電子站臺票管理信息系統關鍵技術研究

常曾碩，張志強，劉文韜

(中國鐵道科學研究院 電子計算技術研究所，北京 100081)

電子站臺票管理信息系統關鍵技術研究

常曾碩，張志強，劉文韜

(中國鐵道科學研究院 電子計算技術研究所，北京 100081)

依據鐵路站臺票電子化管理的業務需求，結合客票系統的特點，采用新平臺、新技術，設計開發電子站臺票管理信息系統。文章研究新平臺下數據訪問接口、高并發調優、查詢統計算法優化、開源界面框架的使用及MVC架構設計等關鍵技術，實現了站臺票管理的自動化、智能化。系統提高了客運管理的效率，改善了車站運營的秩序。

電子站臺票；高并發調優；查詢統計算法優化

火車站站臺票（早期又稱月臺票），它是為了方便旅客到車站站臺上迎送親友而專門設置的票種。目前，全國各站都取消了收費站臺票，其原因有以下幾點：為了保障旅客安全；為了維護良好的乘車秩序；許多旅客對車站環境不了解，在運輸高峰時人員密集流動容易出現問題。

取消站臺票后，為放行接送老、幼、病、殘、孕的旅客進站，車站提供了愛心通道服務，為接送重點旅客人員開放專用通道進站。但是，這種方式目前存在一定的不便。接送站旅客需要先口述接送理由及困難，由進站口工作人員審核放行。進站后還要由值班主任開具憑條并蓋章后才允許進入站臺接送。工作強度、時間和人力成本較大，效率較低，接送旅客人員的體驗較差。而且越來越多的社會人員以接送站為名進入站臺，乘坐以短途往返動車為主的列車，使正常接送站人員及購票旅客的權益和安全受到損害，客運收入流失。為了提高愛心通道服務質量，降低人力成本，減少鐵路收入流失，有必要對愛心通道服務進行規范化、信息化管理。因此，開發電子站臺票管理信息系統對接送站業務進行全程電子化、信息化管控，優化接送站流程，改善旅客體驗很有必要。

1 系統調研及系統需求

為了更好地服務旅客，規范接送站流程，保障旅客權益和車站秩序，運輸局組織有關部門提出建設電子站臺票系統，并說明系統應具備為接送重點旅客人員開具紙質憑條，作為站區內停留、出站證明的基本功能。

在充分調研北京西客站、北京站的具體需求后，我們完成了電子站臺票管理信息系統設計工作，以旅客乘車記錄、接送站人員身份信息為基礎，實現接送站業務全流程電子化管理。同時將模型-視圖-控制器（MVC）架構、GemFire分布式緩存、線程池等新概念運用到系統中。

電子站臺票管理信息系統是對站臺票進行電子化管理的綜合系統，融合了客票系統現有的交易服務平臺、大數據平臺，實現了對不同數據節點存放數據的快速、高并發訪問；為操作員提供了旅客乘車信息查詢、接送站人員管理、重復接送站預警、黑名單預警、客流統計等功能；系統支持多款證件讀卡器、掃描槍、憑條打印設備并可實現動態切換；系統為接送站人員進出站提供含旅客乘車信息、候車信息、二維碼追溯信息的有效憑條，保證了進出站秩序的合理、可控。在北京西客站和北京站經過多次業務流程改進并試行數月后，系統達到了較好的管理效果。

2 系統設計

電子站臺票管理信息系統用于進站口、出站口及管理口，系統按權限劃分功能。進站口程序需要對存放于不同數據節點的旅客乘車信息實現高并發、高可用查詢，對進站人員進行黑名單校驗及重復接送站校驗，支持查詢結果憑條打印；出站口程序需掃描憑條上的二維碼，回溯進站信息，計算滯留時間，登記出站信息，從而形成進出站流程的閉環式管理；管理口程序支持接送站客流信息的查詢統計、黑名單維護、系統及設備維護功能，可以從總體上實現對進出站秩序的管控。

2.1 總體結構

電子站臺票管理信息系統采用C/S模式開發，前端基于.Net技術，采用MVC架構設計，界面層通過開源框架實現。系統通過交易服務平臺進行多節點交互訪問，連接分布式緩存GemFire子系統進行旅客乘車信息的快速檢索。在運輸高峰期自動轉為線程池遍歷線下節點方式進行旅客乘車信息的查詢，有效降低GemFire子系統運行壓力，提高系統整體穩定性。采用Sybase ASE用作數據存儲、統計分析，核心業務邏輯通過對現有客票接口進行算法優化或動態調優完成。此外，增加與電子站臺票“閉環式”管理相關的接口。系統總體結構如圖1所示。

該系統由進站終端、出站終端和管理終端3部分組成。其中，進站終端完成信息采集、旅客乘車信息查詢、進站人員信息登記、進站憑證打印功能；出站終端完成憑條掃碼、進站信息回溯、出站人員信息登記功能；管理終端可進行客流查詢統計、黑名單管理及參數下發功能。通過將業務分布在車站的各個窗口，系統實現了接送站信息電子化及人員進出站的閉環式管理。

圖1 系統總體結構圖

2.2 系統功能

以用戶、產品需求為導向，系統分為接送站信息維護、出站管理、接送站信息管理、設備管理和系統管理5部分。為車站提供旅客乘車信息查詢、憑證打印、黑名單人員管控、客流查詢統計、設備及系統參數配置等多項功能。融合了交易服務平臺和GemFire服務來實現多節點數據訪問和乘車信息的內存式檢索。系統功能模塊劃分如圖2所示。

3 系統主要流程介紹

電子站臺票管理信息系統作為取消收費站臺票后，接送站人員通過愛心通道進出車站的窗口，解決了依靠口述方式進站效率低、無憑證、不可控等諸多問題。有力保障了站內旅客乘車秩序和安全，減少鐵路運營的經濟損失。

系統主要流程包括數據訪問、設備控制、權限認證、接送站、出站及后臺管控。下面以接送站為例,描述人員進站接送旅客時系統的運行情況。

接送站流程是系統主流程之一，如圖3所示。操作員通過客票權限認證接口登錄系統后，選擇“按席位查詢乘車記錄”或“按身份查詢乘車記錄”。為減少操作員錄入工作量，系統會自動補足發站、日期、席別等信息。如查詢旅客乘車記錄成功，系統會進行“是否重復接送站”、“是否黑名單人員”的判斷，如有多人接送同一旅客、一人多次進站接送旅客的情況或發現黑名單人員，系統會警示操作員注意。對途經本站任一車次，在憑條打印界面，會自動顯示候車室及站臺位置并支持操作員修正。如果旅客確因特殊原因無法提供乘車人信息時，操作員可登記進站人員信息，打印手工憑條，這種方式同樣支持信息的追溯及出站登記功能。

圖2 系統功能構成圖

圖3 接送站流程圖

4 關鍵技術

4.1 MVC框架

電子站臺票管理信息系統采用.Net平臺MVC架構進行設計，各層之間通過業務接口進行訪問。數據交互、設備控制等均封裝成獨立模塊。整個系統的設計符合低耦合、高內聚特征，系統靈活性、可擴展性較高。

4.2 基于分布式緩存GemFire子系統快速查詢機制

GemFire是一個位于應用集群和后端數據源之間的高性能、分布式操作數據管理基礎架構。它提供了低延遲、高吞吐量的數據共享和事件分發功能。GemFire充分利用網絡中的內存和磁盤資源，形成一個實時的數據網格。

電子站臺票管理信息系統中旅客的乘車信息包含了旅客的實名制信息以及車次、發到站、席位等信息，分別存儲在不同的數據表中。對其查詢要求在接收前端請求后，快速從海量數據中索引結果。通過對一系列表索引的調整、存儲過程算法的優化以及對GemFire接口進行改造，系統最終實現了平均每條旅客乘車信息的查詢響應時間控制在2 s以內的核心需求，為窗口人員高效工作提供有力保障。

4.3 基于交易服務平臺子系 統的多節點訪問機制

交易服務平臺子系統，是用于連接導航管理、交易管理的中間件服務器，具有連接導航、交易控制、分布式數據訪問、數據庫壓力緩解等功能。從業務需求出發，交易服務平臺子系統的交易連接分為兩大部分：（1）上行連接交易，即從車站至地區中心，地區中心到鐵路總公司中心的連接交易；（2）下行連接交易，即從鐵路總公司中心至地區中心、地區中心至車站的連接交易。客票系統中，交易服務平臺子系統能將前臺應用的各種請求轉發到目的數據庫服務器，并將結果返回前臺程序。

電子站臺票管理信息系統中，各個功能模塊通過交易服務平臺子系統對不同節點、不同數據源進行交互訪問、數據透傳。同時，為適應對GemFire子系統的訪問，調整了與交易服務平臺子系統的相關接口。

4.4 采用線程池實現高并發訪問機制

線程池是一種多線程處理形式，處理過程中將任務添加到隊列，然后在創建線程后自動啟動這些任務。線程池線程都是后臺線程。每個線程都使用默認的堆棧大小，以默認的優先級運行，并處于多線程單元中。如果某個線程在托管代碼中空閑（如正在等待某個事件）,則線程池將插入另一個輔助線程來使所有處理器保持繁忙。如果所有線程池線程都始終保持繁忙，但隊列中包含掛起的工作，則線程池將在一段時間后創建另一個輔助線程。線程的數目永遠不會超過最大值，超過最大值的線程可以排隊，但他們要等到其他線程完成后才啟動。

在春運、暑運等系統壓力較大的時段，電子站臺票管理信息系統可自動轉為輪詢線下數據節點的方式完成旅客乘車信息的收集。系統訪問的線下節點通過存儲過程進行篩選。采用線程池方式，可同時支持20個節點的并發查詢工作。通過對大量旅客乘車信息的測試調優，系統實現了平均每條旅客乘車信息查詢響應時間控制在5 s以內的良好效果。線程池遍歷節點日志如圖4所示。

圖4 線程池遍歷節點日志

4.5 開源界面框架使用

系統采用開源控件實現界面布局，可實現像Visual Studio一樣的窗口停靠、拖拽等功能。可保存自定義布局為XML文件,可加載XML文件恢復布局。

系統菜單同樣通過開源控件實現，可以實現從XML文件動態加載菜單，將菜單信息保存為文件進行持久化。同時，還可在代碼中直接調用與菜單相關的接口進行操作。實現的界面效果如圖5所示。

圖5 系統界面圖

5 結束語

電子站臺票管理信息系統是站臺票管理的信息化工具，為車站實現對接送站信息的“閉環式”管理提供了有效手段，降低了車站工作人員對接送站人員管理的工作壓力，提高了工作效率。作為取消站臺票后的有效補充，系統較好地完成了維護進出站秩序，管理接送站信息等任務，為鐵路站臺票電子化業務平穩過渡提供了有力保障。

隨著客運業務管理信息化的不斷發展，可以將票證查驗、公安聯網審核、人流密集預警、候車信息維護等業務融合到系統中，擴展系統對現有設備類型的支持，提供更多的快捷功能，為鐵路信息化管理添磚加瓦。

[1]單杏花，劉相坤，朱建生.內存數據庫技術在客票系統中的應用研究[C].第五屆中國智能交通年會暨第六屆國際節能與新能源汽車創新發展論壇優秀論文集（上冊）—智能交通，2009.

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責任編輯陳 蓉

Key techniques of Electronic Platform Ticket Management Information System

CHANG Zengshuo, ZHANG Zhiqiang, LIU Wentao
( Institute of Computing Technologies, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China )

Based on the railway platform ticket electronic management of business requirements, combined with the characteristics of passenger ticket system, adopting the new platform, new technologies, it was designed and developed an Electronic Platform Ticket Management Information System. This article studied on key technologies such as data access interface, high concurrency tuning, query statistics algorithm optimization, the use of open source interface framework, MVC architecture design, and so on, implemented automatic and intelligent platform ticket management, enhanced the efficiency of the passenger transport management, improved the order of the station operation.

electronic platform ticket; high concurrency tuning; query statistics algorithm optimization

U293.2+2∶TP39

A

1005-8451（2016）12-0027-04

2016-05-25

中國鐵道科學研究院電子計算技術研究所基金項目（1552DZ1801）。

常曾碩，工程師；張志強，副研究員。