王腾霄

（中国铁道科学研究院 电子计算技术研究所 ，北京 100081）

铁路多功能自动售票系统的设计与实现

王腾霄

（中国铁道科学研究院 电子计算技术研究所 ，北京 100081）

本文分析铁路多功能售票系统的功能需求，设计了该系统的网络结构、软件结构和硬件模块，设计并实现了系统的主界面、维护界面、管理系统，探讨了其部署及管理模式，解决了在现有铁路标准自动售票程序下，数据保密、网络隔离、硬件共用等技术难点。

自动售票系统；双网卡；多种支付平台；硬件共用

随着铁路售票模式的拓展，传统的车站窗口售票模式已经不能满足旅客随时随地的购票需要，以互联网为售票渠道的售票量逐渐增多。但是高峰期车站取票仍需耗费较长时间，因此自动售票系统也开始离开车站，逐渐走入社区、商场、医院等人流密集的地段，方便人们随时买票及取互联网订票的需求。

社区里已经有许多社区便民金融服务终端提供便民服务，例如大家熟知的拉卡拉等，各银行也推出了各自的缴费服务功能。

站外自动售票系统推广过程中，由于该系统可以极大地方便群众，提升政府和铁路部门的声誉，因而在各地都能得到政府机构、银行及铁路总公司的大力支持。但是，站外自动售票系统却面临着成本问题，往往因为地租、网络、用电等费用高昂而使运营企业面临很大压力。因此在站外自动售票系统中引入多种经营模式迫在眉睫。

与此同时，社区便民金融服务终端的经营也开始陷入困境。由于每个终端都需要占用相应场地和人员管理，加之互联网金融的冲击，单一的金融服务盈利空间已经越来越小[1]。

通过系统集成将自动售票功能与社区便民金融服务终端结合起来，可方便管理，节约场地，为群众带来很大方便，同时，以火车票为主要业务载体的铁路多功能自动售票设备进入社区、商场、医院等地，更容易吸引客流，给设备经营企业带来更高经济效益。

1 项目需求及目标

多功能铁路售票系统可集成售票、互联网换票以及现有各类便民支付系统提供的服务功能，包括：手机充值，天然气及电费充值，购飞机票，购买保险，彩票充值，移动、联通选号等。本项目系中国铁道科学研究院电子所与某多种支付平台结合，该平台目前经营各种便民业务，与各大通信运营商、部分航空公司及部分保险公司、燃气、水电等公司有技术接口，已开展上述大多数业务。具体的需求如下：

（1）售票及互联网换票功能取自自动售票系统软件，支付采用银行卡支付来完成。自动售票软件为中国铁道科学研究院电子计算技术研究所开发的全路统一的标准软件，不可修改[3]。

（2）其余多种支付功能来自某多种支付平台的现有功能。该多种支付平台的核心内容不做修改，但是对外接口、界面可做少量修改，以融合铁路自动售票软件。

（3）自动售票软件与多种支付平台软件核心交易间无任何通信和干扰，数据相互间保密，两大软件间灵活切换。

（4）同一套硬件系统可被平台和铁路软件调用，运行数据相互间不受影响。

（5）项目内包含远程监控系统，由管理员远程监控设备运行情况，使设备支持无人值守。

（6）现场维护采用前屏维护方式，售票维护与平台维护功能相互间切换自如，退出、恢复操作及关机机制完备，维护数据相互保密。

（7）设备硬件符合《中华人民共和国铁道行业标准》（TBT 3277.2-2011 第2部分：自动售票机）的要求[1]。软件符合铁路新一代客票系统总体技术方案的要求[4]。

2 技术方案

2.1 网络拓扑设计

图1展示了多功能铁路售票系统的网络拓扑。多功能铁路售票系统采取双网卡方式，公网接入交换机后，一块网卡通过铁路网络安全模块接入公网，由网络安全模块建立管道接入安全服务器，随后跳转进入铁路网络，同时该模块也起到了防火墙和杀毒的功能[4]。而交换机上引出的另一根公网网线则直接接入另一块网卡，通过VPN方式连入某多种支付平台网络。

2.2 软件结构设计

图2展示了多功能铁路售票系统的软件结构。

图1 网络拓扑图

图2 软件结构图

本系统分别作为某平台终端和铁路售票窗口，在主控程序层中登录，进入该平台网络以及铁路售票系统内，各自管理本终端的权限。同时，主控程序也负责界面切换、返回等功能。主程序采用C++编写。

多功能铁路售票系统通过双密钥系统，提供刷银行卡支付各种交易功能，包含铁路手续费结账及设备交易结算的功能。其中，铁路自动售票的票款及手续费直接进入铁路总公司结算中心，而其余交易产生的金额进入某平台账户。支付功能采用动态库模式，可以被某平台现有各功能灵活调用，不影响现有流程。

管理系统为BS模式，由管理员远程监控设备总体运行情况，例如，当前运行状态、故障日志等，做到有故障实时了解情况、方便派人处理，同时还可以远程控制设备，进行开机、关机等操作，进行各种交易查询等。主要功能分为用户及权限管理、终端设备管理、交易数据查询统计共3个模块。

硬件驱动采用金融服务扩展规范（XFS，Extensions for Financial Services）协议编写，提高设备业务的可扩展兼容性，同时XFS协议也支持使用完硬件即释放使用权[5]，这样从底层保证了一套硬件不会被两套软件同时调用起来。

当设备故障时，机器提供维护模式，维护界面内可以测试、检修硬件，查询最近交易记录，方便处理故障。同时，在维护模式内还可以对本软件进行重启、关机和关闭等操作。

2.3 硬件模块设计

多功能铁路售票系统的硬件模块是在中国铁道科学研究院电子计算技术研究所站外小型非现金自动售票机的基础上，根据新增功能需要，添加新的硬件模块，主要以多功能读卡器为主，用以支持燃气、水电等交易。

图3给出了多功能铁路售票机的外观尺寸图。该设备主要硬件模块包括：银联读卡器、密码键盘、触摸屏、二合一身份证读卡器、IO模块、凭条打印机、发票打印机、UPS电源、铁路磁介质制票机及辅助设备、铁路网络安全代理设备、多功能IC卡读卡器等[6]。其中，铁路自动售票功能使用除多功能IC卡读卡器外的全部模块，而多种支付平台则根据业务，使用触摸屏、二合一身份证读卡器、凭条打印机、多功能IC卡读卡器、银联读卡器、密码键盘等。设备高1 565 mm，宽550 mm，深800 mm，上方预留广告屏接口，可加装多媒体广告屏。

图3 多功能铁路售票机

3 软件功能与实现

3.1 主界面程序

初始化主界面前，首先初始化网络，建立连接，根据服务器对该台设备的权限分配，下载功能列表，实现动态功能配置和加载。该台终端未分配的功能，界面上相应的按钮不可用。

多功能铁路售票系统的主界面如图4所示。

图4 系统主界面

除售票外的其余功能均通过主界面上的按钮调用某平台的功能实现。执行结束后，返回主界面。这些功能均被封装为函数，各自序列号作为输入参数，当旅客点击按钮时根据参数调用相应功能界面。最终所有多种支付平台软件和主界面的通信，均被封装为动态库。

当系统需要加入新功能时，旧功能和售票程序无需修改，仅在该界面上稍作调整，增加或更改按钮图标，通过修改参数即可方便地接入新功能，增加了设备的兼容性。

3.2 自动售票功能

当设备启动时，自动售票程序先于整体程序初始化，在此过程中初始化相关硬件。初始化结束后被主界面利用钩子程序捕捉进程，并隐藏起来。此时平台程序再进行启动、登录后台和初始化相关硬件，完成后进入主界面。

当旅客在主界面点击自动售票按钮，设备切换进入自动售票界面后，可提供常见的售票和取票服务，并可提供手续费发票。图5显示了铁路自动售票系统的主界面。

图5 自动售票系统主界面

当操作完毕或中断后，主程序自动切换回主界面。

3.3 维护功能

自动售票统一软件提供现场维护功能，包括运营数据处理、状态及日志查询、硬件维护等，涵盖了现场运营及维护人员的绝大多数操作，无需重新开发。对于票务维护，只需要激活此程序即可实现。

对于多种支付平台程序的现场维护，这里提供硬件维护测试、平台交易数据查询等功能，这些维护数据独立于售票维护数据，同时也需要在打开设备维护门后激活，关闭维护门后退出。

对于上述需求，当维护门被打开并且操作员输入工号登录成功后，进入多种支付平台维护界面（简称：主维界面）。主维界面提供硬件基本操作的底层接口功能测试，例如：各设备的复位、初始化，以及凭条打印测试、方便基本硬件维护的需求。主维界面还可查询最近10条操作记录及最近5条交易记录。以方便维护人员现场检查故障，为受困顾客解决问题。还提供各种维护操作后退出维护返回主界面、重启程序（自动售票程序不受影响）、关闭程序等功能。返回主界面功能将销毁主维界面、登陆界面等模态对话框。

主维界面提供“售票维护”按钮。当维护人员进入此界面后，点此按钮，则调用售票维护程序，弹出自动售票的backer维护登录框，进入售票维护。

当售票维护结束后，按照自动售票维护的日常流程，点击退出后关闭后门。系统检测到关闭后门后，恢复交易。

3.4 管理系统

管理系统为BS模式，由管理员远程监控设备总体运行情况。该系统包括用户层、业务层、系统支持层和应用支持层。

用户层用来管理用户，是系统使用的入口。业务层作为系统核心部分，由多个逻辑元素组成，通过合理的条目、页面和菜单来运算、处理交易数据及管理设备状态。系统支持层由.Net Framework、Oracle数据库和操作系统构成，应用支持层则包含了核心的业务规则和信息共享平台[7]。数据库架设于单独的管理服务器上，与多种支付平台的平台核心主机分开，确保管理程序故障情况下，铁路多功能售票系统可正常使用。

4 关键技术及难点

4.1 网络隔离及数据保密

该设备同时运行在公网及客票网上，需同时接入两套网络且相互不受干扰。

设备的一条网线接入互联网管控器，再接入互联网。另一条直接接入互联网。配置两套IP，一套根据虚拟专用网（VPN，Virtual Private Network）管道的要求配置并连接进入某平台网络。另一套为客票IP，通过铁路网络安全管控器将公网IP转化为铁路内网IP[8]。安全措施通过铁路网络安全管控器来保证，同时，该管控器也从硬件上保证了数据安全。

自动售票软件未做修改，某多种支付平台软件核心部分也未作修改，二者间无数据通信，因此从软件上做到数据保密。

4.2 硬件共用技术

由于自动售票系统软件为全路统一软件，不可更改。且自动售票程序为独占式，会一直占用硬件，因此需要通过修改硬件驱动来支持两套程序各自调用硬件，不相互影响。

XFS是经欧洲标准化委员会/信息系统标准化委员会（CEN/ISSS）专题研究组环境下编制的，CEN/ XFS标准的关键部分就是定义了一套应用程序编程接口（API，Application Programming Interface）、相应的串行外设接口（SPI，Serial Peripheral Interface）和支持服务，为基于Windows的应用提供对金融设备的访问[9]。

本设备的银行卡读卡器、密码键盘、凭条打印设备、IO设备、流水打印机、智能电源、身份证设备等，均在XFS下有对应的软件规范，多种支付平台的硬件驱动即在此基础上编写。而另一方面，根据铁路标准接口规范的要求，对银行卡读卡器、密码键盘、凭条打印设备、IO设备，在XFS基础上再做一次封装。通过在同一协议下的两套不同封装，最终达到硬件共用的要求。

5 结束语

该系统经过调试以及多方面共同测试，目前已经进行了试用，设备运行稳定，即将大规模推广。

铁路多功能售票系统提高了支付平台网点的经济效益。同时网点客流量也明显增加，对原有金融业务也有极大促进。原网点的平台系统操作员也被解放出来，可以进行其余业务。未来，本系统还可以将主程序逻辑与界面分离开，采用flash界面，提高美观度，方便界面修改和流程优化，满足不同客户对于界面的不同要求。

系统主程序和自动售票程序基本无耦合，因此根据不同合作方的要求，本系统可以方便地集成不同厂商和不同功能。硬件设备可与中国铁道科学研究院电子计算技术研究所全国标准版小型非现金自动售票机通用，可方便快速地生产、调试和推广。

铁路多功能铁路售票系统用途广，成本低，占地小，一机多用，有着广阔的市场空间和未来，必将为人们的生活带来更多的便捷。

[1]中华人民共和国铁道部.TBT 3277.2-2011 中华人民共和国铁道行业标准 [S].北京：中国铁道出版社，2011，5.

[2]詹 翔.没有场景就没有支付—拉卡拉困境及转型案例分析[J].上海百货，2015（8）：3-4.

[3]朱建生，单杏花，周亮瑾，等.中国铁路客票发售和预订系统5.0版的研究与实现[J].中国铁道科学，2006，27（6）：97-103.

[4]朱建生.新一代客票系统总体技术方案的研究 [J].铁路计算机应用，2012，21（6）：1-6.

[5]朱欣荣.银行前置系统的模块化设计与优化[D].上海：复旦大学，2011：31-32，44-47.

[6]孙 晶，刘承亮，崔昕鑫.铁路国有资本监管系统的设计与实现[J].铁路计算机应用，2015，24（7）：32-33.

[7]李士达，张家峰，王腾霄.铁路旅客自动取票系统的设计与实现[J].铁路计算机应用，2013，22（2）：21-23.

责任编辑 杨琍明

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

中国铁道科学研究院电子计算技术研究所基金项目（DZYF15-02）。

王腾霄，助理研究员。