鐵路自動(dòng)退票系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉子寬

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院電子計(jì)算技術(shù)研究所，100081，北京∥助理研究員)

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鐵路自動(dòng)退票系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉子寬

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院電子計(jì)算技術(shù)研究所，100081，北京∥助理研究員)

退票業(yè)務(wù)自動(dòng)化辦理有助于減輕窗口工作人員的壓力,并為旅客提供更加快捷化、優(yōu)質(zhì)化的服務(wù)。提出一套適用于鐵路客運(yùn)站自動(dòng)退票系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用方案,詳細(xì)闡述了該系統(tǒng)軟硬件設(shè)備的設(shè)計(jì),及系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)退票系統(tǒng)為旅客提供更加便捷、多樣的退票業(yè)務(wù)選擇,并能有力推動(dòng)鐵路信息技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用。

鐵路; 自動(dòng)退票系統(tǒng); 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

Author′s address Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Railway Sciences,100081,Beijing,China

自2008年,自動(dòng)售檢票系統(tǒng)在我國(guó)鐵路部門(mén)全面推廣以來(lái),有力提升了鐵路客運(yùn)的服務(wù)質(zhì)量。但退票業(yè)務(wù)卻至今仍處于窗口人工服務(wù)的階段,其落后的管理方式與服務(wù)手段,與自動(dòng)售檢票系統(tǒng)形成了較為鮮明的對(duì)比。由于鐵路退票業(yè)務(wù)與改簽業(yè)務(wù),通常都是在同一窗口下進(jìn)行,而改簽業(yè)務(wù)的辦理時(shí)間長(zhǎng)、操作繁雜,很容易耽誤退票旅客的時(shí)間與行程,從而造成退票效率低、窗口人員工作強(qiáng)度大等一系列問(wèn)題。因此,鐵路退票業(yè)務(wù)的自動(dòng)化,不僅是旅客的迫切需要,也是鐵路運(yùn)營(yíng)部門(mén)提高自身管理水平與服務(wù)質(zhì)量的迫切需要。

本文提出了一套適宜于鐵路客運(yùn)站的自動(dòng)退票系統(tǒng)方案?？梢灶A(yù)見(jiàn),隨著該自動(dòng)退票系統(tǒng)逐步取代傳統(tǒng)的人口窗口退票服務(wù),必將在方便旅客退票以及提高退票效率方面發(fā)揮出更大的作用。

1 自動(dòng)退票系統(tǒng)的需求分析及設(shè)計(jì)原則

1.1 自動(dòng)退票系統(tǒng)的需求分析

1.1.1 系統(tǒng)功能需求

自動(dòng)退票系統(tǒng)主要用于鐵路客運(yùn)站內(nèi)旅客的自助退票。退票旅客點(diǎn)擊LED(發(fā)光二極管)屏中的退票按鈕后，送入磁介質(zhì)車(chē)票并刷身份證。系統(tǒng)比對(duì)車(chē)票信息和身份證信息，確認(rèn)退票后打印退票手續(xù)發(fā)票,送出退票款。

可見(jiàn)，自動(dòng)退票系統(tǒng)除應(yīng)提供自助退票、取票的功能以外,還應(yīng)具備退票信息顯示、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)顯示、用戶觸摸輸入、(現(xiàn)金、銀行卡)支付、找零、視頻監(jiān)控、實(shí)名制證件讀取及憑條打印等多種相關(guān)功能。同時(shí),自動(dòng)退票系統(tǒng)還應(yīng)具備良好的運(yùn)營(yíng)維護(hù)功能與系統(tǒng)管理功能。其中,在運(yùn)營(yíng)維護(hù)功能方面,可實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)限進(jìn)行設(shè)備的現(xiàn)金盤(pán)點(diǎn)、添加零鈔、更換錢(qián)箱、更換票卷、硬件模塊復(fù)位、設(shè)備測(cè)試、設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)、重啟應(yīng)用程序、重啟操作系統(tǒng)等操作;在系統(tǒng)管理功能方面,還可遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)退票終端定義、狀態(tài)查詢(xún)、結(jié)賬時(shí)間設(shè)定、關(guān)閉終端設(shè)備、暫停/恢復(fù)退票、LED屏顯示內(nèi)容、票號(hào)核查及車(chē)票作廢等操作業(yè)務(wù)。

1.1.2 系統(tǒng)性能需求

在旅客自助退票過(guò)程中,鐵路自動(dòng)退票系統(tǒng)的退票速度、人機(jī)交互便利性等因素,都將直接影響到退票服務(wù)的質(zhì)量。因此,結(jié)合自動(dòng)退票系統(tǒng)的特點(diǎn),對(duì)其性能提出了一系列要求[1]。

1.1.2.1 退票機(jī)關(guān)鍵性能需求

本文所設(shè)計(jì)的鐵路自動(dòng)退票系統(tǒng)以自動(dòng)退票機(jī)為核心應(yīng)用層,不僅應(yīng)當(dāng)能滿足我國(guó)鐵路客運(yùn)的技術(shù)規(guī)格要求,能實(shí)現(xiàn)車(chē)票讀取、證件識(shí)別、發(fā)票打印、發(fā)票剪切、廢票處理以及金額找零等多種功能的應(yīng)用,而且還應(yīng)具備高響應(yīng)速度、低成本、高可靠性、易維護(hù)、外形美觀、使用方便等多方面優(yōu)點(diǎn)。為符合上述要求,該自動(dòng)退票機(jī)各重要部件及模塊的性能需求如下:

(1) 工控機(jī)。該自動(dòng)退票機(jī)的工控機(jī)主要負(fù)責(zé)對(duì)整機(jī)內(nèi)各模塊的運(yùn)行進(jìn)行控制,以及完成車(chē)票處理和現(xiàn)金處理顯示、數(shù)據(jù)通信、狀態(tài)監(jiān)控等多種功能。工控機(jī)設(shè)置在機(jī)柜的下方,其操作系統(tǒng)采用的Windows XP,可支持以太網(wǎng)通信,并具有抗電磁干擾性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),能保證自動(dòng)退票機(jī)整機(jī)晝夜不停機(jī)地穩(wěn)定運(yùn)行。

(2) 旅客顯示模塊。該模塊設(shè)置在自動(dòng)退票機(jī)的前面上部，包括顯示屏與觸摸屏2部分,是自動(dòng)退票機(jī)與旅客之間進(jìn)行充分交流的必要設(shè)備。其中,顯示屏安裝在自動(dòng)退票機(jī)的前面板部位,位于觸摸屏之后,主要用于顯示有關(guān)退票操作提示的信息;觸摸屏采用48.26 cm(19 英寸)紅外防爆觸摸屏。旅客可通過(guò)觸摸屏對(duì)自動(dòng)退票機(jī)進(jìn)行操作,同時(shí)觸摸屏還可自動(dòng)識(shí)別灰塵與障礙物,具有防水、防塵、抗刮擦等多種特性。

(3) 退票模塊。由中國(guó)鐵道科學(xué)研究院電子所研制的磁介質(zhì)退票模塊具有車(chē)票識(shí)讀、證件識(shí)讀、票據(jù)傳輸、金額找零等多種功能,能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)退票業(yè)務(wù)的高效率與高質(zhì)量。同時(shí),自動(dòng)退票機(jī)外側(cè)的液晶顯示屏還可實(shí)時(shí)顯示退票模塊的工作狀態(tài),使操作人員可直觀地了解其運(yùn)行狀況是否良好。

1.1.2.2 其他非關(guān)鍵性能需求

(1) 退票機(jī)整機(jī)性能需求。工作功率為80 W，待機(jī)功率為15 W。退票全過(guò)程總用時(shí)≤2.4 s；可維護(hù)性上，MTTR(平均恢復(fù)前時(shí)間)≤30 min；運(yùn)行噪聲≤60 dB。

(2) 票據(jù)打印性能需求。采用熱敏/熱轉(zhuǎn)印;打印分辨率為203 DPI(8 dot/mm);最大打印寬度為 104 mm;打印速度為 110 mm/s;打印退票費(fèi)報(bào)銷(xiāo)憑證的時(shí)間<2 s。

(3) 關(guān)鍵部件參數(shù)。該自動(dòng)退票機(jī)采用自適應(yīng)打印頭,便于抬起與壓下,并能自動(dòng)找準(zhǔn)位置,確保打印質(zhì)量,打印頭的壽命長(zhǎng)達(dá)65 km以上。采用的旋轉(zhuǎn)式切紙刀體積小巧、拆卸自如,且經(jīng)久耐用,使用壽命達(dá)70萬(wàn)次以上。

1.1.3 系統(tǒng)接口需求

該鐵路自動(dòng)退票系統(tǒng)通過(guò)應(yīng)用服務(wù)器實(shí)現(xiàn)與鐵路客票系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。應(yīng)用服務(wù)器主要運(yùn)行該系統(tǒng)的后臺(tái)應(yīng)用軟件與接口軟件,并支撐自動(dòng)退票系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理。與客票系統(tǒng)之間的接口協(xié)議采用TCP/IP(傳輸控制/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議)和socket(套接字)通訊方式。

1.2 設(shè)計(jì)原則

為保障鐵路自動(dòng)退票系統(tǒng)的運(yùn)行良好,并能提供優(yōu)質(zhì)、快捷的退票服務(wù),該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則:一是先進(jìn)性,要求自動(dòng)退票系統(tǒng)的各項(xiàng)主要指標(biāo)要求,均應(yīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)及國(guó)內(nèi)領(lǐng)先標(biāo)準(zhǔn);二是標(biāo)準(zhǔn)化,系統(tǒng)各應(yīng)用模塊均應(yīng)遵循國(guó)內(nèi)﹑國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),其設(shè)備接口應(yīng)具備良好的兼容性以及良好的集成性;三是模塊化和安全性,系統(tǒng)的軟件及硬件均采用模塊化設(shè)計(jì),整機(jī)及所有零件應(yīng)滿足國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)(GB 4943—2011),應(yīng)用可靠性高;四是應(yīng)符合人體工程學(xué)設(shè)計(jì),以充分體現(xiàn)以人為本的退票服務(wù)理念;五是可維護(hù)性,要求系統(tǒng)各設(shè)備及主要零部件應(yīng)盡可能無(wú)維修、少維修,且各零部件之間應(yīng)具備良好的通用性和互換性,耗材更換簡(jiǎn)單。

總體而言，自動(dòng)退票系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，不僅為 旅客提供了更為方便、快捷的取票選擇，極大減輕了車(chē)票售退票窗口的壓力，改善了當(dāng)前旅客退票困難的局面，而且通過(guò)與鐵路票務(wù)系統(tǒng)及旅客服務(wù)系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)信息無(wú)縫對(duì)接。這也極大改善了我國(guó)鐵路現(xiàn)代化綜合交通體系的建設(shè)，節(jié)省了大量的人力與物力，起到了節(jié)能減排的功效。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前該退票系統(tǒng)在我國(guó)18個(gè)鐵路局、10條客運(yùn)專(zhuān)線及多達(dá)70余個(gè)高鐵站中，均已相繼投入使用。按照每一臺(tái)自動(dòng)退票系機(jī)替代一名員工進(jìn)行計(jì)算，每年可為我國(guó)鐵路系統(tǒng)節(jié)省費(fèi)用超過(guò)5 000萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

2 鐵路自動(dòng)退票系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

該鐵路自動(dòng)退票系統(tǒng),主要由自動(dòng)退票機(jī)、管理機(jī)、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(交換機(jī)、負(fù)載均衡器、路由器及調(diào)制解調(diào)器等)等多種設(shè)備組成,并通過(guò)應(yīng)用服務(wù)器與客票系統(tǒng)相連接,為旅客提供自動(dòng)化的退票、取票及查詢(xún)等相關(guān)服務(wù)。

2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該自動(dòng)退票系統(tǒng)采用三層分布式應(yīng)用體系,主要由接口層、應(yīng)用服務(wù)層及設(shè)備層構(gòu)成。

接口層主要負(fù)責(zé)與客票系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換,通過(guò)核心交換機(jī)、負(fù)載均衡器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與退票系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器相連接。應(yīng)用服務(wù)層主要包括了自動(dòng)退票系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器、管理機(jī)和監(jiān)控終端等。其中，應(yīng)用服務(wù)器是整個(gè)自動(dòng)退票系統(tǒng)的核心,可支持與管理多臺(tái)自動(dòng)退票機(jī),并可掛接多臺(tái)管理機(jī)與監(jiān)控終端。設(shè)備層主要由分布在鐵路客運(yùn)站各區(qū)域的自動(dòng)退票機(jī)構(gòu)成,能完成旅客證件識(shí)別、車(chē)票識(shí)別、款額支付、自動(dòng)退票等多種功能。

2.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

該鐵路自動(dòng)退票系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要采用路局集中模式[2]。在鐵路客運(yùn)站各區(qū)域設(shè)置自動(dòng)退票機(jī),在鐵路局設(shè)置自動(dòng)退票應(yīng)用服務(wù)器。應(yīng)用服務(wù)器通過(guò)群集化處理以承擔(dān)下轄車(chē)站內(nèi)所有自動(dòng)退票業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)存儲(chǔ),并以雙鏈路連接鐵路局票務(wù)系統(tǒng)的核心交換機(jī),采用光纖通道接口與磁盤(pán)陣列相連接。

自動(dòng)退票系統(tǒng)還采用了負(fù)載均衡器，以實(shí)現(xiàn)退票業(yè)務(wù)的均衡化處理，保證了自動(dòng)退票運(yùn)行的高可靠性與高安全性。

2.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

自動(dòng)退票機(jī)主要由終端控制單元(工控機(jī))、紙幣找零模塊、硬幣找零模塊、運(yùn)營(yíng)狀態(tài)顯示屏、多證件識(shí)讀器、退票費(fèi)報(bào)銷(xiāo)憑證打印機(jī)、電源模塊、加熱模塊等多個(gè)部件所構(gòu)成(如圖1所示)[3]。

如圖2所示,該自動(dòng)退票機(jī)以終端控制單位為核心,并通過(guò)采用抗干擾性較強(qiáng)的串行通信端口,以有效控制各外圍設(shè)備及模塊的運(yùn)行,確保了退票機(jī)整機(jī)運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性。其中,旅客顯示屏具有語(yǔ)音提示與圖文功能,能為旅客提供人機(jī)界面友好的自助式退票環(huán)境;在退票機(jī)的找零口與退票口還配置相應(yīng)的LED燈光顯示與揚(yáng)聲器,以方便旅客順利取走錢(qián)款和證件,并能引導(dǎo)旅客完成退票的各項(xiàng)操作。

2.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

該自動(dòng)退票系統(tǒng)所采用的軟件主要包括自動(dòng)退票機(jī)機(jī)內(nèi)軟件、應(yīng)用服務(wù)軟件、管理監(jiān)控軟件等,都采用層次化、模塊化的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)。這也有效降低了各軟件應(yīng)用過(guò)程中的耦合度,并為退票體系提供了良好的伸縮性與安全性,便于自動(dòng)退票系統(tǒng)后續(xù)應(yīng)用的進(jìn)一步拓展。

退票機(jī)機(jī)內(nèi)軟件支持退票信息的輸入,采集旅客身份證件的信息與對(duì)比等功能；當(dāng)信息核對(duì)正確后,還支持票款的支付與票據(jù)的打??；最后通過(guò)應(yīng)用服務(wù)軟件在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)記錄相應(yīng)的退票信息。

應(yīng)用服務(wù)軟件是整個(gè)自動(dòng)退票系統(tǒng)的核心,主要負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的接入訪問(wèn)控制,是自動(dòng)退票機(jī)與客票系統(tǒng)之間的通道與橋梁。提供該退票系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作接口以便于旅客退票信息的記錄、查詢(xún)與管理。

管理監(jiān)控軟件主要負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)自動(dòng)退票系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視與控制,同時(shí)還需負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的設(shè)置與管理。

3 鐵路自動(dòng)退票系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

3.1 自動(dòng)退票流程的實(shí)現(xiàn)

該自動(dòng)退票系統(tǒng)借鑒了鐵路自動(dòng)售檢票系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的成功經(jīng)驗(yàn),采用集中式管理、分布式操作的管理模式,從而保證了整個(gè)自動(dòng)退票系統(tǒng)中退票流程的有序與順利,為旅客提供優(yōu)質(zhì)、高效的退票服務(wù)。自動(dòng)退票系統(tǒng)的工作流程如圖2所示[4]。

圖2 自動(dòng)退票系統(tǒng)的工作流程

由圖2可見(jiàn)，該自動(dòng)退票系統(tǒng)可根據(jù)不同的票制、不同的退票事由,可提供相應(yīng)的退票處理方式。當(dāng)旅客持實(shí)體車(chē)票進(jìn)行退票操作時(shí),系統(tǒng)將旅客證件信息與車(chē)票信息進(jìn)行一致性核對(duì);當(dāng)旅客持電子車(chē)票進(jìn)行退票操作時(shí),系統(tǒng)通過(guò)應(yīng)用服務(wù)器與客票系統(tǒng)相連接以獲取旅客對(duì)應(yīng)車(chē)票的存根信息,然后再進(jìn)行相應(yīng)的信息核對(duì)。

3.2 人體工程學(xué)設(shè)計(jì)

在自動(dòng)退票機(jī)外形尺寸及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上,應(yīng)盡量根據(jù)人體工程學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)。一方面,可滿足鐵路客運(yùn)站各種既有設(shè)備的共同使用要求,以達(dá)到混合編組使用的目的;另一方面,也需充分考慮不同退票人群的身體條件及使用情況。

經(jīng)研究表明,成年人身高大多集中在1.15～1.80 m,操作高度范圍為0.74～1.40 m,最佳操作范圍為0.90～1.25 m[5],如圖3所示。綜合考慮殘疾人和兒童使用的需要,該自動(dòng)退票機(jī)的旅客操作顯示屏設(shè)計(jì)高度為1.3 m。這樣可以最大限度地方便旅客,提高設(shè)備的使用效率。同時(shí),該退票機(jī)后門(mén)還能開(kāi)啟180°。這也最大程度地為維護(hù)人員與操作人員提供了空間。

圖3 顯示屏的最佳操作高度示意圖

3.3 證件識(shí)讀技術(shù)

目前,我國(guó)鐵路客票系統(tǒng)中支持實(shí)名購(gòu)票/退票的證件多達(dá)24種。其中,可通過(guò)設(shè)備識(shí)別的證件主要包括居民身份證、電子護(hù)照以及港澳地區(qū)來(lái)往的通行證件等。

在該鐵路自動(dòng)退票系統(tǒng)中通過(guò)采用多合一證件識(shí)讀技術(shù),可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)以上幾種證件信息的有效識(shí)別與讀取。該證件識(shí)讀技術(shù)功能的實(shí)現(xiàn),一是利用射頻技術(shù)(RFID)可對(duì)各類(lèi)證件電子信息進(jìn)行正確識(shí)讀;二是利用光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)(OCR),可正確識(shí)讀各類(lèi)證件是否符合ICAO 9303標(biāo)準(zhǔn);三是根據(jù)ICAO 9303標(biāo)準(zhǔn),能正確還原各類(lèi)證件的電子信息。

4 結(jié)語(yǔ)

該鐵路自動(dòng)退票系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是在我國(guó)鐵路信息化發(fā)展戰(zhàn)略的指導(dǎo)下,在鐵路跨越式發(fā)展的形式下,并結(jié)合旅客退票業(yè)務(wù)的實(shí)際需求所進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的。該自動(dòng)退票系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計(jì),并充分考慮到當(dāng)前鐵路自動(dòng)退票的狀況及退票業(yè)務(wù)的需求,符合我國(guó)鐵路退票業(yè)務(wù)的實(shí)踐應(yīng)用需求,能為旅客提供更加便捷、多樣的退票業(yè)務(wù)選擇,并有力促進(jìn)了我國(guó)鐵路信息技術(shù)的進(jìn)一步深入應(yīng)用。

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On the Design of Automatic Railway Refund System

LIU Zikuan

Automation of the refund business in rail transit could relieve the pressure of station staff, provide passengers with more efficient and higher quality service. In this paper, a practical application program of automatic refund system suitable for rail transit passengers is proposed, the design of the system hardware and software, the implementation of the key technologies of the system are deliberated in detail. This system is expected to offer passengers with more convenient and diversified business options, and will have a strong impetus to the construction of urban rail transit information technology.

railway; automatic refund system; systm design

U 293.29

10.16037/j.1007-869x.2016.06.010

2016-01-29)