鐵路旅客智能出行研究

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1國內(nèi)外電子客票概況

電子客票[1-3]概念最初由航空領域提出，1993年美國一家航空公司推出世界上第1張電子客票。2000年3月28日，中國南方航空股份有限公司推出了我國首張電子客票，提供網(wǎng)上訂票、網(wǎng)上支付和電子客票服務。中國國際航空股份有限公司與中國東方航空股份有限公司也分別于2003年和2004年推出了電子客票，至2007年我國航空業(yè)在全球范圍內(nèi)率先實現(xiàn)了全面電子客票。2017年以來，部分機場相繼推出了二維碼和“刷臉”自助登機服務。德國、法國和美國鐵路通過互聯(lián)網(wǎng)銷售的車票也可提供電子客票。在我國公共交通領域，普遍采用電子錢包或二維碼關聯(lián)電子賬戶的方式扣款，但這種非實名制、不對號、計次、計程的特點，本質(zhì)為一種電子支付應用場景，并非真正意義上的電子客票[4-5]。從國內(nèi)外交通行業(yè)發(fā)展趨勢來看，電子客票在民航與鐵路領域已經(jīng)開始應用，大幅提升旅客出行體驗的同時，有效節(jié)省了運營成本，目前正在基于實名電子客票向更為便捷的通行方式和精準營銷服務發(fā)展。雖然近年來我國鐵路客運在售票和檢票方面持續(xù)優(yōu)化完善，極大方便了旅客，取得了良好的社會效益，但相對于旅客持續(xù)增長的美好出行需求依然存在一定差距，旅客購票出行服務依然存在很大優(yōu)化空間。結合我國鐵路行業(yè)特點，全面實施電子客票應用已經(jīng)成為更好服務旅客、推動鐵路客運智能化發(fā)展的重要載體，是提升人民群眾對鐵路發(fā)展獲得感和幸福感的重要舉措。

2我國鐵路電子客票研究

2.1內(nèi)涵。電子客票是我國鐵路旅客車票票制繼硬板票、條碼票、磁介質(zhì)票后的又一重大變革，將紙質(zhì)車票承載的旅客運輸合同憑證、乘車憑證、報銷憑證功能分離，實現(xiàn)了運輸合同憑證電子化、乘車憑證無紙化、報銷憑證按需提供，是客運生產(chǎn)組織和服務流程全面優(yōu)化和重構的重要基礎。2.2技術方案。2.2.1乘車憑證選擇。電子客票應用的核心是通過乘車憑證在客票系統(tǒng)中找到旅客購票信息。乘車憑證可有多種選擇，但應滿足可機器識讀、技術成熟，能快速查詢旅客購票記錄，旅客接受程度高、便于攜帶，以及經(jīng)濟實用、能夠充分利用既有設備的原則。通過對居民身份證、外國人永久居留證、港澳臺居民居住證、港澳居民來往內(nèi)地通行證、臺灣居民來往大陸通行證、中鐵銀通卡、二維碼（紙質(zhì)/電子）、手機NFC和人臉信息的比選分析，初期優(yōu)先選擇可機讀的居民身份證、外國人永久居留證、港澳臺居民居住證、港澳居民來往內(nèi)地通行證、臺灣居民來往大陸通行證等證件作為電子客票乘車憑證。后續(xù)可根據(jù)應用及技術發(fā)展情況，逐步拓展電子身份證、手機NFC和“刷臉”等乘車憑證形式。其他證件可配合電子客票購票信息單二維碼實現(xiàn)快速驗檢票、乘車。2.2.2主要業(yè)務變化。實施電子客票應用將給客運業(yè)務帶來極大變化，主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）旅客出行無紙化。電子客票對原有紙質(zhì)車票所承載的功能進行了優(yōu)化分離，實現(xiàn)乘車憑證由硬板票、軟紙票、磁介質(zhì)票等實體到無紙化、電子化、智能化的轉變。電子客票應用顯著提升了旅客出行體驗，有效降低了票紙使用，在積極響應綠色出行、節(jié)能減排倡議的同時，成為推動鐵路智能化出行的新舉措。（2）客票業(yè)務全面自助化。電子客票的實施，在近年來互聯(lián)網(wǎng)售票、閘機檢票實現(xiàn)旅客購票和檢票自助化的基礎上，進一步提高了便利性和工作效率，同時實現(xiàn)了退票、改簽、變更到站等業(yè)務的自助化辦理，提高了我國鐵路信息化水平，節(jié)省了旅客購票時間和進出站時間，符合大眾快節(jié)奏、高效出行的要求。（3）線上線下功能一體化。電子客票的實施，取消了互聯(lián)網(wǎng)購票后換取票環(huán)節(jié)，方便旅客的同時，減輕了車站壓力，同時還實現(xiàn)了線上和線下功能的一致性，克服了紙質(zhì)車票退票改簽需要到線下窗口辦理的弊端，后續(xù)互聯(lián)網(wǎng)訂餐、約車等延伸服務也可隨電子客票應用的推廣，為旅客提供更為便捷的服務體驗。（4）有效解決了既有紙質(zhì)票丟失、偽造和倒賣等問題。由于購票信息以電子數(shù)據(jù)形式保存，車票丟失、偽造和倒賣實體車票的問題將得到有效解決，避免了旅客因車票丟失產(chǎn)生諸多不必要的麻煩，極大降低了旅客出行的經(jīng)濟成本。（5）建立旅客全行程信息檔案。以旅客購票電子記錄為基礎，構建旅客實名驗證、進站檢票、乘車、出站檢票及訂餐、約車等出行過程中完整的消費和服務檔案，為鐵路開展精準信息推送和差異化服務奠定堅實基礎。2.2.3系統(tǒng)架構。電子客票采用基于“雙中心雙活”的系統(tǒng)架構（見圖1），提高了電子客票處理能力、系統(tǒng)可靠性及業(yè)務處理的連續(xù)性；引入云計算、大數(shù)據(jù)處理、人工智能等技術，實現(xiàn)高并發(fā)條件下的海量數(shù)據(jù)處理、基于消費習慣的旅客用戶畫像、復雜環(huán)境下的人臉智能識別等關鍵應用，通過廣泛吸收多種開源技術，結合實際應用不斷自主創(chuàng)新，豐富系統(tǒng)功能、調(diào)整系統(tǒng)架構，持續(xù)保持技術的先進性和自主性。為方便向旅客提供購票、變更、乘車等服務，構建了線下電子客票集群，存放線下渠道發(fā)售電子客票的存根和訂單等數(shù)據(jù)；建立旅客服務記錄（PassengerServiceRecord，PSR）集群，整合旅客出行全流程的服務信息，形成旅客出行服務信息檔案；建立二維碼集群，推出掃碼進出站乘車服務，保證電子客票相關業(yè)務使用二維碼的通用性和安全性；搭建人臉比對集群，用于持續(xù)進行人臉識別算法的訓練，定期將優(yōu)化后的算法自動下發(fā)至實名制驗證閘機等應用終端，以提高比對效率及準確性。為保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，搭建鐵路局集團公司應急中心，當鐵路局集團公司客票系統(tǒng)發(fā)生異常時，可順利接管其相關業(yè)務，實現(xiàn)應急售票和驗檢票業(yè)務。2.2.4關鍵技術。（1）大并發(fā)條件下的電子客票快速驗檢票技術。提出PSR概念并構建PSR集群（技術架構見圖2）。PSR以乘車人為主要線索，將其購買的車票和服務的信息完整記錄和整合，根據(jù)服務進度或旅客變更實時進行信息更新，并記錄下更新軌跡，形成一個完整的行程數(shù)據(jù)描述。電子客票在發(fā)售成功后通過數(shù)據(jù)同步技術實時更新至由分布式部署的Redis數(shù)據(jù)庫構成的PSR集群中，集群通過SpringCloud微服務框架對外提供海量數(shù)據(jù)下的快速查詢服務，滿足在大客流高并發(fā)條件下電子客票數(shù)據(jù)的驗檢票查詢要求。（2）分布式環(huán)境下的異構數(shù)據(jù)實時同步技術（見圖3）。針對分布環(huán)境下的數(shù)據(jù)實時同步需求，研發(fā)了分布式環(huán)境下的異構數(shù)據(jù)實時同步技術，可根據(jù)業(yè)務需求，采用基于數(shù)據(jù)日志文件解析的無侵入式實時同步、基于觸發(fā)器的實時同步和基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計式的定時批量同步等方式，實現(xiàn)源端數(shù)據(jù)變化監(jiān)聽和捕獲，并通過分布式傳輸中間件進行可靠數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)目標端數(shù)據(jù)庫適配讀取傳輸中間件內(nèi)數(shù)據(jù)并載入目標數(shù)據(jù)庫，分布式數(shù)據(jù)庫同步技術可實現(xiàn)包括關系型數(shù)據(jù)庫、非關系型數(shù)據(jù)庫集群及其他類型數(shù)據(jù)庫之間的異構數(shù)據(jù)同步功能，并可根據(jù)業(yè)務發(fā)展變化，動態(tài)增加同步節(jié)點，以及擴展支持的數(shù)據(jù)庫類型，具有較高的可定制性。（3）動態(tài)二維碼檢票技術。我國鐵路首次提出為購買電子客票的旅客提供手機動態(tài)二維碼[6-7]檢票服務，結合對稱加密與非對稱加密算法，在服務端對電子客票數(shù)據(jù)進行對稱加密，并將加密數(shù)據(jù)下發(fā)到客戶端進行緩存，客戶端對請求時間與加密數(shù)據(jù)進行數(shù)字簽名，2次加密的結果構成二維碼。二維碼具有有效期的屬性，超過設定時間手機客戶端將自動更新，動態(tài)二維碼具有防篡改、防偽造、防抵賴的特點，而且可以離線生成、離線驗證，提高了進站檢票的效率（動態(tài)二維碼檢票架構見圖4）。（4）全渠道一體化的人臉識別技術。構建了覆蓋“國鐵集團—鐵路局集團公司—車站”三級網(wǎng)絡、鐵路客票線上線下渠道和各應用場景的鐵路客票人臉比對與算法訓練統(tǒng)一平臺（見圖5），基于復雜場景、動態(tài)適配的人臉識別[8-9]算法，首次實現(xiàn)基于人像識別的自助核驗應用模式，實現(xiàn)了融合圖像識別智能化技術的旅客線上線下自助身份核驗服務，極大提升了我國鐵路旅客服務的智能化水平。

3基于電子客票的旅客智能出行

3.1線上線下一體化購票服務。電子客票打通了線上與線下售票渠道的服務鏈條，打破了既有客運服務中大部分旅客乘車需要提前取票、線下購票只能線下變更的固有流程，全面支持跨渠道辦理車票變更業(yè)務，消除線上線下業(yè)務辦理差異，創(chuàng)建線上與線下一體化的新業(yè)務規(guī)則。豐富了線下渠道的功能服務，使車站的經(jīng)營模式由目前售檢票業(yè)務為主，逐漸向提供個性化、定制化、全流程化服務的方向轉變，實現(xiàn)客運服務主要內(nèi)容的全面升級和重新構建。3.2基于多維度身份識別技術的驗檢服務。實施電子客票應用的車站驗檢票融合了NFC[10-11]、人臉識別、生物特征識別、大數(shù)據(jù)分析等多項前沿技術，為旅客進出站提供了多種方式的驗檢票選擇。購票旅客可利用有效身份證件、手機動態(tài)二維碼、人臉識別直接通過閘機自助完成驗檢票進站乘車，無需換取紙質(zhì)車票，為旅客出行省去換票環(huán)節(jié)，縮短出行時間。出站檢票除利用身份證件、手機動態(tài)二維碼、人臉識別方式外，還將利用多種生物特征識別技術，多方位數(shù)據(jù)采集、進行大數(shù)據(jù)的智能分析定位，為旅客提供無感知的出站體驗。3.3面向旅客出行的全過程提供綜合智能信息服務。我國鐵路積極開展人工智能、大數(shù)據(jù)、生物識別、知識圖譜等技術研究，通過智能行程提醒、智能在線客服、智能語音客服、智能問詢機器人等科技手段實現(xiàn)旅客出行全過程綜合智能信息服務，精準高效地響應旅客需求，使旅客出行更加便捷高效。鐵路智能行程提醒是以富媒體短信主動推送消息為載體，通過圖文、音頻、視頻等豐富形式及時向旅客提供行程安排、業(yè)務變更、列車延誤、目的地指南、發(fā)到站天氣變化等精準化信息，提升旅客鐵路出行體驗；智能在線客服實現(xiàn)信息共享、自學習統(tǒng)計、智能客服及知識庫構建，對服務全流程進行記錄和反饋分析，自動調(diào)整優(yōu)化服務邏輯，有效降低人工客服工作量，提升客服服務質(zhì)量；智能語音客服、智能問詢機器人實現(xiàn)語音識別與優(yōu)化、語音合成功能，提供基于語音、人臉、用戶行為分析、語音情感識別等全方位感知能力，并利用客票系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)及大數(shù)據(jù)分析技術，刻畫用戶畫像，提供不間斷、場景化、人性化的鐵路客服體驗和一致、高效的旅客咨詢服務，提升鐵路服務旅客的質(zhì)量及效率。3.4電子發(fā)票。我國鐵路電子客票的全面實施，為推廣使用鐵路客運車票電子發(fā)票提供了良好的應用場景。通過對現(xiàn)有技術及稅控設備的整合，搭建我國鐵路客運服務增值稅電子發(fā)票平臺，為旅客提供多渠道（線上與線下）、全周期（購票完成到出行結束后）的電子發(fā)票獲取方式，方便旅客辦理發(fā)票查詢、核驗、下載、打印、報銷等手續(xù)，有助于鐵路企業(yè)緊密圍繞市場需求，開發(fā)增值服務，規(guī)范稅務發(fā)票管理。

4電子客票應用推廣情況

經(jīng)過深入研究、反復論證、充分準備，目前已在海南環(huán)島鐵路、滬寧城際、成渝高鐵、昆大麗城際、廣珠城際、京雄城際北京西—大興機場段、青榮城際、南寧—北海城際、哈牡城際等10余條線路實施電子客票應用，同時伴隨著新線投產(chǎn)逐步覆蓋我國高鐵動車組及普速線路停靠站。截至2019年10月7日，實施電子客票的線路累計發(fā)售電子客票達7500余萬張，其中12306網(wǎng)站發(fā)售6300余萬張、人工售票窗口（含代售點）發(fā)售863余余萬張、自動售票機發(fā)售337余萬張，已全部實現(xiàn)旅客持購票證件進出站；打印報銷憑證3000余萬張，平均制票率降低了38.1%。實現(xiàn)了旅客持可識讀證件快速自助進站、檢票，通過閘機檢票的平均用時已由3.8s/人下降至1.3s/人。實施電子客票應用，簡化了旅客購票流程，降低了紙質(zhì)車票消耗，節(jié)約了旅客出行時間，提升了車站業(yè)務辦理效率和質(zhì)量，為我國建設綠色、智能交通貢獻了鐵路方案。

5結束語

電子客票是我國鐵路票制的一次重大變革，是鐵路客運提質(zhì)計劃的一項重大服務舉措。鐵路客票電子化不僅是減少一張紙質(zhì)車票，而是建立更先進的鐵路信息系統(tǒng)、更完備的客運服務設施設備、更完善的客運組織流程的支撐和保障，更是帶來了資源節(jié)約、出行便利、服務升級，為提升旅客美好出行體驗增加了無限可能。未來對鐵路旅客智能化出行的研究將繼續(xù)深化，結合新技術、新理念，將使旅客出行更加便捷。

作者:黃欣 張志強 單杏花 張濤 李士達 單位:中國國家鐵路集團有限公司