中老铁路席位管理系统设计与策略研究

中老昆万铁路(昆明—万象，以下简称“中老铁路”)作为泛亚铁路中的重要一环，是落实“一带一路”倡议和中老命运共同体建设的标志性工程[1]。中老铁路全长1 035 km，国内段北起中国昆明，经玉溪、普洱、西双版纳，老挝段向南穿过老挝琅南塔、乌多姆塞、琅勃拉邦，终到老挝首都万象，从昆明至万象最快10 h 即可到达[2]。中老铁路作为按照中国标准管理席位和发售车票的国际铁路，首次实现了与中国境内铁路的互联互通，因此新建的中老铁路席位管理系统，其架构既要兼容现有中国境内铁路信息系统，也要根据中老铁路的实际需要，打造适应国际售票的新模式。

1 中老铁路席位管理系统总体架构设计

中老铁路由中国铁路昆明局集团有限公司(以下简称“昆明局集团公司”)和老中铁路有限公司(以下简称“老中公司”)共同运营管理。目前中老铁路席位管理系统分三级进行管理，第一级包括老中公司和中国国家铁路集团有限公司(以下简称“国铁集团”)，第二级包括老中公司运营中心和昆明局集团公司，第三级为各车站。在第一级建立席位管理系统第一生产中心和第二生产中心，采用双中心双活的系统架构，两中心间不停机相互进行备份，保障了系统在第一层级的高可用性[3]。总体架构分3 层，分别是接入层、业务层和资源层[4]。各级管理单位的计算机、设备终端通过客票网，经业务终端Web 集群，到接入层接入网关，再经业务层动态命名和配置服务(NACOS)注册中心，注册表导航至微服务集群中的相应服务中。业务层除微服务集群外，还包含席位定时生成、过期数据清理等定时任务工作流来保障业务顺利完成和数据库的稳定性。资源层包含开源-关系数据库(PostgreSQL)和消息队列等。不具备客票网条件的车站和移动设备终端也可通过互联网接入系统。用户通过系统可完成三级操作员和窗口的权限定义及管理，可完成系统基础路网数据、业务运行数据的维护，这些数据的定义关系到整个客票系统各业务间是否可以正常交互和使用。用户可通过系统完成对席位的精确管理，有效组织和指导后续售票业务按既定规则进行，对席位实行灵活的管理，兼顾长短途旅客需求，以便最大化利用运能。中老铁路席位管理系统总体架构如图1 所示。

图1 中老铁路席位管理系统总体架构Fig.1 General architecture of China-Laos Railway ticket management system

2 中老铁路席位管理系统业务功能模块

根据中老铁路席位管理系统总体架构设计方案，系统功能分三大模块，分别为基础数据维护模块、权限管理模块和席位计划管理模块。

2.1 基础数据模块维护

基础数据模块维护是指编制与维护包括路网信息、业务信息、列车信息在内的各种基础数据信息，为整个客票系统运行提供数据依据。中老铁路席位管理系统功能结构图如图2 所示。

图2 中老铁路席位管理系统功能结构图Fig.2 Functional structure of China-Laos Railway ticket management system

2.1.1 路网信息

路网信息是参照国内现有客运信息管理体系，针对老挝铁路的具体运营环境进行的路网数据维护，数据具有唯一标识性以供后续业务使用。路网信息是指影响铁路客运运营的基础信息，包括国家、省、市等地理位置信息，老中公司运营中心、车站、售票处等归属管理信息及线路和时区等其他信息。路网信息具有严格的从属关系，城市信息中包含省份及所属国家的信息，售票处中包含车站及所属运营中心及归属于老中公司的信息，车站中包含车站所在城市、时区和所属铁路线的信息。其中车站所属铁路线是车次按线路里程单价计算票价的重要依据。

考虑到中老铁路和中国境内车次、车站、票款等信息交互的兼容性，系统在国铁集团客票系统的基础上增加了国家和时区标识。国家标识保证中国境内和老挝境内的所有基础数据相互独立，保证中老铁路客运数据的唯一性，中老铁路不受国铁集团客运系统升级改造的影响。加入时区数据是由于中国是东八区时间，老挝是东七区时间，时区不同时间不一致，为了售票时间、改签、退票时限及车次开行时间的一致性，需加入时区信息，系统可根据从属国家及车站，自动换算为中国或老挝当地时间，保证后续业务时间线的唯一性与可靠性。

2.1.2 业务信息

业务信息中包含席位类别、车票种类、席位用途、列车等级、列车类型、车厢类型、车厢运用、车厢席位运用、车站预售期定义等基础信息。中老铁路用列车等级数据判断列车计价依据是按动车计价。通过车票种类为车票发售的对象及价格提供依据。根据用途的差异可对席位做如下划分：①国际1 指国际席位交换前的用途；②国际2 指国际席位交换后的用途；③非国际指非跨境席位。车站预售期定义车站发售车票的具体时间。其他列车类型、车厢类型等规范定义了每个动车类型包含的车厢及对应具体席位的信息，为席位计划编制提供依据，每节车厢的席位计划不能超过车厢定员。

2.1.3 列车信息

列车信息包括列车权限定义、列车车次信息的生成。通过列车权限定义可明确具体列车的管理者，从昆明至万象的国际列车管理者是昆明局集团公司，从万象到昆明的国际列车管理者是老中公司，管理者可管理具体列车的席位计划并对其作出调整。通过列车车次信息定义具体列车的停靠站、运用的具体动车类型、车厢是否为国际车厢及各站之间具体的票价。若车厢为国际车厢，则可发售的跨境车票为国际旅客使用。

2.2 权限管理模块

2.2.1 人员权限

人员权限通过把操作员分为不同的角色，对角色的权限进行配置，配置后把操作员归属于各类角色，完成对操作员权限的控制[5]。角色权限包括定义系统各菜单功能项使用权限及席位用途操作权限，不同角色权限在系统内可拥有不同的菜单功能项，对席位的操作权限分为查询和管理权限。中老铁路管理系统分为3 级，上级角色的操作员在其权限范围内可定义下级或同级的角色与操作员，下级角色操作员无权定义上级角色及操作员。通过权限的赋予，也可区分窗口业务是售票或退票窗口，是否发售跨境席位。

2.2.2 操作窗口权限

操作窗口权限包括窗口管理、窗口参数定义、窗口状态监控。通过窗口管理定义窗口判断管理层级是老中公司、老中公司运营中心或车站级，不同级别管理层级的窗口所能使用的菜单功能不同。窗口管理同时定义对应的物理IP 地址，供后续窗口绑定设备做唯一性标识。通过窗口参数定义来具体区分各窗口是否可以售票、退票、可售席位的用途等。最后实现对各窗口状态的实时监控。

2.2.3 接入设备权限

接入设备权限的管理是指对接入系统的计算机、手持机等设备进行精确管理，包括设备的管理及绑定需要接入设备的窗口。应先对接入设备的设备管理单位和编号进行定义，后通过窗口管理实行服务端和客户端的双向认证，对窗口和接入设备做绑定。

2.3 席位计划管理

2.3.1 席位计划与管理

席位计划管理包括席位计划的编制、席位生成期定义、席位转用途、无座席数量上限定义、席位共用定义、席位复用定义、余票查询等功能。席位计划编制是针对某一车次列车，对每个车厢的每个席位进行可售发到站区间、用途、席位等级的定义，可根据车型自动生成席位计划，人工可进行手动调整。通过自动的工作流每天定时按照席位生成期定义的时间范围来生成相应时间段的席位。席位对外发售时间取决于基础数据中的车站预售期定义。通过席位转用途功能可实现将非国际用途的席位转换为国际1 用途的席位。通过席位共用实现始发兼顾中途上车的席位需求，利用席位复用可对非全程售出席位的未售区间重新生成席位，实现运能最大化利用。

2.3.2 国际交换与国际返还

为充分利用席位并方便旅客购买往返票，可采取分车厢销售各国非跨境车票和跨境车票。针对中老铁路的国际车厢，为方便过关及验票的管理，不发售无座票，对号入座[6]。国际车厢在系统中按席位的用途进行区分，国境内车厢席位定义为非国际用途，国际车厢席位定义为国际1 用途。非国际用途席位的最远终到站只能是始发国家的边境站，到站不允许跨境。国际1 用途席位必须为跨境席位，即发到站不在一个国家境内。昆明局集团公司和老中公司可采取预分部分席位供对方发售车票的模式对国际席位进行管理[7]。

（1）国际交换。中国境内始发至老挝境内的列车由昆明局集团公司管理，老挝境内始发至中国境内的列车由老中公司管理，为满足旅客一次性购买往返票的要求，中方和老方需要通过席位交换，中方/老方交换各自管辖车次的席位给老方/中方，即把国际1 用途的席位转换为国际2 用途，中方/老方获得对方管辖车次席位的管辖权后，可对管辖车次席位进行管理和调整，视为有管辖权车次的席位。

（2）国际返还。若交换席位过多，在开车前若干天，可通过席位返还，针对用途为国际2 的未售席位，中方/老方通过席位返还功能可实现席位控制权的返还，席位用途由国际2 转换为国际1，席位返还给对方后，席位返还方立即失去对席位的管理和控制权。中老铁路席位管理系统流程图如图3所示。

图3 中老铁路席位管理系统流程图Fig.3 Flow chat of China-Laos Railway ticket management system

3 中老铁路席位管理系统功能实现

3.1 权限管理功能实现

权限管理主要包含用户、窗口和设备的权限定义及管理。用户和窗口可视为对登录对象的访问权限进行控制，每个级别的权限有着严格的区别，用下述访问控制策略实现。对设备实行身份认证，确保接入的设备是合法的，用下述身份认证策略实现。

3.1.1 访问控制策略

系统对每个登录的窗口和操作员均进行权限控制，实现在同一个系统中区分出不同窗口和操作员权限，目标是做到最小权限控制以保护系统数据和功能，避免受到错误或恶意行为的破坏。

（1）窗口访问控制。对每个窗口采取基于属性的权限控制模式(ABAC)，是通过动态计算一个属性是否满足某种条件来进行授权判断[8]。窗口的权限取决于归属管理单位赋予的权限，即老中公司、老中公司运营中心和车站三级窗口可分别管理不同用途席位，使用不同系统功能。优点是可以不需要预定义逻辑判断就可实现不同颗粒度的权限控制，减轻了窗口访问控制的维护成本[9]。

（2）操作员访问控制。采取基于角色的权限控制模式(RBAC)，RBAC 不用给操作员单个分配权限，只用指向对应的角色就会有对应的权限，而且分配权限和收回权限都很方便[10]。每个角色可管理不同用途席位，使用不同系统功能。

3.1.2 身份认证策略

（1）认证方式。中老铁路席位管理系统对接入每个物理操作窗口的设备均进行身份认证。考虑到老挝运营中心的运营成本及国铁集团使用的认证设备的国际版权问题，身份认证采用基于数字证书的双向验证方式进行线上实时认证。

（2）认证流程。在系统中添加具有唯一ID 的物理窗口，记录窗口的物理IP 地址。增加窗口定义完成后，系统为物理窗口后续绑定设备生成一个由多组符号组成的随机验证码。

假设窗口生成一个10 位由数字、大小写字母组成的随机验证码。车站物理窗口添加设备，具有唯一ID 设备的管理单位要和物理窗口的管理单位相同，设备在该物理窗口连接IP，通过设备首次用浏览器访问系统时，必须输入窗口编号和10位验证码进行服务器验证。验证成功后，窗口生成20 位由数字、大小写字母组成的随意验证码，用20 位验证码和硬件设备完成客户端绑定。

3.2 席位计划自动编制功能实现

为最大化利用中老铁路的运能，保障旅客境内短途需求，简化人工操作流程，系统在席位计划编制中采用自动化方式一键加入动车车型每个车厢席位的对应信息生成席位计划。但因车厢席位不包含无座席，因而需要形成一套加无座席策略来保证席位计划自动编制中无座席位的正确插入。

依据基础数据中的动车车厢席位运用信息，在席位计划编制时可根据列车车型中的车厢及车厢所有席位的对照特征信息，按输入每节车厢二等座总数百分比数量的方式，一键自动生成动车二等座无座席计划。根据动车车厢所包含的席位类别，分为动车二等座车厢加无座席和动车二等座混合车厢加无座席。因此，席位计划自动编制加无座席需要通过识别车厢所包含席别类型判断是否加入二等座，并计算二等座无座席的数量。

3.2.1 车厢包含席位类别自动识别模型

（1）模型规则。车厢包含席位类别自动识别模型通过记录每个车厢全部席位的类别特征，首先识别出车厢内所包含的全部席别，再识别车厢是否是动车二等座车厢或动车二等座混合车厢。假设一个输入输出序列模型，输入为一个序列，用序列C(C1，C2，…，Cm)来表示一个列车的每节车厢的特征序列，序列C中包含m个元素，用Ci来索引输入值在序列C中的位置，i用来表示列车的第几节物理车厢。对于输出序列用T(T1，T2，…，Tm)表示每节车厢包含席位类别的特征序列，一节车厢对应一个席别类型集合的输出，因此m个车厢对应输出序列T的值也是m个，用Ti来索引输入值在序列T中的位置。Ci表示具体输入序列的车厢号，用Rl来表示输入序列的车厢包含的席位类别的数量，即有几个类型的席位。若输入Ci为1 车厢，1车厢中包含一等座和二等座2 种类型的席位时，输出T1为一等座和二等座，Rl代表的数量的结果是2，即有2 个席位类别。

（2）建模流程。用集合S表示一个车厢中所有席位，用Sj来索引输入值在集合S中的位置，假设集合S{S1，S2，…，Sn}中包含n个元素，j用来表示车厢中的第几个席位，因而某个i车厢具体对应的一个席位j的输入值可以用Cij标识，Ci车厢的席位集合用Ci{Ci1，Ci2，…，Cin}表示，输出用Tij标识席位的类别，Ci车厢的席位集合对应的席别Ti集合用Ti{Ti1，Ti2，…，Tin}表示，一个席位只有一个唯一的类别，因而一个Cij输出值Ti j只表示一个席位类别，即Rlj的值恒为1。若Tij不包含在Ti中则插入Tij的值，若包含则不插入Tij的值，此举保证Ti中的席别不重复。

（3）识别二等座或混合二等座车厢。Ra表示某车厢席位类别的数量，Ti j表示某车厢中具体包含哪些席位类别。若Ra等于1 表示车厢为非混合车厢，若Ra是大于1 的整数，则该车厢是混合车厢。当Ra= 1，且Tij的席位类别为二等座时，该车厢为二等座车厢。当Ra＞ 1，且Tij中包含的席位类别有二等座时，该车厢是混合二等座车厢。二等座或混合二等座车厢的识别结果是加入无座席的数量的依据，操作员只能对二等座或混合二等座车厢加入无座席。

3.2.2 二等座无座席位张数计算

动车二等座无座席张数按每节车厢二等座数量的百分比计算得出。在无座席上限中可定义二等座无座席数的百分比数。二等座车厢无座席数量为二等座车厢席位数量之和与无座席百分比的乘积，混合二等座车厢无座席数量为混合二等座车厢二等座数量之和与无座席百分比的乘积。

3.3 国际席位交换与返还功能实现

老中公司运营中心和昆明局集团公司只能管理管辖范围内车站始发的车次，因此旅客要购买往返票，需要通过运用国际席位交换与返还功能实现。国际席位交换与返还图如图4 所示。

图4 国际席位交换与返还图Fig.4 International ticket exchange and return

3.3.1 国际席位管理权限

要实现国际席位交换，若登录操作员属于老中公司运营中心，在国际席位交换处输入归属于老中公司运营中心的车次，按照权限和席位的用途区别会出现下列3 种情况：①若输入车次既不属于老挝运营中心始发管理，也不通过老挝运营中心管理的车站，则不能对车次进行操作。②若车次不属于老挝运营中心始发管理，但途经老挝运营中心管理的车站，则可操作、发售用途为国际2 的未售席位，对用途为国际1 的席位只有查看权限，而没有操作和发售权限，对非国际用途的席位既没有操作和发售权限也没有查看权限。③若车次属于老挝运营中心始发管理则可对所有未售用途的席位进行操作。

3.3.2 国际席位交换与返还

老中公司运营中心操作员可选择其始发管理的车次，按日期可视化显示该车次每个车厢的每个席位，其中不可交换的席位包括非国际用途的席位、已售出用途为国际1 的席位、已交换完成为国际2用途的席位，可交换席位为未售出国际1 用途的席位。老中公司运营中心把席位交换给昆明局集团公司后，昆明局集团公司操作员登录系统，在席位计划编制页面输入该车次后，可对交换后国际2 用途的未售席位进行操作和发售。

若昆明局集团公司未全部售出从老中公司运营中心交换来的国际2 席位，则可返还未售出的席位，返还后该车次国际2 用途的席位变为国际1 用途，重新由老中公司运营中心管理和发售。

4 结束语

随着“一带一路”建设的大力推进，中国与沿线国家经贸合作不断深化，为中国铁路发展带来新的挑战和机遇。综合考虑中国铁路席位管理现状和老挝国情，研究设计中老铁路席位管理系统，有效解决中国和老挝跨境席位的管理和发售问题，提升席位计划编制的自动化处理程度，简化人工处理流程，减少人工录入错误率，并通过权限管理实现最小权限管理，落实老中公司、老中公司运营中心和车站三级用户管理权限与责任。通过增加国家、时区等数据定位信息确保数据国际唯一性，提出以国际用途席位转换与返还的方式，研究国际席位交换和返还策略方便旅客一次性购买往返票。此外，总体架构采用开源数据库、开源微服务架构与开源自动化部署软件，在提高性能、可靠性和响应速度的同时，可避免软件境外使用的法律责任问题。中老铁路席位管理系统的设计和构造借鉴中国铁路客票系统的先进经验，力求做到适应中老铁路的国际售票新场景，为中国铁路客票系统“走出去”提供有效技术支撑。