铁路检票系统二代居民身份证检票研究与实现

李 政，化小刚，苏建飞

（中铁程科技有限责任公司，北京 100081）

铁路检票系统二代居民身份证检票研究与实现

李 政，化小刚，苏建飞

（中铁程科技有限责任公司，北京 100081）

随着高速铁路的发展，越来越多旅客使用二代居民身份证（用二代居民身份证购买的票被称为“电子票”）检票进站，针对电子票检票，将详细阐述以下几个问题：客票数据库电子票怎么到检票库；闸机如何检电子票；退票或者自动机取票后控制权的转移；考虑网络故障情况下，电子票检票原则；系统如何解决铁路局大集中时身份证检票的效率；12306网售电子票的止售时间缩短到30 min，如何把电子票在2 min中内从客票数据库下载到检票数据库。

检票系统；电子票检票；二代证检票

随着高速铁路的发展，在闸机上直接刷二代居民身份证（简称：二代证）检票的需求越来越多，特别是二代证实名制购票为二代证检票带来极大便利。铁路总公司从2011年开始研究开发二代证检票功能，在京沪线上首次试用，随后在广州铁路局、南昌铁路局、武汉铁路局等地推广使用。

旅客从12306网站使用二代证实名购票，在闸机上刷二代证过闸机，闸机验证日期、车次、二代证的有效性确定是否放行旅客。在12306网站购票后将旅客的相关信息记录在铁路总公司的电子票数据库，用二代证购买的票被称为“电子票”，旅客可以在自动售票机或者窗口直接换票，也可以直接在闸机上刷二代证检票。为了保证电子票数据库的安全和闸机检电子票的实时性和效率，采用中间接口隔离电子票数据库和铁路局（大站）的检票库，接口将电子票准时高效地下载到检票数据库，闸机通过查询检票数据库完成检票任务，并将检票结果分别通知检票数据库和电子票数据库。

1 电子票总体业务分析

1.1 电子票业务流程

在列车开检前约定的时间内，检票系统通过铁路客票系统接口服务（TRSIS）获取电子票控制权到检票库。当列车开检后，旅客在闸机上刷身份证，闸机系统将二代证信息发送给自动检票系统，自动检票系统在本地的电子票库中进行查找该电子票，找到后由检票系统通知闸机，闸机开门放行旅客。然后闸机再次通知检票系统，改写检票数据库中该电子票的记录为已检，防止身份证二次作业。同时，通过TRSIS服务标记电子票数据库该电子票已检，保证二代证完整的交易流程。如果旅客网上购票后退改签或者换票，客票系统通过连接交易管理服务（CTMS）从检票系统收回电子票控制权。电子业务流程如图1所示。

图1 电子票业务流程图

1.2 电子票业务要求

部分铁路局代管数十个站的检票服务，每个时刻都有大量的列车检票，特别现在互联网售出的票越来越多，如何合理高效的下载电子票是必须要考虑的问题。既要保证数据及时下载，也要考虑到尽量减少冗余的数据，同时要考虑铁路局或者大站出现网络故障不能正常下载电子票的情况，所以针对上述问题制定了下载电子票的规则。

电子票分下载进站、出站电子票，进站电子票分为预取电子票和获得控制权电子票。

预取电子票是为了防止在网络出现异常后，控制权数据没有获得，可以用预取的数据做应急检票这一需求设计的。规则定义发车前2 h第1次下载，然后每隔30 min获取1次，在发车前1 h内每隔15 min下载1次，直到开车前30 min开始下载控制权数据，不再下载预取数据了。

获取控制权电子票是在发车前30 min开始第1次下载，并且检查该车次该站是否止售。如果第1次没有获得控制权数据，每隔2 min再次申请下载电子票数据，直到第1次获得电子票数据。在列车开始检票前2 min增量下载电子票控制权数据，以后每隔2 min增量下载，直到列车开车前10 min停止下载。获取控制权数据后，预取的数据将标记为无效数据。

出站电子票发车前2 h 第1次下载，每隔30 min获取1次，在发车前1 h内每隔15 min下载1次。如果多个站在一台检票服务器上代管，出站电子票只保留一个站，旅客持电子票可提前下车出站。

以上涉及到的具体时间在检票系统里可以修改，以上数据也是经过线上运行经验总结的参数。

1.3 电子票控制权转移

电子票控制权在列车开检前下载到检票数据库，那么旅客在网上、窗口做退、改、签，在自动售票设备上换票都要从检票库里回收控制权。电子票的控制权状态的转移涉及到退改签、换票、检票，所以电子票的控制权转移是电子票非常重要的环节。

检票系统通过新一代交易接口服务（NGTIS）或TRSIS向客票系统发起获取电子票的控制权限请求，客票系统根据电子票规则，将符合控制权规则的结果集提交给检票系统。客票系统根据退改签、换票业务需求，通过接口服务CTMS向检票系统提出收回控制权请求。闸机检票后检票系统提交电子票状态，在检票库标记电子票状态。

2 实现电子票检票方案

2.1 高效电子票系统技术研究

电子票库多达13个节点，电子票按一定规则均匀分在每个节点上，设置一个TRSIS与每个电子票库节点对应，对检票系统提供统一的下载服务。TRSIS设置节点命令组，实现对各个电子票数据库的访问。检票系统需要轮巡节点命令组号（例如：进站检票获取电子票数据0x22 0x32 0x42 0x52 0x62…，），向TRSIS请求电子票数据，以获得完整的车次电子票信息，获取电子票控制权；电子票数据接口对电子票数据增加节点与库名标识字段，检票系统根据节点与库名标识向指定TRSIS发通知，实现检票状态同步以及检票系统下载状态消息通知。客票系统通过CTMS服务，根据电子票的节点信息导向到相应的检票库，收回电子票控制权。铁路局与大站检票服务节点，统一定义，保证CTMS可以定位检票库。电子票逻辑结构如图2所示。

2.2 电子票服务程序部署

每个铁路局部署一个或者多个TRSIS程序，负责本路局所辖的电子票下载；每个局中心或者独立大站部署一个或者多个NGTIS程序负责和TRSIS通信下载电子票到检票数据库。

图2 电子票逻辑结构图

NGTIS程序根据检票数据库的输出车次，定时向TRSIS申请下载电子票，TRSIS从电子票数据库读取数据后返给NGTIS，然后NGTIS写到检票数据库里。

根据客票库多节点特征，检票系统按照站码，车次，节点为下载电子票的条件，这样某个站、车次、节点取到电子票后在一定时间内不再重复请求，这样减少数据冗余，提高网络性能，保证了程序的高效。

考虑到控制权数据的时效性，程序在设计上区分预取电子票、获取控制权、下载出站电子票，不同类型采用不同的下载周期。程序设定电子票队列多级优先级，处理线程池优先处理高优先队列。保证控制权对列的优先级最高，在2 min内完成电子票数据的下载，而预取和出站数据依次降低优先级并延长下载周期。

2.3 电子票检票过程

（1)使用二代证通过闸机时，闸机提供车次、乘车日期、站内码、闸机编号和二代证号码向自动交易管理服务（ATMS）发起客票查询申请；（2）ATMS服务程序查询检票数据库，将查询结果返回给闸机；（3）闸机根据收到的电子票信息判断是否开门，如果开门闸机通知ATMS在检票库做标记；（4）闸机开门后，ATMS将电子检票标记通知NGTIS程序；（5）NGTIS通知TRSIS程序在客票数据库做检票标记。

闸机和ATMS通信采用半长连接的Socket通信模式，采用统一的消息传输机制，在进行数据交互前需要对设备进行校验，保证数据的一致和安全。NGTIS和TRSIS采用Socket短连接，NGTIS首先获得TRSIS的OperID来验证服务的合法性，每次NGTIS的请求将以此OperID作为有效标示。OperID动态生成，有时效性。

2.4 闸机检电子票的工作原理

AG为自动检票闸机，刷二代证检票主要在AG与ATMS之间通信进行；NGTIS是ATMS与TRSIS之间的数据通信接口。对二代证检票业务来说，NGTIS向检票系统提供实时的电子票更新信息；哈希（Hash）表为电子票在检票系统中的内存数据，内容与数据库中一致；检票库中拥有电子客票所有信息。电子票信息、检票状态标志的更新均会同步到检票库中。电子票检票原理如图3所示。

图3 电子票检票原理图

2.4.1 自动检票机功能结构

自动检票机功能结构如图4所示。

图4 自动检票机功能结构图

2.4.2 运行参数接收模块

该模块负责接收从自动检票系统服务器下达的自动检票机运行参数。自动检票机运行参数包括：允许通过的票种；需要进行告警提示的票种；允许通过的席别；检票数据保存周期；自动检票机编码；自动检票机所属车站编码（站内码）。

自动检票机在开机启动时，该模块：（1）查询自动检票系统服务器是否有新的运行参数未下载，如果有，则下载该参数。该功能属于运行参数接收模块主动从自动检票系统服务器获取数据的情况。（2）进入侦听状态，等候自动检票系统服务器下传数据。通过该功能，自动检票系统服务器可随时主动向自动检票机下传新的运行参数。

2.4.3 时钟同步客户端模块

该模块负责与自动检票系统服务器进行本地时间校对，采用网络时间协议（NTP）完成。

2.4.4 检票日计划接收模块

该模块负责从自动检票系统服务器接收新的检票日计划。检票日计划的具体内容如下：计划类型、车次、乘车日期、检票日期、开检时间、停检时间、车次停靠站、相对运行天数。

自动检票机在开机启动时，该模块：（1）查询自动检票系统服务器是否有新的检票日计划未下载，如果有，则下载该检票日计划。该模块属于检票日计划接收模块主动从自动检票系统服务器获取数据情况。（2）进入侦听状态，等候自动检票系统服务器下传数据。通过该功能，自动检票系统服务器可随时主动向自动检票机下传新的检票日计划。

2.4.5 进/出站检票模块

根据检票日计划检查电子票的有效性，如果通过，则在检票数据库中写入检票标志。

进站/出站电子票检票模块，进站需要单独判断控制权，出站不需要判断控制权，其他处理一致。

2.4.6 控制命令接收模块

从自动检票系统服务器接收控制命令，然后根据控制命令进行相应的动作，包括紧急模式、维修模式、暂停检票、软关闭自动检票机等功能。

2.4.7 设备状态信息采集模块

采集自动检票机各个模块的状态信息并上传到自动检票系统服务器，包括磁读写模块、通行控制模块、通行检测模块等。

2.4.8 软件升级模块

当自动检票系统服务器需要对自动检票机进行软件升级时，自动检票机首先判断自动检票系统服务器传来的版本号，如果比自动检票机现有的软件版本高，则接收从自动检票系统服务器传来的最新程序，并在系统空闲或在收到升级命令时替换旧程序。

2.4.9 数据结构

电子客票采用二级Hash表。

第1级Hash表存储开检的各个车次，Hash冲突采用链表形式处理。

第2级Hash表存储各车次下面的所有电子客票，Hash冲突同样采用链表形式处理。

以沪宁线28个站，车上座位为1 000为例，最坏情况下该趟列车的电子客票数为28 000。通过Hash表查询效率可以比链表结构提高100倍以上。

Hash计算函数采用Times33。该算法比较简单高效，实测情况下，2 999条数据，冲突不超过7，且各个bucket分布比较均匀。

3 电子票系统部署及使用情况

目前，已有16个铁路局开通电子票检票功能，其中，上海铁路局电子票日均检票量为5万3千多张、广铁集团日均检票量为4.9万多张、南昌铁路局日均检票量为4.7万多张，全路日均检票量约35万多张。

4 结束语

使用二代证检票是既方便又经济的出行方式，电子票未来可能完全代替纸质票。使用电子票可以减少纸质票成本，减少车站窗口售票压力，也可以降低购买闸机成本，为各铁路局降低了营运成本，提高了运行效率。同时也节约了旅客时间，改善旅客的出行体验。改进和完善二代证检票系统的功能，提高二代证检票效率，加强二代证检票的安全，更加合理地规划电子票系统的架构是我们进一步研究的方向和实现的目标。

[1]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）.

[2]刘 琳，吴国英，刘小杰，等.第二代居民身份证阅读器原理和应用 [J].警察技术,2004（5）：30-32.

[3]王 成,史天运,蒋秋华.基于RFID技术的高速铁路自动检票系统研发[C].深圳：第五届中国智能交通年会优秀论文集，2009：266-273.

责任编辑 徐侃春

Second-generation ID Card checking technology in Railway Fare Collection System

LI Zheng,HUA Xiaogang,SU Jianfei
( China Rails Travel Technology,Co.Ltd.,Beijing 100081,China)

With the rapid development of High-speed Railway,more and more passengers use the e-ticket(ticket brought with Second-generation ID Card was called e-ticket) to check into the railway station.This article introduced the following aspects of e-ticket checking:how to transfer the e-ticket from electronic ticket database to Automatic Fare Collection(AFC) System,how to check e-ticket,how to transfer the control state when ticket is refunded in 12306 Website or printed from TVM,the e-ticket checking rules in the case of network failure,how to keep checking effciency with the centralized deployment in railway administration,how to download the e-ticket into AFC System in 2 minutes because the time of stopping the e-ticket is shortened to 30 minutes in 12306 Website.

Automatic Fare Collection(AFC) System;e-ticket checking;Second-generation ID Card checking

U293.2∶TP39

A

1005-8451（2016）02-0020-04

2015-06-09

李 政，工程师；化小刚，工程师。