鐵路檢票系統(tǒng)二代居民身份證檢票方案研究

鐵路檢票系統(tǒng)二代居民身份證檢票方案研究

隨著高速鐵路的發(fā)展，人們對第二代居民身份證（以下簡稱二代證）的檢查需求增加，尤其是二代證的真實性購買給二代證的檢查帶來了極大的便利。鐵路總公司從2011年開始研究開發(fā)二代證檢票功能,在京滬線上首次試用,隨后在廣州鐵路局、南昌鐵路局、武漢鐵路局等地推廣使用。旅客從12306網(wǎng)站使用二代證實名購票,在閘機上刷二代證過閘機,閘機驗證日期、車次、二代證的有效性確定是否放行旅客。在12306網(wǎng)站購票后將旅客的相關信息記錄在鐵路總公司的電子票數(shù)據(jù)庫,用二代證購買的票被稱為“電子票”,旅客可以在自動售票機或者窗口直接換票,也可以直接在閘機上刷二代證檢票。為了保證電子票數(shù)據(jù)庫的安全和閘機檢電子票的實時性和效率,采用中間接口隔離電子票數(shù)據(jù)庫和鐵路局(大站)的檢票庫,接口將電子票準時高效地下載到檢票數(shù)據(jù)庫,閘機通過查詢檢票數(shù)據(jù)庫完成檢票任務,并將檢票結果分別通知檢票數(shù)據(jù)庫和電子票數(shù)據(jù)庫。1電子票的全球交易分析1.1代證交易流程在列車開檢前約定的時間內(nèi),檢票系統(tǒng)通過鐵路客票系統(tǒng)接口服務(TRSIS)獲取電子票控制權到檢票庫。當列車開檢后,旅客在閘機上刷身份證,閘機系統(tǒng)將二代證信息發(fā)送給自動檢票系統(tǒng),自動檢票系統(tǒng)在本地的電子票庫中進行查找該電子票,找到后由檢票系統(tǒng)通知閘機,閘機開門放行旅客。然后閘機再次通知檢票系統(tǒng),改寫檢票數(shù)據(jù)庫中該電子票的記錄為已檢,防止身份證二次作業(yè)。同時,通過TRSIS服務標記電子票數(shù)據(jù)庫該電子票已檢,保證二代證完整的交易流程。如果旅客網(wǎng)上購票后退改簽或者換票,客票系統(tǒng)通過連接交易管理服務(CTMS)從檢票系統(tǒng)收回電子票控制權。電子業(yè)務流程如圖1所示。1.2電子票檢票功能部分鐵路局代管數(shù)十個站的檢票服務,每個時刻都有大量的列車檢票,特別現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)售出的票越來越多,如何合理高效的下載電子票是必須要考慮的問題。既要保證數(shù)據(jù)及時下載,也要考慮到盡量減少冗余的數(shù)據(jù),同時要考慮鐵路局或者大站出現(xiàn)網(wǎng)絡故障不能正常下載電子票的情況,所以針對上述問題制定了下載電子票的規(guī)則。電子票分下載進站、出站電子票,進站電子票分為預取電子票和獲得控制權電子票。預取電子票是為了防止在網(wǎng)絡出現(xiàn)異常后,控制權數(shù)據(jù)沒有獲得,可以用預取的數(shù)據(jù)做應急檢票這一需求設計的。規(guī)則定義發(fā)車前2h第1次下載,然后每隔30min獲取1次,在發(fā)車前1h內(nèi)每隔15min下載1次,直到開車前30min開始下載控制權數(shù)據(jù),不再下載預取數(shù)據(jù)了。獲取控制權電子票是在發(fā)車前30min開始第1次下載,并且檢查該車次該站是否止售。如果第1次沒有獲得控制權數(shù)據(jù),每隔2min再次申請下載電子票數(shù)據(jù),直到第1次獲得電子票數(shù)據(jù)。在列車開始檢票前2min增量下載電子票控制權數(shù)據(jù),以后每隔2min增量下載,直到列車開車前10min停止下載。獲取控制權數(shù)據(jù)后,預取的數(shù)據(jù)將標記為無效數(shù)據(jù)。出站電子票發(fā)車前2h第1次下載,每隔30min獲取1次,在發(fā)車前1h內(nèi)每隔15min下載1次。如果多個站在一臺檢票服務器上代管,出站電子票只保留一個站,旅客持電子票可提前下車出站。以上涉及到的具體時間在檢票系統(tǒng)里可以修改,以上數(shù)據(jù)也是經(jīng)過線上運行經(jīng)驗總結的參數(shù)。1.3控制權狀態(tài)轉移電子票控制權在列車開檢前下載到檢票數(shù)據(jù)庫,那么旅客在網(wǎng)上、窗口做退、改、簽,在自動售票設備上換票都要從檢票庫里回收控制權。電子票的控制權狀態(tài)的轉移涉及到退改簽、換票、檢票,所以電子票的控制權轉移是電子票非常重要的環(huán)節(jié)。檢票系統(tǒng)通過新一代交易接口服務(NGTIS)或TRSIS向客票系統(tǒng)發(fā)起獲取電子票的控制權限請求,客票系統(tǒng)根據(jù)電子票規(guī)則,將符合控制權規(guī)則的結果集提交給檢票系統(tǒng)。客票系統(tǒng)根據(jù)退改簽、換票業(yè)務需求,通過接口服務CTMS向檢票系統(tǒng)提出收回控制權請求。閘機檢票后檢票系統(tǒng)提交電子票狀態(tài),在檢票庫標記電子票狀態(tài)。2開展電子票監(jiān)控方案2.1電子票檢票功能電子票庫多達13個節(jié)點,電子票按一定規(guī)則均勻分在每個節(jié)點上,設置一個TRSIS與每個電子票庫節(jié)點對應,對檢票系統(tǒng)提供統(tǒng)一的下載服務。TRSIS設置節(jié)點命令組,實現(xiàn)對各個電子票數(shù)據(jù)庫的訪問。檢票系統(tǒng)需要輪巡節(jié)點命令組號(例如:進站檢票獲取電子票數(shù)據(jù)0x220x320x420x520x62…,),向TRSIS請求電子票數(shù)據(jù),以獲得完整的車次電子票信息,獲取電子票控制權;電子票數(shù)據(jù)接口對電子票數(shù)據(jù)增加節(jié)點與庫名標識字段,檢票系統(tǒng)根據(jù)節(jié)點與庫名標識向指定TRSIS發(fā)通知,實現(xiàn)檢票狀態(tài)同步以及檢票系統(tǒng)下載狀態(tài)消息通知?？推毕到y(tǒng)通過CTMS服務,根據(jù)電子票的節(jié)點信息導向到相應的檢票庫,收回電子票控制權。鐵路局與大站檢票服務節(jié)點,統(tǒng)一定義,保證CTMS可以定位檢票庫。電子票邏輯結構如圖2所示。2.2電子票服務程序設計每個鐵路局部署一個或者多個TRSIS程序,負責本路局所轄的電子票下載;每個局中心或者獨立大站部署一個或者多個NGTIS程序負責和TRSIS通信下載電子票到檢票數(shù)據(jù)庫。NGTIS程序根據(jù)檢票數(shù)據(jù)庫的輸出車次,定時向TRSIS申請下載電子票,TRSIS從電子票數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)后返給NGTIS,然后NGTIS寫到檢票數(shù)據(jù)庫里。根據(jù)客票庫多節(jié)點特征,檢票系統(tǒng)按照站碼,車次,節(jié)點為下載電子票的條件,這樣某個站、車次、節(jié)點取到電子票后在一定時間內(nèi)不再重復請求,這樣減少數(shù)據(jù)冗余,提高網(wǎng)絡性能,保證了程序的高效?？紤]到控制權數(shù)據(jù)的時效性,程序在設計上區(qū)分預取電子票、獲取控制權、下載出站電子票,不同類型采用不同的下載周期。程序設定電子票隊列多級優(yōu)先級,處理線程池優(yōu)先處理高優(yōu)先隊列。保證控制權對列的優(yōu)先級最高,在2min內(nèi)完成電子票數(shù)據(jù)的下載,而預取和出站數(shù)據(jù)依次降低優(yōu)先級并延長下載周期。2.3閘機和atms通信接口(1)使用二代證通過閘機時,閘機提供車次、乘車日期、站內(nèi)碼、閘機編號和二代證號碼向自動交易管理服務(ATMS)發(fā)起客票查詢申請;(2)ATMS服務程序查詢檢票數(shù)據(jù)庫,將查詢結果返回給閘機;(3)閘機根據(jù)收到的電子票信息判斷是否開門,如果開門閘機通知ATMS在檢票庫做標記;(4)閘機開門后,ATMS將電子檢票標記通知NGTIS程序;(5)NGTIS通知TRSIS程序在客票數(shù)據(jù)庫做檢票標記。閘機和ATMS通信采用半長連接的Socket通信模式,采用統(tǒng)一的消息傳輸機制,在進行數(shù)據(jù)交互前需要對設備進行校驗,保證數(shù)據(jù)的一致和安全。NGTIS和TRSIS采用Socket短連接,NGTIS首先獲得TRSIS的OperID來驗證服務的合法性,每次NGTIS的請求將以此OperID作為有效標示。OperID動態(tài)生成,有時效性。2.4電子票的發(fā)放AG為自動檢票閘機,刷二代證檢票主要在AG與ATMS之間通信進行;NGTIS是ATMS與TRSIS之間的數(shù)據(jù)通信接口。對二代證檢票業(yè)務來說,NGTIS向檢票系統(tǒng)提供實時的電子票更新信息;哈希(Hash)表為電子票在檢票系統(tǒng)中的內(nèi)存數(shù)據(jù),內(nèi)容與數(shù)據(jù)庫中一致;檢票庫中擁有電子客票所有信息。電子票信息、檢票狀態(tài)標志的更新均會同步到檢票庫中。電子票檢票原理如圖3所示。2.4.1自動檢票機功能結構自動檢票機功能結構如圖4所示。2.4.2自動檢票機參數(shù)該模塊負責接收從自動檢票系統(tǒng)服務器下達的自動檢票機運行參數(shù)。自動檢票機運行參數(shù)包括:允許通過的票種;需要進行告警提示的票種;允許通過的席別;檢票數(shù)據(jù)保存周期;自動檢票機編碼;自動檢票機所屬車站編碼(站內(nèi)碼)。自動檢票機在開機啟動時,該模塊:(1)查詢自動檢票系統(tǒng)服務器是否有新的運行參數(shù)未下載,如果有,則下載該參數(shù)。該功能屬于運行參數(shù)接收模塊主動從自動檢票系統(tǒng)服務器獲取數(shù)據(jù)的情況。(2)進入偵聽狀態(tài),等候自動檢票系統(tǒng)服務器下傳數(shù)據(jù)。通過該功能,自動檢票系統(tǒng)服務器可隨時主動向自動檢票機下傳新的運行參數(shù)。2.4.3時鐘同步客戶模塊該模塊負責與自動檢票系統(tǒng)服務器進行本地時間校對,采用網(wǎng)絡時間協(xié)議(NTP)完成。2.4.4檢票日下載模塊該模塊負責從自動檢票系統(tǒng)服務器接收新的檢票日計劃。檢票日計劃的具體內(nèi)容如下:計劃類型、車次、乘車日期、檢票日期、開檢時間、停檢時間、車次?？空尽⑾鄬\行天數(shù)。自動檢票機在開機啟動時,該模塊:(1)查詢自動檢票系統(tǒng)服務器是否有新的檢票日計劃未下載,如果有,則下載該檢票日計劃。該模塊屬于檢票日計劃接收模塊主動從自動檢票系統(tǒng)服務器獲取數(shù)據(jù)情況。(2)進入偵聽狀態(tài),等候自動檢票系統(tǒng)服務器下傳數(shù)據(jù)。通過該功能,自動檢票系統(tǒng)服務器可隨時主動向自動檢票機下傳新的檢票日計劃。2.4.5檢票標志的錄入根據(jù)檢票日計劃檢查電子票的有效性,如果通過,則在檢票數(shù)據(jù)庫中寫入檢票標志。進站/出站電子票檢票模塊,進站需要單獨判斷控制權,出站不需要判斷控制權,其他處理一致。2.4.6控制命令接收模塊從自動檢票系統(tǒng)服務器接收控制命令,然后根據(jù)控制命令進行相應的動作,包括緊急模式、維修模式、暫停檢票、軟關閉自動檢票機等功能。2.4.7有關設備狀態(tài)信息的捕獲模塊采集自動檢票機各個模塊的狀態(tài)信息并上傳到自動檢票系統(tǒng)服務器,包括磁讀寫模塊、通行控制模塊、通行檢測模塊等。2.4.8動檢票機系統(tǒng)服務器上傳當自動檢票系統(tǒng)服務器需要對自動檢票機進行軟件升級時,自動檢票機首先判斷自動檢票系統(tǒng)服務器傳來的版本號,如果比自動檢票機現(xiàn)有的軟件版本高,則接收從自動檢票系統(tǒng)服務器傳來的最新程序,并在系統(tǒng)空閑或在收到升級命令時替換舊程序。2.4.9電子客票hish沖突的求解電子客票采用二級Hash表。第1級Hash表存儲開檢的各個車次,Hash沖突采用鏈表形式處理。第2級Hash表存儲各車次下面的所有電子客票,Hash沖突同樣采用鏈表形式處理。以滬寧線28個站,車上座位為1000為例,最壞情況下該趟列車的電子客票數(shù)為28000。通過Hash表查詢效率可以比鏈表結構提高100倍以上。Hash計算函數(shù)采用Times33。該算法比較簡單高效,實測情況下,2999條數(shù)據(jù),沖突不超過7,且各個bucket分布比較均勻。3電子票、廣鐵集團、總運輸業(yè)總檢票量目前,已有16個鐵路局開通電子票檢票功能,其中,上海鐵路局電子票日均檢票量為5萬3千多張、廣鐵集團日均檢票量為4.9萬多張、南昌鐵路局日均檢票