路客運綜合業(yè)務自助終端的功能和效率將進一步提升。

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