張 濤，閻志遠(yuǎn)，呂占民，李貝貝

（1.中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司 客運(yùn)部，北京 100844；2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081；3.中鐵程科技有限責(zé)任公司，北京 100081)

既有鐵路列車補(bǔ)票系統(tǒng)自2000 年開始全路投入使用，相關(guān)硬件設(shè)備由多家列車移動(dòng)補(bǔ)票終端廠商提供。隨著列車旅客升艙補(bǔ)票的需求日益增多，為彌補(bǔ)鐵路列車補(bǔ)票系統(tǒng)離線補(bǔ)票時(shí)有席位而無法申請(qǐng)的不足，2015 年開始列車移動(dòng)補(bǔ)票終端通過客運(yùn)站車無線交互平臺(tái)通道，安全接入客票系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)席位申請(qǐng)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)補(bǔ)票功能并全路推廣，但此時(shí)的相關(guān)軟件依然由列車移動(dòng)補(bǔ)票終端廠商各自研發(fā)，應(yīng)用流程、數(shù)據(jù)格式、業(yè)務(wù)管理等不統(tǒng)一的問題較為突出?；诖耍?019 年鐵路列車補(bǔ)票系統(tǒng)更名為鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)并試點(diǎn)上線，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等多方面的統(tǒng)一與應(yīng)用。通過分析既有鐵路列車補(bǔ)票系統(tǒng)，針對(duì)鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化及演進(jìn)過程，逐一解析系統(tǒng)總體架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、功能設(shè)計(jì)以及關(guān)鍵技術(shù)等，從而為鐵路智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供參考。

1 既有鐵路列車補(bǔ)票系統(tǒng)分析

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

既有鐵路列車補(bǔ)票系統(tǒng)包括列車移動(dòng)補(bǔ)票終端所配屬的系統(tǒng)與地面管理系統(tǒng)2 部分[1]。列車移動(dòng)補(bǔ)票終端所配屬的系統(tǒng)的運(yùn)行，依托地面管理系統(tǒng)生成的基礎(chǔ)文件信息。乘務(wù)人員出乘前，需要通過數(shù)據(jù)線將補(bǔ)票數(shù)據(jù)下載到手持終端，實(shí)現(xiàn)離線業(yè)務(wù)操作，通過自動(dòng)事由分析和票價(jià)計(jì)算，完成列車補(bǔ)票作業(yè)；退乘時(shí)以數(shù)據(jù)線拷貝方式，將存根、日志等補(bǔ)票終端作業(yè)數(shù)據(jù)，回傳到地面管理機(jī)，通過地面服務(wù)程序?qū)I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)一步完成統(tǒng)計(jì)與結(jié)賬等。地面管理系統(tǒng)基于客戶/服務(wù)器模式的數(shù)據(jù)庫(kù)，完成客運(yùn)段定義、窗口定義、車次定義、操作員定義等管理監(jiān)控功能，以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)定義維護(hù)、作業(yè)終端交互、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接口上報(bào)等綜合管理功能。

既有鐵路列車補(bǔ)票系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1 所示，因各鐵路局集團(tuán)公司不同客運(yùn)段存在網(wǎng)絡(luò)差異，鐵路列車補(bǔ)票系統(tǒng)又可區(qū)分為局域網(wǎng)版和單機(jī)版，區(qū)分的原則主要在于，列車移動(dòng)補(bǔ)票終端的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器與地面管理應(yīng)用是否進(jìn)行拆分部署。實(shí)現(xiàn)拆分部署的局域網(wǎng)版列車補(bǔ)票系統(tǒng)，在客運(yùn)段機(jī)房部署了列車補(bǔ)票數(shù)據(jù)庫(kù)，列車移動(dòng)補(bǔ)票終端通過上聯(lián)地面管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在客運(yùn)段的集中管理，而單機(jī)版列車補(bǔ)票系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和地面管理應(yīng)用部署于同一臺(tái)服務(wù)器。

圖1 既有鐵路列車補(bǔ)票系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.1 System architecture of existing ticketing system after boarding

1.2 應(yīng)用功能

列車補(bǔ)票系統(tǒng)的應(yīng)用功能，根據(jù)列車移動(dòng)補(bǔ)票終端與地面管理2 部分進(jìn)行區(qū)分。

（1）列車移動(dòng)補(bǔ)票終端，主要功能是根據(jù)旅客補(bǔ)票需求，完成車上補(bǔ)票作業(yè)，其使用流程為：①班組出乘前，在列車移動(dòng)補(bǔ)票終端上同步地面系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、班組數(shù)據(jù)、車次數(shù)據(jù)以及票價(jià)里程數(shù)據(jù)；②出乘后登錄補(bǔ)票系統(tǒng)，校驗(yàn)擔(dān)當(dāng)車次，開始補(bǔ)票作業(yè)；③班組整個(gè)交路擔(dān)當(dāng)完畢后，回到補(bǔ)票地面站點(diǎn)，由地面系統(tǒng)操作員將補(bǔ)票存根上傳至補(bǔ)票數(shù)據(jù)庫(kù)，核對(duì)票款無誤后打印車內(nèi)補(bǔ)票移交報(bào)告，班組簽字后完成整個(gè)交路的補(bǔ)票作業(yè)。

（2）地面管理，主要實(shí)現(xiàn)列車移動(dòng)補(bǔ)票終端數(shù)據(jù)的同步與接收，生成車內(nèi)補(bǔ)票移交報(bào)告，按車次、班組進(jìn)行日進(jìn)款匯總，核對(duì)后生成財(cái)收、統(tǒng)計(jì)等系統(tǒng)接口文件至接口服務(wù)器，主要業(yè)務(wù)功能為：①基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)，即實(shí)現(xiàn)單位(地區(qū))、車隊(duì)、乘務(wù)組、補(bǔ)票員、列車移動(dòng)補(bǔ)票終端、車次派班、擔(dān)當(dāng)車次、班組計(jì)劃、工號(hào)卡、列車長(zhǎng)定義、線路定義等數(shù)據(jù)維護(hù)功能；②車次數(shù)據(jù)維護(hù)，即實(shí)現(xiàn)客票系統(tǒng)車次數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、停靠站維護(hù)、里程票價(jià)維護(hù)、空調(diào)特征維護(hù)等功能；③列車移動(dòng)補(bǔ)票終端數(shù)據(jù)同步，即實(shí)現(xiàn)列車移動(dòng)補(bǔ)票終端程序更新、車次數(shù)據(jù)下載、存根數(shù)據(jù)上傳、工號(hào)卡寫入等功能；④報(bào)表統(tǒng)計(jì)：實(shí)現(xiàn)車內(nèi)補(bǔ)票移交報(bào)告、月旬匯總等各類財(cái)務(wù)收入、發(fā)送人數(shù)等報(bào)表統(tǒng)計(jì)功能，報(bào)表分為全路統(tǒng)一報(bào)表、鐵路局報(bào)表和客運(yùn)段報(bào)表3 類；⑤接口文件生成：根據(jù)補(bǔ)票存根數(shù)據(jù)，生成財(cái)收、統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)接口文件，與鐵路局集團(tuán)公司財(cái)收、統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

1.3 問題剖析

受限于系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)條件和硬件技術(shù)，隨著應(yīng)用范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大，鐵路列車補(bǔ)票系統(tǒng)的使用體驗(yàn)不佳愈加突出，系統(tǒng)與硬件維護(hù)成本逐步增大，主要存在以下不足。

（1）軟件不統(tǒng)一。列車移動(dòng)補(bǔ)票終端軟件及地面管理軟件為不同廠家研制，軟件功能有所差異，遇有計(jì)費(fèi)、業(yè)務(wù)規(guī)定變動(dòng)、新業(yè)務(wù)功能增加等情況時(shí)，軟件研發(fā)完成時(shí)間不統(tǒng)一，升級(jí)難度較大，不能適應(yīng)業(yè)務(wù)快速調(diào)整的需求。

（2）網(wǎng)絡(luò)不統(tǒng)一。列車補(bǔ)票系統(tǒng)的地面部分在各客運(yùn)段分別部署，采用局域網(wǎng)方式或單機(jī)方式運(yùn)行，沒有全路統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)無法集中存儲(chǔ)，不能進(jìn)行數(shù)據(jù)共享和傳輸，數(shù)據(jù)交換使用手工拷貝方式進(jìn)行，數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

（3）數(shù)據(jù)不統(tǒng)一。目前各廠家編制的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不一致，列車移動(dòng)補(bǔ)票終端上傳的補(bǔ)票存根分散存儲(chǔ)在各列車補(bǔ)票地面管理系統(tǒng)中，不便于補(bǔ)票數(shù)據(jù)的電子報(bào)表生成和深入分析，而且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在客運(yùn)段數(shù)據(jù)庫(kù)或單機(jī)系統(tǒng)上，數(shù)據(jù)損壞丟失風(fēng)險(xiǎn)高。

（4）管理不統(tǒng)一。列車補(bǔ)票系統(tǒng)的地面部分用戶權(quán)限由客運(yùn)段各自管理，沒有納入到鐵路客票系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，鐵路局集團(tuán)公司未能對(duì)系統(tǒng)操作員進(jìn)行權(quán)限管理和操作監(jiān)控，沒有對(duì)地面系統(tǒng)操作情況和數(shù)據(jù)進(jìn)行審計(jì)，不能滿足安全管理要求。

既有鐵路列車補(bǔ)票系統(tǒng)存在的問題，給列車補(bǔ)票工作帶來了諸多不便，同時(shí)，原有系統(tǒng)設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已經(jīng)不能適應(yīng)日益增長(zhǎng)的旅客補(bǔ)票多樣化及快速上線新業(yè)務(wù)的需求，需要研究鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)，為列車提供線上線下協(xié)同、全路一體化的補(bǔ)票服務(wù)。

2 鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)設(shè)計(jì)與構(gòu)建

針對(duì)上述問題，鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)對(duì)外以滿足旅客多樣化、人性化的服務(wù)需求為目標(biāo)，對(duì)內(nèi)以提高補(bǔ)票業(yè)務(wù)管理水平、優(yōu)化系統(tǒng)等需求為方向，從總體架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、功能設(shè)計(jì)等多個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)與構(gòu)建。

2.1 鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)總體架構(gòu)

鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2 所示。鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)由列車移動(dòng)補(bǔ)票終端、列車補(bǔ)票管理終端、列車補(bǔ)票數(shù)據(jù)庫(kù)與服務(wù)以及列車補(bǔ)票接口服務(wù)4 部分組成，在列車、車站/客運(yùn)段、鐵路局集團(tuán)公司和中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“國(guó)鐵集團(tuán)”)分別部署。

圖2 鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)總體架構(gòu)Fig.2 Overall architecture of unified ticketing system after boarding

列車移動(dòng)補(bǔ)票終端通過運(yùn)營(yíng)商移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)或鐵路GSM-R 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，以無線專網(wǎng)形式，集中接入站車無線交互系統(tǒng)，進(jìn)行統(tǒng)一安全認(rèn)證，通過站車安全通道[2]訪問國(guó)鐵集團(tuán)級(jí)鐵路客票網(wǎng)的列車補(bǔ)票接口服務(wù)，實(shí)現(xiàn)余票查詢、席位補(bǔ)簽、聯(lián)網(wǎng)補(bǔ)票等功能。地面管理的列車移動(dòng)補(bǔ)票終端通過數(shù)據(jù)線或藍(lán)牙方式，連接至列車補(bǔ)票管理終端進(jìn)行存根上傳、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)下載等數(shù)據(jù)同步操作。

列車補(bǔ)票管理終端部署在客運(yùn)段各地面站點(diǎn)，通過鐵路客票網(wǎng)有線方式集中接入鐵路客票系統(tǒng)，統(tǒng)一管理設(shè)備終端和用戶權(quán)限。經(jīng)路局級(jí)管理監(jiān)控授權(quán)后，各客運(yùn)段管理人員通過列車補(bǔ)票管理終端對(duì)歸屬列車補(bǔ)票人員、設(shè)備、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理和處理；列車補(bǔ)票管理終端通過鐵路客票網(wǎng)連接至路局級(jí)列車補(bǔ)票服務(wù)，將各列車移動(dòng)補(bǔ)票終端的存根、日志等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)上傳至路局級(jí)列車補(bǔ)票數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)完成基礎(chǔ)字典、票價(jià)等數(shù)據(jù)的同步下載。

列車補(bǔ)票數(shù)據(jù)庫(kù)與服務(wù)在路局客票中心部署，實(shí)現(xiàn)鐵路局集團(tuán)公司列車補(bǔ)票業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)接口等功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與鐵路局集團(tuán)公司財(cái)收、統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，補(bǔ)票存根等數(shù)據(jù)傳輸至路局營(yíng)銷系統(tǒng)，通過國(guó)鐵集團(tuán)、路局級(jí)營(yíng)銷系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)列車補(bǔ)票業(yè)務(wù)的營(yíng)銷分析和決策支持。

列車補(bǔ)票接口服務(wù)部署在國(guó)鐵集團(tuán)級(jí)客票系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)列車移動(dòng)補(bǔ)票終端權(quán)限認(rèn)證、車次?？空鞠螺d、票價(jià)表下載、余票信息查詢、車次席位庫(kù)信息查詢、席位申請(qǐng)、席位取消等功能。

2.2 鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)的地面部分部署在鐵路客票網(wǎng)，對(duì)外信息交互涉及客運(yùn)站車無線交互網(wǎng)(以下簡(jiǎn)稱“鐵路站車網(wǎng)”)和鐵路辦公網(wǎng)，鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3 所示，系統(tǒng)通過安全平臺(tái)實(shí)現(xiàn)鐵路客票網(wǎng)與鐵路站車網(wǎng)、鐵路辦公網(wǎng)之間的信息安全交互。

圖3 鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)Fig.3 Network architecture of unified ticketing system after boarding

（1）鐵路客票網(wǎng)。鐵路客票網(wǎng)為列車統(tǒng)一補(bǔ)票的地面管理提供接入服務(wù)，地面管理系統(tǒng)基于鐵路客票網(wǎng)提供存根上傳、數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)維護(hù)、報(bào)表查看等功能。

（2）鐵路辦公網(wǎng)。鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)通過安全隔離系統(tǒng)，與位于鐵路辦公網(wǎng)的數(shù)據(jù)接口服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)接口文件傳輸。

（3）鐵路站車網(wǎng)。鐵路站車網(wǎng)為列車補(bǔ)票移動(dòng)終端提供無線接入服務(wù)，使用移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)或鐵路GSM-R 網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)由客運(yùn)站車無線交互系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)列車補(bǔ)票聯(lián)網(wǎng)席位申請(qǐng)和聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)下載。

2.3 鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

2.3.1 系統(tǒng)總體工作流程

鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)的功能體系按照“以旅客為中心，為運(yùn)營(yíng)做支撐”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。面向列車旅客，列車補(bǔ)票人員根據(jù)旅客補(bǔ)票需求，按無原票、本列票、非本列票[3]、公免探親等各類事由進(jìn)行補(bǔ)票作業(yè)；面向管理用戶，列車補(bǔ)票地面管理人員通過權(quán)限管理、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)管理、存根管理、報(bào)表管理、數(shù)據(jù)接口文件管理等功能，對(duì)補(bǔ)票業(yè)務(wù)全流程進(jìn)行管理。鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)總體工作流程如圖4 所示。

圖4 鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)總體流程Fig.4 Overall workflow of unified ticketing system after boarding

2.3.2 地面管理功能

鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)地面管理由路局中心補(bǔ)票數(shù)據(jù)庫(kù)、路局管理監(jiān)控、列車統(tǒng)一補(bǔ)票服務(wù)和列車補(bǔ)票管理終端組成，鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)地面管理功能圖如圖5 所示。

圖5 鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)地面管理功能圖Fig.5 Function of ground management in unified ticketing system after boarding

列車補(bǔ)票數(shù)據(jù)庫(kù)集中部署在鐵路局客票系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，存儲(chǔ)鐵路局列車補(bǔ)票業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)。列車補(bǔ)票地面管理終端部署在鐵路局集團(tuán)公司和客運(yùn)段，通過客票網(wǎng)接入客票系統(tǒng)，終端和用戶權(quán)限納入客票系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。各客運(yùn)段管理人員通過列車補(bǔ)票地面終端對(duì)歸屬列車補(bǔ)票人員、設(shè)備、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理和處理，形成列車統(tǒng)一補(bǔ)票服務(wù)。

2.3.3 列車移動(dòng)補(bǔ)票終端功能

列車移動(dòng)補(bǔ)票終端的主要功能是根據(jù)旅客補(bǔ)票需求進(jìn)行車上補(bǔ)票作業(yè)，聯(lián)網(wǎng)申請(qǐng)席位以及聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)更新。

（1）車上補(bǔ)票作業(yè)功能。車上補(bǔ)票作業(yè)功能主要包括無原票、變更座席、越站、越站變席、減價(jià)不符、越席、空調(diào)加快、非本車票、公免簽證、車

票補(bǔ)簽、列車掛失補(bǔ)等各種補(bǔ)票業(yè)務(wù)辦理以及電子支付功能。

（2）聯(lián)網(wǎng)席位申請(qǐng)功能。由于目前大部分列車實(shí)行全程席位共用和復(fù)用，列車上空閑席位無法直接進(jìn)行補(bǔ)票，在造成車上席位浪費(fèi)的同時(shí)，也容易引起車上有補(bǔ)票需求旅客的不滿。列車移動(dòng)補(bǔ)票終端聯(lián)網(wǎng)申請(qǐng)席位功能使用列車移動(dòng)補(bǔ)票終端，通過藍(lán)牙/數(shù)據(jù)線連接至站車無線交互設(shè)備，實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)申請(qǐng)票庫(kù)席位，并通過移動(dòng)補(bǔ)票終端打印有席車票，提高席位的利用率和旅客滿意度。

（3）聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)更新。為方便旅客出行，各鐵路局集團(tuán)公司根據(jù)客流預(yù)測(cè)新增臨客開行的情況越來越普遍，隨著“一日一圖”和浮動(dòng)票價(jià)[4]的推廣，列車運(yùn)行圖和票價(jià)的變化愈加頻繁，班組出乘途中擔(dān)當(dāng)交路車次基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和票價(jià)變化情況越來越多，原有出乘前從地面系統(tǒng)導(dǎo)入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的方式已不適應(yīng)客票和補(bǔ)票業(yè)務(wù)的要求。列車移動(dòng)補(bǔ)票終端通過藍(lán)牙或數(shù)據(jù)線連接至站車無線交互設(shè)備，聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行車次數(shù)據(jù)更新及票價(jià)文件更新，實(shí)時(shí)下載臨客開行數(shù)據(jù)和最新票價(jià)文件，保持列車移動(dòng)補(bǔ)票終端數(shù)據(jù)與客票系統(tǒng)數(shù)據(jù)一致。

3 鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 數(shù)據(jù)安全技術(shù)

列車移動(dòng)補(bǔ)票終端由操作人員在列車上使用，存在設(shè)備丟失與數(shù)據(jù)被修改的風(fēng)險(xiǎn)，如果數(shù)據(jù)安全措施考慮不周全，會(huì)給人為數(shù)據(jù)造假提供可乘之機(jī)。針對(duì)潛在的安全隱患包括修改存根數(shù)據(jù)、非授權(quán)人員操作、數(shù)據(jù)傳輸過程中被破壞等，系統(tǒng)設(shè)計(jì)上做充分的考慮，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)票終端安全管控、補(bǔ)票應(yīng)用安全加固、數(shù)據(jù)安全傳輸隧道、存根數(shù)據(jù)雙寫備份、存根數(shù)據(jù)加密校驗(yàn)[5]等措施，有力保障列車移動(dòng)補(bǔ)票終端工作期間機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)的安全。

（1）終端安全管控。列車移動(dòng)補(bǔ)票終端系統(tǒng)自帶補(bǔ)票終端安全管控軟件，可對(duì)移動(dòng)終端進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)設(shè)備全生命周期管理，如遠(yuǎn)程鎖定、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)擦除等。設(shè)備只允許指定證書簽名的應(yīng)用進(jìn)行軟件安裝與運(yùn)行，設(shè)備開機(jī)后即進(jìn)入鐵路定制的系統(tǒng)安全桌面，進(jìn)行用戶認(rèn)證后方可啟動(dòng)補(bǔ)票軟件，系統(tǒng)空閑時(shí)自動(dòng)進(jìn)入鎖屏狀態(tài)。

（2）應(yīng)用安全加固。列車補(bǔ)票應(yīng)用實(shí)現(xiàn)多方面的安全加固，比如通過對(duì)補(bǔ)票終端應(yīng)用APP 中的DEX 文件進(jìn)行抽取，實(shí)現(xiàn)整體加解密及動(dòng)態(tài)還原；對(duì)應(yīng)用so 文件進(jìn)行加殼、防止動(dòng)態(tài)調(diào)試以及簽名效驗(yàn)等。加固后的應(yīng)用終端程序可實(shí)現(xiàn)防逆向分析、防二次打包、動(dòng)態(tài)防調(diào)試、防進(jìn)程注入等功能。

（3）數(shù)據(jù)安全傳輸隧道。數(shù)據(jù)傳輸隧道加密，采用高度安全的加密算法，周期性更新通信臨時(shí)密鑰，保證通信密鑰的安全性；通信報(bào)文使用臨時(shí)密鑰簽名，中間層無法篡改，接收端靜默丟棄異常請(qǐng)求；請(qǐng)求包中帶有防重放因子，使用之前的正確請(qǐng)求消息并向隧道重放請(qǐng)求。數(shù)據(jù)傳輸隧道建立過程如圖6 所示。

圖6 數(shù)據(jù)安全傳輸隧道建立過程Fig.6 Process of establishing secure data transmission channel

在移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商APN/VPDN 連接建立的情況下，列車移動(dòng)補(bǔ)票終端發(fā)送加密連接請(qǐng)求。安全接入系統(tǒng)會(huì)根據(jù)終端發(fā)送請(qǐng)求中攜帶的用戶數(shù)字證書信息與系統(tǒng)中的證書列表比對(duì)，進(jìn)行身份認(rèn)證，身份認(rèn)證通過后進(jìn)行會(huì)話密鑰協(xié)商（確定彼此的公鑰、私鑰），更新每次會(huì)話密鑰，基于國(guó)密算法建立端到端加密隧道，打通終端與移動(dòng)安全接入平臺(tái)中接口服務(wù)器之間的補(bǔ)票信息交互。

（4）補(bǔ)票存根雙寫備份。補(bǔ)票存根記錄時(shí)，不僅寫到列車移動(dòng)補(bǔ)票終端內(nèi)置存儲(chǔ)，還寫到外置的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡。雙存根數(shù)據(jù)采用不同的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行存儲(chǔ)，并可進(jìn)行相互校驗(yàn)，同時(shí)可防止單份存根被修改后的反向拷貝。不具備存根雙寫條件時(shí)，列車移動(dòng)補(bǔ)票終端將報(bào)錯(cuò)并停止工作。

（5）存根數(shù)據(jù)讀寫加密校驗(yàn)。存根記錄時(shí)，有嚴(yán)格的檢驗(yàn)碼進(jìn)行整行數(shù)據(jù)加密，外置存儲(chǔ)卡上的存根信息與內(nèi)置存儲(chǔ)卷上的信息被校驗(yàn)是否一致，同時(shí)對(duì)文件的修改時(shí)間進(jìn)行校驗(yàn)。

3.2 補(bǔ)票票價(jià)計(jì)算

鐵路列車移動(dòng)補(bǔ)票的票價(jià)受國(guó)家鐵路票價(jià)、地方鐵路票價(jià)、浮動(dòng)票價(jià)及管內(nèi)自定義票價(jià)等多種路段或時(shí)間段票價(jià)的影響，為實(shí)現(xiàn)全路售補(bǔ)票票價(jià)的統(tǒng)一，基于鐵路客票系統(tǒng)的補(bǔ)票票價(jià)計(jì)算在路局級(jí)包含了分段計(jì)價(jià)機(jī)制、多種浮動(dòng)機(jī)制、票價(jià)交路機(jī)制以及轉(zhuǎn)移計(jì)價(jià)機(jī)制等多種算法[6]，根據(jù)列車車次定義計(jì)算出車次的站間票價(jià)表，列車移動(dòng)補(bǔ)票終端根據(jù)站間票價(jià)表查詢售票票價(jià)，再根據(jù)補(bǔ)票事由、手續(xù)費(fèi)等不同規(guī)則計(jì)算出應(yīng)收票價(jià)。

（1）站間票價(jià)表個(gè)數(shù)。根據(jù)計(jì)價(jià)日期、車次查詢出列車運(yùn)行圖數(shù)據(jù)，結(jié)合列車的?？空?、席位類別，可計(jì)算出的列車站間票價(jià)表數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。列車移動(dòng)補(bǔ)票的票種共有全價(jià)票、兒童票、學(xué)生票和殘疾軍人票4 類，站間票價(jià)表個(gè)數(shù)計(jì)算公式如下。

式中：P為列車站間票價(jià)個(gè)數(shù)，個(gè)；n為某車次對(duì)應(yīng)的?？空緜€(gè)數(shù)，個(gè)；m為席位類別數(shù)，個(gè)。

（1）站間票價(jià)表被計(jì)算出后將保存至路局級(jí)列車補(bǔ)票數(shù)據(jù)庫(kù)，以便列車移動(dòng)補(bǔ)票終端下載使用。

（2）應(yīng)收票價(jià)計(jì)算。假設(shè)某車次有A，B，C，D 共4 個(gè)?？空荆每脱a(bǔ)票發(fā)站為A，到站為C，票價(jià)表中該發(fā)到站間二等座成人票票價(jià)為P1元，商務(wù)座成人票票價(jià)為P2元，補(bǔ)票手續(xù)費(fèi)2 元。無原票補(bǔ)二等座的應(yīng)收票價(jià)為(P1+ 2)元，有二等座原票補(bǔ)商務(wù)座應(yīng)收票價(jià)為(P2-P1+ 2)元。

3.3 交易完整性技術(shù)

在列車高速運(yùn)行以及鐵路沿線復(fù)雜地理?xiàng)l件下，列車移動(dòng)補(bǔ)票終端與地面管理之間的網(wǎng)絡(luò)連接，時(shí)常會(huì)有不穩(wěn)定的情況發(fā)生，為保證列車移動(dòng)補(bǔ)票系統(tǒng)的交易完整性，設(shè)計(jì)應(yīng)用基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和UDP 協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸控制協(xié)議[7]，該協(xié)議充分考慮到列車運(yùn)行速度快、無線信號(hào)不穩(wěn)定、無線傳輸速率較低等特點(diǎn)，采用數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)分片、斷點(diǎn)續(xù)傳等技術(shù)，以超時(shí)控制和協(xié)調(diào)指令為手段，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用任務(wù)的閉合管理，保證列車移動(dòng)補(bǔ)票系統(tǒng)交易的一致性和完整性。

除了在數(shù)據(jù)通信層保障交易完整性外，還通過改進(jìn)應(yīng)用層控制來保證數(shù)據(jù)交易的完整性。列車移動(dòng)補(bǔ)票終端聯(lián)網(wǎng)申請(qǐng)席位時(shí)先發(fā)席位申請(qǐng)指令，此時(shí)客票系統(tǒng)會(huì)暫時(shí)鎖定席位，如果列車移動(dòng)補(bǔ)票終端在5 min 內(nèi)未發(fā)送席位確認(rèn)指令，客票系統(tǒng)會(huì)主動(dòng)釋放暫時(shí)鎖定的席位，從而避免席位浪費(fèi)。列車移動(dòng)補(bǔ)票終端只有在收到返回的席位確認(rèn)指令信息后，才可以打印車票。如果存在未完成的交易，新的交易將不被允許，交易完整性得以保障。

4 結(jié)束語(yǔ)

鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)因其全新的界面、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與接口、統(tǒng)一的業(yè)務(wù)功能、完善的操作流程與管理等特點(diǎn)，不僅整合鐵路客運(yùn)系統(tǒng)相關(guān)資源，也為列車提供全路一體化的列車協(xié)同補(bǔ)票服務(wù)，逐步滿足旅客多樣化的補(bǔ)票需求，自2019 年開展試點(diǎn)后，正加速向全路推廣。目前全路高速鐵路和大部分普速列車售票系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)電子客票[8]，完成列車車票由紙質(zhì)車票向電子客票的轉(zhuǎn)換，但是列車補(bǔ)票相關(guān)業(yè)務(wù)仍在采用紙質(zhì)車票，未來需在鐵路列車統(tǒng)一補(bǔ)票系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)列車補(bǔ)票存根進(jìn)行電子票化改造，實(shí)現(xiàn)電子客票一證通行的目標(biāo)。