鐵路客票系統云培訓平臺設計及應用

江 琳，張志強，賈 靜，張以誠，胡晨陽

（1. 中國鐵道科學研究院集團有限公司 電子計算技術研究所，北京 100081；2. 中鐵程科技有限公司，北京 100081；3. 北京經緯信息技術公司，北京 100081）

中國鐵路客票發售和預訂系統（簡稱：客票系統）自1996 年建立至今，經歷了從單機售票、地區中心售票到全國鐵路聯網售票，從窗口售票到電話訂票、自動檢票、驗證檢票、鐵路12306 互聯網售票系統（簡稱：12306 網站）、鐵路售票App、站車交互等業務形式和內容更加豐富的轉變。業務越來越豐富，不僅需要頻繁地對客票系統進行系統升級，而且需要持續不斷地對18 個鐵路局集團公司和3000多個客運車站的一線工作人員進行業務和技術培訓。由于客票系統主要用于鐵路生產環境中，人員培訓需要實際操作，而培訓操作不能在生產環境中進行，因此，各鐵路局集團公司和車站需要為員工業務培訓搭建獨立的、與生產環境一致的模擬環境進行集中培訓。自行搭建模擬環境不僅需要硬件設備和網絡設備的投入，而且與生產環境保持同步的工作量大，因而大部分的培訓環境采用的是老版本，培訓內容陳舊。

為解決客票系統培訓環境與生產環境保持一致的問題，本文設計了客票系統云培訓平臺。該平臺支持隨時隨地靈活開展業務培訓，采用互聯網接入、虛擬專用網絡（VPN，Virtual Private Network）、協同聯動等技術，具有響應快速、更新及時、互動高效、功能全面的特點。

1 架構設計

客票系統云培訓平臺由培訓大數據、服務終端、智能模塊組成，其架構如圖1 所示。

圖1 客票系統云培訓平臺架構

（1）培訓大數據通過云支撐技術搭建了由培訓云、關系型數據庫服務和流式數據處理組成的結構。平臺通過互聯網獲取海量培訓知識，經過機器學習和關系型數據庫的匯聚、整合和處理，部署和搭建數據處理平臺，完成相關知識的儲備，實現對終端的服務和支撐。

（2）服務終端為鐵路局集團公司和車站業務提供12306 網站、鐵路售票App、售票、退票、計劃管理、數據維護、管理監控、應急管理等相關應用及業務服務。服務終端通過互聯網獲取培訓大數據，通過VPN 通道和網絡安全設備與智能模塊進行應用連接[1]。

（3）智能模塊是云培訓平臺數據支撐，通過監控模塊、同步模塊、修復模塊實現培訓系統與生產系統實時數據的同步，保持培訓平臺30 多個應用子系統的持續更新，支持線下售票、退票、改簽、電子支付等鐵路業務全流程模擬操作。

2 關鍵技術

2.1 互聯網接入技術

客票系統云培訓平臺使用互聯網接入技術，突破了客票系統培訓需要專網和受地域影響的限制。18 個鐵路局集團公司和3000 多個車站可通過互聯網接入客票系統云培訓平臺，不受地理位置的約束，實現了遠端用戶對客票培訓環境的訪問[2]。

參加培訓的用戶需提交需求表，并使用openVPN客戶端軟件，按培訓終端個數獲取openVPN 客戶端密鑰。參加培訓的用戶通過VPN 建立安全虛擬通信管道，安裝售票、退票、計劃管理等終端模塊和培訓相關系統，通過測試培訓終端連接到客票系統云培訓平臺的網絡后，進行培訓模塊功能的聯合測試。VPN 連接培訓服務終端與培訓智能模塊，對客票系統新業務實時進行相關的模擬操作。云培訓平臺互聯網接入流程如圖2 所示。

圖2 云培訓平臺互聯網接入流程

2.2 VPN 技術

采用VPN 技術，通過云計算[3]把培訓大數據及培訓相關應用集中部署到共有云平臺，通過搭建培訓云、使用云關系型數據庫、流式數據處理等服務工具，對全國鐵路各個地區的培訓進行統一管理，大幅降低了人力成本。

培訓大數據為分布式計算架構，采用Hadoop的HBase 開源、面向列的存儲系統，對存儲的培訓海量數據通過MySQL 的列式存儲Infobright 進行分析和分類匯總，實現多系統的分布式加載、訪問、處理和存儲[4]。

（1）培訓云包含與培訓內容相關的知識云、與培訓后考試相關的題庫云、與系統運行相關的數據分析云。利用VPN 技術，把各類業務培訓知識、考試題庫、專業數據及各個子系統的應用程序集中部署到云端，通過堡壘機管理云服務器策略以保障平臺的穩定性和安全性，并使用單向文件傳送協議（FTP，File Transfer Protocol）服務傳輸文件到云服務器。

（2）云關系型數據庫是基于云計算平臺的在線關系型數據庫服務，適合云培訓分布式組織的擴展和支持決策，主要提供培訓大數據的存儲和管理，包括培訓組織機構、培訓用戶權限、培訓系統資源配置、培訓基礎數據管理、設備運行管理等，保證了培訓數據的完整性和培訓服務的獨立性。

（3）流式數據處理主要負責培訓服務的部署、分配和調度，包括培訓資源的動態調整、資源釋放。通過系統日志、服務報告、用戶培訓工單進行各個子系統培訓業務的分發、轉化和處置，統一更新培訓服務和實時處置培訓數據，打破傳統的本地式培訓資料存儲和處置的地域限制。

2.3 培訓系統與生產系統協同聯動技術

在客票系統生產環境中，中國鐵路集團有限公司（簡稱：國鐵集團）部署了數據維護、管理監控等子系統；地區中心部署了計劃管理系統等子系統；互聯網數據中心部署了12306 網站和移動終端App；車站統部署了線下窗口售票、退票、改簽、結賬、檢驗票等相關子系統。為保證培訓環境和生產環境的一致性，客票系統云培訓平臺通過培訓系統與生產系統協同聯動技術實現工作流監控、實時同步和自動修復，如表1 所示。

表1 培訓系統與生產系統協同聯動技術

（1）創建工作流監控規則，其中，監控規則分為輪詢訪問、任務訪問和定時訪問。工作流對客票各子系統按照不同需求在不同規定時間段進行定時、定期滾動執行監控，實時掃描監視應用版本，并對信息變化的數據進行記錄和標識。

（2）當監控數據變化后，工作流依據生產環境應用或數據更新狀況，識別信息變化標識后啟動使用調度程序，使模擬環境保持在最新版本和更新狀態。實時同步分為增量同步和全量同步兩種模式，其中，增量同步只把生產環境的新增的數據導入模擬環境，全量同步需要把模擬環境的數據刪除后從生產環境中導入。

（3）當發現異常數據時，工作流后臺發送任務請求，對問題數據按預先定義的嚴重性級別，進行優先級排序及定時修復、重新生成或實時修復。

3 平臺功能

3.1 互聯網訪問客票系統

客票系統云培訓平臺可以通過互聯網訪問和使用客票系統的30 多個子系統。提供售票業務實踐操作，包括售票、退票、改簽、線上和線下互售互退互簽、打印購票行程信息單、打印報銷憑證、結賬、支付等客票業務，在脫離生產環境的情況下完成培訓。

3.2 云培訓管理

通過云培訓管理對所有接入云培訓的應用窗口和用戶進行軟件權限設置、參數配置、功能劃分，為不同的用戶提供不同的權限管理和功能[5]。

3.3 云培訓學習平臺

通過云培訓平臺共享培訓資源，發布各種學習培訓教材和技術培訓課程。參加培訓的人員可由培訓管理員授權后組建學習專題討論群，與其他學員進行學習交流。培訓教師可在學習平臺上授課、答疑、發布學習公告及學習資源，實現培訓教師和學員的良性互動[6]。

3.4 云培訓在線考試

培訓管理員根據培訓需求建立考試計劃，安排考試時間、考試范圍，通過培訓大數據匯總題庫模板，對考試人員進行在線考試。題庫模板分為填空、判斷、單選、多選、簡答和問答共6 種題型，每類題庫在匯總標注題目的難、中、易3 個等級，考題難度根據考試人員的答題錯誤率進行機器學習調整。客票系統云培訓平臺隨機抽取出專題模塊相關的考試題目形成試卷。學員根據培訓管理員安排的考試，在線進行模擬考試或正式考試，平臺自動記錄學員的考試結果、錯題本，以備學員對考試結構后續的持續學習和跟進。

4 應用實例

2021 年，客票系統云培訓平臺通過互聯網為全路各個地區參加培訓人員或參賽選手，共計800 多人進行各類業務技術培訓和業務考試。經統計，2021年度客票系統云培訓平臺服務時長約2 912 h[7]，提供了高效、快速、穩定的培訓和考試環境。操作人員體驗良好，培訓和考試進展順利，獲得了各級用戶的認可和肯定。

5 結束語

客票系統云培訓平臺通過互聯網接入、VPN、協同聯動等關鍵技術，實現了客票系統培訓自動化和智能管理，緩解了各個鐵路局集團公司、客服中心和車站培訓資源緊張的情況，為客票系統培訓提供了高質量、自動化的技術支撐。未來，本文將對5G 移動通信技術與云渲染、微課模型互動學習進行研究，以實現客票系統培訓智能化和全場景交互式實訓的目標。