鐵路客票系統(tǒng)云培訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

江 琳，張志強(qiáng)，賈 靜，張以誠(chéng)，胡晨陽(yáng)

（1. 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081；2. 中鐵程科技有限公司，北京 100081；3. 北京經(jīng)緯信息技術(shù)公司，北京 100081）

中國(guó)鐵路客票發(fā)售和預(yù)訂系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱：客票系統(tǒng)）自1996 年建立至今，經(jīng)歷了從單機(jī)售票、地區(qū)中心售票到全國(guó)鐵路聯(lián)網(wǎng)售票，從窗口售票到電話訂票、自動(dòng)檢票、驗(yàn)證檢票、鐵路12306 互聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱：12306 網(wǎng)站）、鐵路售票App、站車(chē)交互等業(yè)務(wù)形式和內(nèi)容更加豐富的轉(zhuǎn)變。業(yè)務(wù)越來(lái)越豐富，不僅需要頻繁地對(duì)客票系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)，而且需要持續(xù)不斷地對(duì)18 個(gè)鐵路局集團(tuán)公司和3000多個(gè)客運(yùn)車(chē)站的一線工作人員進(jìn)行業(yè)務(wù)和技術(shù)培訓(xùn)。由于客票系統(tǒng)主要用于鐵路生產(chǎn)環(huán)境中，人員培訓(xùn)需要實(shí)際操作，而培訓(xùn)操作不能在生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行，因此，各鐵路局集團(tuán)公司和車(chē)站需要為員工業(yè)務(wù)培訓(xùn)搭建獨(dú)立的、與生產(chǎn)環(huán)境一致的模擬環(huán)境進(jìn)行集中培訓(xùn)。自行搭建模擬環(huán)境不僅需要硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的投入，而且與生產(chǎn)環(huán)境保持同步的工作量大，因而大部分的培訓(xùn)環(huán)境采用的是老版本，培訓(xùn)內(nèi)容陳舊。

為解決客票系統(tǒng)培訓(xùn)環(huán)境與生產(chǎn)環(huán)境保持一致的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了客票系統(tǒng)云培訓(xùn)平臺(tái)。該平臺(tái)支持隨時(shí)隨地靈活開(kāi)展業(yè)務(wù)培訓(xùn)，采用互聯(lián)網(wǎng)接入、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN，Virtual Private Network）、協(xié)同聯(lián)動(dòng)等技術(shù)，具有響應(yīng)快速、更新及時(shí)、互動(dòng)高效、功能全面的特點(diǎn)。

1 架構(gòu)設(shè)計(jì)

客票系統(tǒng)云培訓(xùn)平臺(tái)由培訓(xùn)大數(shù)據(jù)、服務(wù)終端、智能模塊組成，其架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 客票系統(tǒng)云培訓(xùn)平臺(tái)架構(gòu)

（1）培訓(xùn)大數(shù)據(jù)通過(guò)云支撐技術(shù)搭建了由培訓(xùn)云、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)和流式數(shù)據(jù)處理組成的結(jié)構(gòu)。平臺(tái)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)獲取海量培訓(xùn)知識(shí)，經(jīng)過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的匯聚、整合和處理，部署和搭建數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，完成相關(guān)知識(shí)的儲(chǔ)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)終端的服務(wù)和支撐。

（2）服務(wù)終端為鐵路局集團(tuán)公司和車(chē)站業(yè)務(wù)提供12306 網(wǎng)站、鐵路售票App、售票、退票、計(jì)劃管理、數(shù)據(jù)維護(hù)、管理監(jiān)控、應(yīng)急管理等相關(guān)應(yīng)用及業(yè)務(wù)服務(wù)。服務(wù)終端通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)獲取培訓(xùn)大數(shù)據(jù)，通過(guò)VPN 通道和網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備與智能模塊進(jìn)行應(yīng)用連接[1]。

（3）智能模塊是云培訓(xùn)平臺(tái)數(shù)據(jù)支撐，通過(guò)監(jiān)控模塊、同步模塊、修復(fù)模塊實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)系統(tǒng)與生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的同步，保持培訓(xùn)平臺(tái)30 多個(gè)應(yīng)用子系統(tǒng)的持續(xù)更新，支持線下售票、退票、改簽、電子支付等鐵路業(yè)務(wù)全流程模擬操作。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)

客票系統(tǒng)云培訓(xùn)平臺(tái)使用互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)，突破了客票系統(tǒng)培訓(xùn)需要專網(wǎng)和受地域影響的限制。18 個(gè)鐵路局集團(tuán)公司和3000 多個(gè)車(chē)站可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)接入客票系統(tǒng)云培訓(xùn)平臺(tái)，不受地理位置的約束，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)端用戶對(duì)客票培訓(xùn)環(huán)境的訪問(wèn)[2]。

參加培訓(xùn)的用戶需提交需求表，并使用openVPN客戶端軟件，按培訓(xùn)終端個(gè)數(shù)獲取openVPN 客戶端密鑰。參加培訓(xùn)的用戶通過(guò)VPN 建立安全虛擬通信管道，安裝售票、退票、計(jì)劃管理等終端模塊和培訓(xùn)相關(guān)系統(tǒng)，通過(guò)測(cè)試培訓(xùn)終端連接到客票系統(tǒng)云培訓(xùn)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)后，進(jìn)行培訓(xùn)模塊功能的聯(lián)合測(cè)試。VPN 連接培訓(xùn)服務(wù)終端與培訓(xùn)智能模塊，對(duì)客票系統(tǒng)新業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)進(jìn)行相關(guān)的模擬操作。云培訓(xùn)平臺(tái)互聯(lián)網(wǎng)接入流程如圖2 所示。

圖2 云培訓(xùn)平臺(tái)互聯(lián)網(wǎng)接入流程

2.2 VPN 技術(shù)

采用VPN 技術(shù)，通過(guò)云計(jì)算[3]把培訓(xùn)大數(shù)據(jù)及培訓(xùn)相關(guān)應(yīng)用集中部署到共有云平臺(tái)，通過(guò)搭建培訓(xùn)云、使用云關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)、流式數(shù)據(jù)處理等服務(wù)工具，對(duì)全國(guó)鐵路各個(gè)地區(qū)的培訓(xùn)進(jìn)行統(tǒng)一管理，大幅降低了人力成本。

培訓(xùn)大數(shù)據(jù)為分布式計(jì)算架構(gòu)，采用Hadoop的HBase 開(kāi)源、面向列的存儲(chǔ)系統(tǒng)，對(duì)存儲(chǔ)的培訓(xùn)海量數(shù)據(jù)通過(guò)MySQL 的列式存儲(chǔ)Infobright 進(jìn)行分析和分類匯總，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的分布式加載、訪問(wèn)、處理和存儲(chǔ)[4]。

（1）培訓(xùn)云包含與培訓(xùn)內(nèi)容相關(guān)的知識(shí)云、與培訓(xùn)后考試相關(guān)的題庫(kù)云、與系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)分析云。利用VPN 技術(shù)，把各類業(yè)務(wù)培訓(xùn)知識(shí)、考試題庫(kù)、專業(yè)數(shù)據(jù)及各個(gè)子系統(tǒng)的應(yīng)用程序集中部署到云端，通過(guò)堡壘機(jī)管理云服務(wù)器策略以保障平臺(tái)的穩(wěn)定性和安全性，并使用單向文件傳送協(xié)議（FTP，F(xiàn)ile Transfer Protocol）服務(wù)傳輸文件到云服務(wù)器。

（2）云關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是基于云計(jì)算平臺(tái)的在線關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)，適合云培訓(xùn)分布式組織的擴(kuò)展和支持決策，主要提供培訓(xùn)大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，包括培訓(xùn)組織機(jī)構(gòu)、培訓(xùn)用戶權(quán)限、培訓(xùn)系統(tǒng)資源配置、培訓(xùn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、設(shè)備運(yùn)行管理等，保證了培訓(xùn)數(shù)據(jù)的完整性和培訓(xùn)服務(wù)的獨(dú)立性。

（3）流式數(shù)據(jù)處理主要負(fù)責(zé)培訓(xùn)服務(wù)的部署、分配和調(diào)度，包括培訓(xùn)資源的動(dòng)態(tài)調(diào)整、資源釋放。通過(guò)系統(tǒng)日志、服務(wù)報(bào)告、用戶培訓(xùn)工單進(jìn)行各個(gè)子系統(tǒng)培訓(xùn)業(yè)務(wù)的分發(fā)、轉(zhuǎn)化和處置，統(tǒng)一更新培訓(xùn)服務(wù)和實(shí)時(shí)處置培訓(xùn)數(shù)據(jù)，打破傳統(tǒng)的本地式培訓(xùn)資料存儲(chǔ)和處置的地域限制。

2.3 培訓(xùn)系統(tǒng)與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)同聯(lián)動(dòng)技術(shù)

在客票系統(tǒng)生產(chǎn)環(huán)境中，中國(guó)鐵路集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱：國(guó)鐵集團(tuán)）部署了數(shù)據(jù)維護(hù)、管理監(jiān)控等子系統(tǒng)；地區(qū)中心部署了計(jì)劃管理系統(tǒng)等子系統(tǒng)；互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心部署了12306 網(wǎng)站和移動(dòng)終端App；車(chē)站統(tǒng)部署了線下窗口售票、退票、改簽、結(jié)賬、檢驗(yàn)票等相關(guān)子系統(tǒng)。為保證培訓(xùn)環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境的一致性，客票系統(tǒng)云培訓(xùn)平臺(tái)通過(guò)培訓(xùn)系統(tǒng)與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)同聯(lián)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)工作流監(jiān)控、實(shí)時(shí)同步和自動(dòng)修復(fù)，如表1 所示。

表1 培訓(xùn)系統(tǒng)與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)同聯(lián)動(dòng)技術(shù)

（1）創(chuàng)建工作流監(jiān)控規(guī)則，其中，監(jiān)控規(guī)則分為輪詢?cè)L問(wèn)、任務(wù)訪問(wèn)和定時(shí)訪問(wèn)。工作流對(duì)客票各子系統(tǒng)按照不同需求在不同規(guī)定時(shí)間段進(jìn)行定時(shí)、定期滾動(dòng)執(zhí)行監(jiān)控，實(shí)時(shí)掃描監(jiān)視應(yīng)用版本，并對(duì)信息變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和標(biāo)識(shí)。

（2）當(dāng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)變化后，工作流依據(jù)生產(chǎn)環(huán)境應(yīng)用或數(shù)據(jù)更新?tīng)顩r，識(shí)別信息變化標(biāo)識(shí)后啟動(dòng)使用調(diào)度程序，使模擬環(huán)境保持在最新版本和更新?tīng)顟B(tài)。實(shí)時(shí)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(chǎn)環(huán)境的新增的數(shù)據(jù)導(dǎo)入模擬環(huán)境，全量同步需要把模擬環(huán)境的數(shù)據(jù)刪除后從生產(chǎn)環(huán)境中導(dǎo)入。

（3）當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時(shí)，工作流后臺(tái)發(fā)送任務(wù)請(qǐng)求，對(duì)問(wèn)題數(shù)據(jù)按預(yù)先定義的嚴(yán)重性級(jí)別，進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序及定時(shí)修復(fù)、重新生成或?qū)崟r(shí)修復(fù)。

3 平臺(tái)功能

3.1 互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)客票系統(tǒng)

客票系統(tǒng)云培訓(xùn)平臺(tái)可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)和使用客票系統(tǒng)的30 多個(gè)子系統(tǒng)。提供售票業(yè)務(wù)實(shí)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(gòu)票行程信息單、打印報(bào)銷憑證、結(jié)賬、支付等客票業(yè)務(wù)，在脫離生產(chǎn)環(huán)境的情況下完成培訓(xùn)。

3.2 云培訓(xùn)管理

通過(guò)云培訓(xùn)管理對(duì)所有接入云培訓(xùn)的應(yīng)用窗口和用戶進(jìn)行軟件權(quán)限設(shè)置、參數(shù)配置、功能劃分，為不同的用戶提供不同的權(quán)限管理和功能[5]。

3.3 云培訓(xùn)學(xué)習(xí)平臺(tái)

通過(guò)云培訓(xùn)平臺(tái)共享培訓(xùn)資源，發(fā)布各種學(xué)習(xí)培訓(xùn)教材和技術(shù)培訓(xùn)課程。參加培訓(xùn)的人員可由培訓(xùn)管理員授權(quán)后組建學(xué)習(xí)專題討論群，與其他學(xué)員進(jìn)行學(xué)習(xí)交流。培訓(xùn)教師可在學(xué)習(xí)平臺(tái)上授課、答疑、發(fā)布學(xué)習(xí)公告及學(xué)習(xí)資源，實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)教師和學(xué)員的良性互動(dòng)[6]。

3.4 云培訓(xùn)在線考試

培訓(xùn)管理員根據(jù)培訓(xùn)需求建立考試計(jì)劃，安排考試時(shí)間、考試范圍，通過(guò)培訓(xùn)大數(shù)據(jù)匯總題庫(kù)模板，對(duì)考試人員進(jìn)行在線考試。題庫(kù)模板分為填空、判斷、單選、多選、簡(jiǎn)答和問(wèn)答共6 種題型，每類題庫(kù)在匯總標(biāo)注題目的難、中、易3 個(gè)等級(jí)，考題難度根據(jù)考試人員的答題錯(cuò)誤率進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)調(diào)整?？推毕到y(tǒng)云培訓(xùn)平臺(tái)隨機(jī)抽取出專題模塊相關(guān)的考試題目形成試卷。學(xué)員根據(jù)培訓(xùn)管理員安排的考試，在線進(jìn)行模擬考試或正式考試，平臺(tái)自動(dòng)記錄學(xué)員的考試結(jié)果、錯(cuò)題本，以備學(xué)員對(duì)考試結(jié)構(gòu)后續(xù)的持續(xù)學(xué)習(xí)和跟進(jìn)。

4 應(yīng)用實(shí)例

2021 年，客票系統(tǒng)云培訓(xùn)平臺(tái)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)為全路各個(gè)地區(qū)參加培訓(xùn)人員或參賽選手，共計(jì)800 多人進(jìn)行各類業(yè)務(wù)技術(shù)培訓(xùn)和業(yè)務(wù)考試。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2021年度客票系統(tǒng)云培訓(xùn)平臺(tái)服務(wù)時(shí)長(zhǎng)約2 912 h[7]，提供了高效、快速、穩(wěn)定的培訓(xùn)和考試環(huán)境。操作人員體驗(yàn)良好，培訓(xùn)和考試進(jìn)展順利，獲得了各級(jí)用戶的認(rèn)可和肯定。

5 結(jié)束語(yǔ)

客票系統(tǒng)云培訓(xùn)平臺(tái)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)接入、VPN、協(xié)同聯(lián)動(dòng)等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了客票系統(tǒng)培訓(xùn)自動(dòng)化和智能管理，緩解了各個(gè)鐵路局集團(tuán)公司、客服中心和車(chē)站培訓(xùn)資源緊張的情況，為客票系統(tǒng)培訓(xùn)提供了高質(zhì)量、自動(dòng)化的技術(shù)支撐。未來(lái)，本文將對(duì)5G 移動(dòng)通信技術(shù)與云渲染、微課模型互動(dòng)學(xué)習(xí)進(jìn)行研究，以實(shí)現(xiàn)客票系統(tǒng)培訓(xùn)智能化和全場(chǎng)景交互式實(shí)訓(xùn)的目標(biāo)。