铁路客票系统云培训平台设计及应用

江 琳，张志强，贾 静，张以诚，胡晨阳

（1. 中国铁道科学研究院集团有限公司 电子计算技术研究所，北京 100081；2. 中铁程科技有限公司，北京 100081；3. 北京经纬信息技术公司，北京 100081）

中国铁路客票发售和预订系统（简称：客票系统）自1996 年建立至今，经历了从单机售票、地区中心售票到全国铁路联网售票，从窗口售票到电话订票、自动检票、验证检票、铁路12306 互联网售票系统（简称：12306 网站）、铁路售票App、站车交互等业务形式和内容更加丰富的转变。业务越来越丰富，不仅需要频繁地对客票系统进行系统升级，而且需要持续不断地对18 个铁路局集团公司和3000多个客运车站的一线工作人员进行业务和技术培训。由于客票系统主要用于铁路生产环境中，人员培训需要实际操作，而培训操作不能在生产环境中进行，因此，各铁路局集团公司和车站需要为员工业务培训搭建独立的、与生产环境一致的模拟环境进行集中培训。自行搭建模拟环境不仅需要硬件设备和网络设备的投入，而且与生产环境保持同步的工作量大，因而大部分的培训环境采用的是老版本，培训内容陈旧。

为解决客票系统培训环境与生产环境保持一致的问题，本文设计了客票系统云培训平台。该平台支持随时随地灵活开展业务培训，采用互联网接入、虚拟专用网络（VPN，Virtual Private Network）、协同联动等技术，具有响应快速、更新及时、互动高效、功能全面的特点。

1 架构设计

客票系统云培训平台由培训大数据、服务终端、智能模块组成，其架构如图1 所示。

图1 客票系统云培训平台架构

（1）培训大数据通过云支撑技术搭建了由培训云、关系型数据库服务和流式数据处理组成的结构。平台通过互联网获取海量培训知识，经过机器学习和关系型数据库的汇聚、整合和处理，部署和搭建数据处理平台，完成相关知识的储备，实现对终端的服务和支撑。

（2）服务终端为铁路局集团公司和车站业务提供12306 网站、铁路售票App、售票、退票、计划管理、数据维护、管理监控、应急管理等相关应用及业务服务。服务终端通过互联网获取培训大数据，通过VPN 通道和网络安全设备与智能模块进行应用连接[1]。

（3）智能模块是云培训平台数据支撑，通过监控模块、同步模块、修复模块实现培训系统与生产系统实时数据的同步，保持培训平台30 多个应用子系统的持续更新，支持线下售票、退票、改签、电子支付等铁路业务全流程模拟操作。

2 关键技术

2.1 互联网接入技术

客票系统云培训平台使用互联网接入技术，突破了客票系统培训需要专网和受地域影响的限制。18 个铁路局集团公司和3000 多个车站可通过互联网接入客票系统云培训平台，不受地理位置的约束，实现了远端用户对客票培训环境的访问[2]。

参加培训的用户需提交需求表，并使用openVPN客户端软件，按培训终端个数获取openVPN 客户端密钥。参加培训的用户通过VPN 建立安全虚拟通信管道，安装售票、退票、计划管理等终端模块和培训相关系统，通过测试培训终端连接到客票系统云培训平台的网络后，进行培训模块功能的联合测试。VPN 连接培训服务终端与培训智能模块，对客票系统新业务实时进行相关的模拟操作。云培训平台互联网接入流程如图2 所示。

图2 云培训平台互联网接入流程

2.2 VPN 技术

采用VPN 技术，通过云计算[3]把培训大数据及培训相关应用集中部署到共有云平台，通过搭建培训云、使用云关系型数据库、流式数据处理等服务工具，对全国铁路各个地区的培训进行统一管理，大幅降低了人力成本。

培训大数据为分布式计算架构，采用Hadoop的HBase 开源、面向列的存储系统，对存储的培训海量数据通过MySQL 的列式存储Infobright 进行分析和分类汇总，实现多系统的分布式加载、访问、处理和存储[4]。

（1）培训云包含与培训内容相关的知识云、与培训后考试相关的题库云、与系统运行相关的数据分析云。利用VPN 技术，把各类业务培训知识、考试题库、专业数据及各个子系统的应用程序集中部署到云端，通过堡垒机管理云服务器策略以保障平台的稳定性和安全性，并使用单向文件传送协议（FTP，File Transfer Protocol）服务传输文件到云服务器。

（2）云关系型数据库是基于云计算平台的在线关系型数据库服务，适合云培训分布式组织的扩展和支持决策，主要提供培训大数据的存储和管理，包括培训组织机构、培训用户权限、培训系统资源配置、培训基础数据管理、设备运行管理等，保证了培训数据的完整性和培训服务的独立性。

（3）流式数据处理主要负责培训服务的部署、分配和调度，包括培训资源的动态调整、资源释放。通过系统日志、服务报告、用户培训工单进行各个子系统培训业务的分发、转化和处置，统一更新培训服务和实时处置培训数据，打破传统的本地式培训资料存储和处置的地域限制。

2.3 培训系统与生产系统协同联动技术

在客票系统生产环境中，中国铁路集团有限公司（简称：国铁集团）部署了数据维护、管理监控等子系统；地区中心部署了计划管理系统等子系统；互联网数据中心部署了12306 网站和移动终端App；车站统部署了线下窗口售票、退票、改签、结账、检验票等相关子系统。为保证培训环境和生产环境的一致性，客票系统云培训平台通过培训系统与生产系统协同联动技术实现工作流监控、实时同步和自动修复，如表1 所示。

表1 培训系统与生产系统协同联动技术

（1）创建工作流监控规则，其中，监控规则分为轮询访问、任务访问和定时访问。工作流对客票各子系统按照不同需求在不同规定时间段进行定时、定期滚动执行监控，实时扫描监视应用版本，并对信息变化的数据进行记录和标识。

（2）当监控数据变化后，工作流依据生产环境应用或数据更新状况，识别信息变化标识后启动使用调度程序，使模拟环境保持在最新版本和更新状态。实时同步分为增量同步和全量同步两种模式，其中，增量同步只把生产环境的新增的数据导入模拟环境，全量同步需要把模拟环境的数据删除后从生产环境中导入。

（3）当发现异常数据时，工作流后台发送任务请求，对问题数据按预先定义的严重性级别，进行优先级排序及定时修复、重新生成或实时修复。

3 平台功能

3.1 互联网访问客票系统

客票系统云培训平台可以通过互联网访问和使用客票系统的30 多个子系统。提供售票业务实践操作，包括售票、退票、改签、线上和线下互售互退互签、打印购票行程信息单、打印报销凭证、结账、支付等客票业务，在脱离生产环境的情况下完成培训。

3.2 云培训管理

通过云培训管理对所有接入云培训的应用窗口和用户进行软件权限设置、参数配置、功能划分，为不同的用户提供不同的权限管理和功能[5]。

3.3 云培训学习平台

通过云培训平台共享培训资源，发布各种学习培训教材和技术培训课程。参加培训的人员可由培训管理员授权后组建学习专题讨论群，与其他学员进行学习交流。培训教师可在学习平台上授课、答疑、发布学习公告及学习资源，实现培训教师和学员的良性互动[6]。

3.4 云培训在线考试

培训管理员根据培训需求建立考试计划，安排考试时间、考试范围，通过培训大数据汇总题库模板，对考试人员进行在线考试。题库模板分为填空、判断、单选、多选、简答和问答共6 种题型，每类题库在汇总标注题目的难、中、易3 个等级，考题难度根据考试人员的答题错误率进行机器学习调整。客票系统云培训平台随机抽取出专题模块相关的考试题目形成试卷。学员根据培训管理员安排的考试，在线进行模拟考试或正式考试，平台自动记录学员的考试结果、错题本，以备学员对考试结构后续的持续学习和跟进。

4 应用实例

2021 年，客票系统云培训平台通过互联网为全路各个地区参加培训人员或参赛选手，共计800 多人进行各类业务技术培训和业务考试。经统计，2021年度客票系统云培训平台服务时长约2 912 h[7]，提供了高效、快速、稳定的培训和考试环境。操作人员体验良好，培训和考试进展顺利，获得了各级用户的认可和肯定。

5 结束语

客票系统云培训平台通过互联网接入、VPN、协同联动等关键技术，实现了客票系统培训自动化和智能管理，缓解了各个铁路局集团公司、客服中心和车站培训资源紧张的情况，为客票系统培训提供了高质量、自动化的技术支撑。未来，本文将对5G 移动通信技术与云渲染、微课模型互动学习进行研究，以实现客票系统培训智能化和全场景交互式实训的目标。