基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊慧玲

（重慶機(jī)電控股集團(tuán)機(jī)電工程技術(shù)有限公司，重慶 400000）

0 引言

地鐵售票系統(tǒng)是軌道交通系統(tǒng)的重要運(yùn)行子系統(tǒng)（圖1），它直接與旅客進(jìn)行互動(dòng)，并對(duì)其收益產(chǎn)生重要影響。目前的AFC 系統(tǒng)在某種程度上使地鐵售票機(jī)的自動(dòng)售票功能得到了極大的改善，但是由于鐵路網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的需要，使得AFC 系統(tǒng)的建設(shè)成本不斷增加，后期維護(hù)工作越來(lái)越困難，票務(wù)運(yùn)營(yíng)管理也越來(lái)越復(fù)雜，同時(shí)由于系統(tǒng)資源的利用率低下，造成了大量的資源和能量浪費(fèi)。當(dāng)前的AFC 系統(tǒng)主要是通過(guò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)旅客路徑選擇行為進(jìn)行分析，改進(jìn)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保護(hù)用戶(hù)隱私，改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在改善地鐵AFC 體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，北京地鐵和廣州地鐵將采取多線(xiàn)共用線(xiàn)路中心的設(shè)計(jì)，南京地鐵則提出了區(qū)域中心的方案。該方案在一定程度上簡(jiǎn)化了AFC 線(xiàn)路中心，避免了在線(xiàn)網(wǎng)環(huán)境下重復(fù)建設(shè)，但卻沒(méi)有從根本上解決AFC 系統(tǒng)投資大、維護(hù)困難等問(wèn)題。云計(jì)算是一種新的計(jì)算方式，它在城市軌道交通中的應(yīng)用，大大減少了城市軌道交通的投資和運(yùn)行費(fèi)用。本文只對(duì)“取消線(xiàn)路中心，建立計(jì)算機(jī)服務(wù)器云機(jī)房”這一概念進(jìn)行了初步的探討，并沒(méi)有進(jìn)行具體的分析與設(shè)計(jì)。

圖1 地鐵售票系統(tǒng)與軌道交通系統(tǒng)的關(guān)系

1 我國(guó)地鐵系統(tǒng)中自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的主要關(guān)鍵技術(shù)

1.1 自動(dòng)售檢票系統(tǒng)中的交易安全關(guān)鍵技術(shù)

在地鐵售票系統(tǒng)中，交易安全性是一項(xiàng)十分重要的技術(shù)，它可以很好地保障地鐵售票系統(tǒng)的正常運(yùn)行。其中，最重要的技術(shù)就是確保在地鐵運(yùn)營(yíng)期間，自動(dòng)售票機(jī)與銀行結(jié)算系統(tǒng)的安全交易。在交易安全技術(shù)的實(shí)施中，必須從兩個(gè)方面來(lái)保障：①網(wǎng)絡(luò)安全；②數(shù)據(jù)信息。只有做到以上兩點(diǎn)，才能使地鐵自動(dòng)售票系統(tǒng)的交易安全得到最大程度的保障。

1.2 自動(dòng)售檢票系統(tǒng)中的界面控制關(guān)鍵技術(shù)

在地鐵售票系統(tǒng)中，如何有效地控制用戶(hù)的操作界面是十分重要的，其中接口控制技術(shù)就是要確保用戶(hù)在購(gòu)票時(shí)可以清楚、完整地看到售票信息，從而正確地購(gòu)買(mǎi)到自己的車(chē)票。在界面的控制部分，包括站點(diǎn)的細(xì)節(jié)、列車(chē)的細(xì)節(jié)、旅客的購(gòu)買(mǎi)信息、購(gòu)買(mǎi)方法等3 個(gè)方面。在使用接口控制系統(tǒng)時(shí)，可以根據(jù)用戶(hù)的需求，根據(jù)用戶(hù)的需求，根據(jù)用戶(hù)的需求，根據(jù)用戶(hù)的需求，可以根據(jù)自己的需求，選擇自己的站點(diǎn)，查看自己的車(chē)次。所以，在實(shí)現(xiàn)接口控制技術(shù)時(shí)，必須確保人機(jī)界面的設(shè)計(jì)與控制是非常關(guān)鍵的。

1.3 自動(dòng)售檢票系統(tǒng)中的硬件接口關(guān)鍵技術(shù)

由于售票系統(tǒng)中所采用的設(shè)備都是由許多廠(chǎng)家的零件裝配而成，使用時(shí)要確保各個(gè)硬件的接口都是正確、高效的。硬件接口技術(shù)的主要功能有3 個(gè)：①確保各個(gè)硬件之間的連接。②確保各個(gè)硬件之間的有效配合。③裝配完成之后可以減少出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率。所以在設(shè)計(jì)和使用硬件接口技術(shù)時(shí)，必須將各個(gè)硬件的接口指令統(tǒng)一起來(lái)，從而有效地實(shí)現(xiàn)界面指令的一致性和接口技術(shù)的實(shí)施。

1.4 自動(dòng)售檢票系統(tǒng)中的檢票機(jī)相應(yīng)控制關(guān)鍵技術(shù)

檢票系統(tǒng)在實(shí)際使用中的應(yīng)用是十分重要的，所以其相應(yīng)的控制技術(shù)就顯得尤為重要。檢票機(jī)的組成主要包括：電源、讀寫(xiě)器、安全閘門(mén)、顯示屏、報(bào)警裝置等。所以，在檢票機(jī)的工作中，要經(jīng)過(guò)許多的工作，在檢票機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中，要確保各部分的工作協(xié)調(diào)，確保各部分的工作井然有序。為對(duì)列車(chē)檢票工作進(jìn)行有效的監(jiān)控與監(jiān)控，必須加強(qiáng)對(duì)檢票機(jī)的監(jiān)控與監(jiān)控。

2 地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)應(yīng)用分析

在現(xiàn)代社會(huì)中，地鐵是一種非常重要的交通工具，它給人們的生活提供了很大的方便。目前在地鐵上使用的是AFC 系統(tǒng)，該系統(tǒng)由五個(gè)部分組成：車(chē)票、車(chē)站終端設(shè)備、車(chē)站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、線(xiàn)路中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、清點(diǎn)中心系統(tǒng)。該體系可應(yīng)用于單線(xiàn)路、多線(xiàn)路、分區(qū)等多種經(jīng)營(yíng)方式，如北京16 條地鐵線(xiàn)，以AFC 五層體系為主，上海12 條線(xiàn)采用AFC 五層結(jié)構(gòu)進(jìn)行單線(xiàn)管理，南京3 條線(xiàn)采用AFC 五層結(jié)構(gòu)。

但隨著我國(guó)城市軌道交通的發(fā)展和交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，原有的五級(jí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也逐漸顯露出其不足之處：①AFC 系統(tǒng)不能有效地利用現(xiàn)有的資源。傳統(tǒng)的地鐵售票機(jī)系統(tǒng)的配置是根據(jù)客流高峰時(shí)段的客流來(lái)進(jìn)行的，每個(gè)樓層的客流都是以最高的形式進(jìn)行分配，所以許多設(shè)備的存儲(chǔ)和計(jì)算能力都沒(méi)有被充分的利用，導(dǎo)致了大量的設(shè)備容量的浪費(fèi)。②隨著城市軌道交通的發(fā)展，城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性也隨之提高，城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)也越來(lái)越多，隨著城市軌道交通的發(fā)展，城市交通網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)也越來(lái)越多，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)也變得更加復(fù)雜，管理也更加分散，要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面維護(hù)，就要投入較大的費(fèi)用。③數(shù)據(jù)冗余。系統(tǒng)各層次的功能是相互獨(dú)立的，有些功能可能會(huì)相互交叉，比如，在系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)監(jiān)控、流量統(tǒng)計(jì)、故障管理、統(tǒng)計(jì)交易信息等方面；在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，各數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)會(huì)將交易數(shù)據(jù)逐級(jí)存檔，但只有清分系統(tǒng)不會(huì)使用，導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù)據(jù)過(guò)多冗余。④AFC 系統(tǒng)的安全不能保證[1]。在傳統(tǒng)的地鐵售票系統(tǒng)中，站務(wù)人員和維保人員均有權(quán)使用操作系統(tǒng)。隨著城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)張，涉及的工作人員也會(huì)越來(lái)越多，如果工作人員的工作出了差錯(cuò)，甚至是人為的破壞、誤操作，都會(huì)增加系統(tǒng)的安全性，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量下降，造成經(jīng)濟(jì)上的損失；最后在新的軌道交通建設(shè)中出現(xiàn)了一些新的問(wèn)題。由于地鐵線(xiàn)路施工的特殊性，施工周期的不同，所需的設(shè)備類(lèi)型也不盡相同，造成了新設(shè)備與現(xiàn)有線(xiàn)路設(shè)備軟件升級(jí)、接口等問(wèn)題。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的途徑

針對(duì)AFC 系統(tǒng)存在的諸多問(wèn)題，可以利用云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)。在云計(jì)算技術(shù)的基礎(chǔ)上，本文對(duì)CAFC 系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析，從而使地鐵服務(wù)質(zhì)量得到有效提升。

地鐵售票系統(tǒng)的運(yùn)行采用了云計(jì)算技術(shù)，它是利用運(yùn)行軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的體系結(jié)構(gòu)，其中包含了云中心運(yùn)行軟件、地鐵車(chē)站終端軟件和票務(wù)管理終端軟件。在使用云計(jì)算中心軟件的同時(shí)，也要考慮到地鐵的實(shí)際運(yùn)營(yíng)狀況，采用虛擬技術(shù)。所有的軟件，所有的軟件，所有的軟件，所有的數(shù)據(jù)，都在云計(jì)算平臺(tái)上，通過(guò)云計(jì)算技術(shù)，保證了地鐵售票系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提升了系統(tǒng)的工作效率，保證了系統(tǒng)的工作能力。從系統(tǒng)的組成上，主要包括控制器，屏幕，鍵盤(pán)，系統(tǒng)的操作所需的電力。由于地鐵售票系統(tǒng)中沒(méi)有瘦客戶(hù)和USB 接口，所以在用戶(hù)端和服務(wù)器端之間沒(méi)有任何一臺(tái)電腦終端是不需要的。在終端的臺(tái)式云中，可以分為多種不同的軟件模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬操作，而帶有單獨(dú)的數(shù)據(jù)樣機(jī)的網(wǎng)絡(luò)模塊能夠有效地提高用戶(hù)的存取效率。該站點(diǎn)的存取功能可以為售票人員提供存取服務(wù)。在接入云計(jì)算中心的同時(shí)，利用虛擬模塊向終端傳輸各類(lèi)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)售票人的人工查詢(xún)，同時(shí)也方便了售票人的交接和報(bào)表的填寫(xiě)。站務(wù)終端設(shè)備的軟件主要分為應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)兩大類(lèi)。在該系統(tǒng)正常工作的情況下，該系統(tǒng)可以通過(guò)云服務(wù)中心來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種業(yè)務(wù)的遙控。在云計(jì)算中心的控制下，進(jìn)行各種系統(tǒng)運(yùn)行，可以逐步減少計(jì)算資源的使用量。地鐵售票系統(tǒng)主要由Windows NT 操作系統(tǒng)和Linux 操作系統(tǒng)組成。前者是微軟推出的Windows NT 操作系統(tǒng)，后者是免費(fèi)的，也是免費(fèi)的。該系統(tǒng)的應(yīng)用軟件由應(yīng)用程序級(jí)軟件和設(shè)備控制級(jí)軟件組成，其中，設(shè)備控制器主要是對(duì)設(shè)備組件進(jìn)行操作，將界面功能傳送到邏輯層，并將有效的數(shù)據(jù)信息傳送到應(yīng)用邏輯層，以改善服務(wù)過(guò)程的質(zhì)量[2]。

3.1 基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

3.1.1 整體架構(gòu)

地鐵售票機(jī)無(wú)須人工售票，只需與終端設(shè)備進(jìn)行互動(dòng)即可完成所有工作，從而大大提高了售票、檢票的工作效率，保證了設(shè)備的運(yùn)行安全性。在地鐵客流很大的情況下，利用地鐵的自動(dòng)售票系統(tǒng)可以讓旅客迅速進(jìn)出地鐵站，增加客流的流通，減少在地鐵站內(nèi)滯留的時(shí)間。地鐵售票機(jī)的運(yùn)行速度很快，為了保證列車(chē)的運(yùn)行速度能夠達(dá)到旅客的要求，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，既要保證列車(chē)的運(yùn)行速度，又要保證列車(chē)的檢票和售票的準(zhǔn)確性。地鐵售票系統(tǒng)的檢測(cè)精度高，主要是因?yàn)樗苡行У胤乐孤每褪軅瑴p少系統(tǒng)的運(yùn)行失效，從而保證地鐵售檢機(jī)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。此外，為了更好的滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)各種設(shè)備的操作參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以便在實(shí)際操作中為旅客提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

CAFC 系統(tǒng)主要是簡(jiǎn)化了AFC 的體系結(jié)構(gòu)，將整個(gè)體系結(jié)構(gòu)劃分為車(chē)票、車(chē)站終端設(shè)備以及CAFC 云桌面三個(gè)層面。在車(chē)站的終端，主要承擔(dān)著用戶(hù)的交費(fèi)、檢票和驗(yàn)票；CAFC 云桌面則主要擔(dān)負(fù)系統(tǒng)軟件和硬件的開(kāi)發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)、管理等功能、CAFC 云桌面，主要擔(dān)負(fù)系統(tǒng)軟件和硬件的開(kāi)發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)、管理等功能、操作人員可以在這一平臺(tái)實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控和統(tǒng)籌調(diào)配，從而使管理效率大大提升[3]。

3.1.2 物理拓?fù)?/p>

CAFC 系統(tǒng)采用S/C 結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的AFC 系統(tǒng)相比，采用了S/C 結(jié)構(gòu)，通過(guò)局域網(wǎng)將CAFC 云桌面和站點(diǎn)終端設(shè)備相連，并能從終端接收各種數(shù)據(jù)。同時(shí)，在局域網(wǎng)中，站點(diǎn)終端還能獲得CAFC 云桌面的命令，并對(duì)其進(jìn)行操作和實(shí)現(xiàn)。從物理上講，CAFC 系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下。

（1）云服務(wù)中心。CAFC 云臺(tái)式機(jī)是一個(gè)由計(jì)算機(jī)、機(jī)架、服務(wù)器、交換機(jī)、磁帶庫(kù)、防火墻、磁盤(pán)列陣等組成的綜合系統(tǒng)。針對(duì)不同的地鐵工程規(guī)模，可以采取有針對(duì)性的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。CAFC 云臺(tái)式機(jī)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括：服務(wù)器層和功能層，它們通過(guò)TOR 交換機(jī)互相連接，而中間層和聚合層交換機(jī)則是交叉的。通過(guò)該架構(gòu)，虛擬機(jī)和通信流的遷移具有更大的靈活性。

（2）通信骨干網(wǎng)絡(luò)。CAFC 系統(tǒng)中，以自愈的冗余光纖雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)站點(diǎn)的互聯(lián)。在系統(tǒng)正常工作時(shí)，主環(huán)起作用，次環(huán)處于熱預(yù)備狀態(tài)。當(dāng)主環(huán)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，次環(huán)網(wǎng)絡(luò)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行配置，保證了系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)。

（3）終端設(shè)備。本系統(tǒng)采用環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以三層交換機(jī)和以太網(wǎng)交換機(jī)為中介，與CAFC 云臺(tái)及通信骨干網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在主干網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，站點(diǎn)終端設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)會(huì)被自動(dòng)存儲(chǔ)，在主干網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后，將其傳送至CAFC 云端，通常數(shù)據(jù)保存時(shí)間為7d。

3.2 基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

在地鐵售票系統(tǒng)的實(shí)際操作中需要做好大量的工作。如驗(yàn)票、驗(yàn)證車(chē)票的合法性、管理硬件的狀態(tài)、以及各種數(shù)據(jù)的上傳等。為了保證地鐵售票系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)能夠正常工作，必須將車(chē)票的情況、乘客的乘車(chē)日期、上車(chē)地點(diǎn)、下車(chē)地點(diǎn)等信息發(fā)送到系統(tǒng)中。所以，保障地鐵列車(chē)的安全運(yùn)行，必須確保軟件系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

云計(jì)算已經(jīng)滲透到各個(gè)行業(yè)，為人們的工作和生活提供了極大的方便。尤其是云技術(shù)能夠跨越時(shí)空的限制，在一定程度上改善了系統(tǒng)的工作效率，同時(shí)也大大改善了系統(tǒng)的服務(wù)品質(zhì)。在地鐵售票系統(tǒng)中采用云計(jì)算技術(shù)，一般可以把整個(gè)系統(tǒng)分為三大塊，分別是車(chē)票、終端設(shè)備和云計(jì)算中心。其中老人票、學(xué)生票、計(jì)次票、單程票、儲(chǔ)值票等都有，在地鐵售票系統(tǒng)中，自動(dòng)售票功能主要體現(xiàn)在自動(dòng)售票功能上。第二個(gè)環(huán)節(jié)是終端，它起到了檢票的作用，旅客們可以和終端設(shè)備進(jìn)行互動(dòng)。通過(guò)運(yùn)行云計(jì)算中心，可以針對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行技術(shù)改造，同時(shí)也可以進(jìn)行運(yùn)營(yíng)和維護(hù)，收集信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并將所有的設(shè)備都集中在一起，這樣才能區(qū)分出電網(wǎng)在運(yùn)營(yíng)中的利益[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，有必要探討基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵售票系統(tǒng)。針對(duì)目前的地鐵售檢票系統(tǒng)存在資源浪費(fèi)、管理困難等問(wèn)題，提出了一種基于云技術(shù)的綜合方案，通過(guò)建立統(tǒng)一的桌面云安全管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各種信息資源得到有效整合，從而使系統(tǒng)容量減小，資源浪費(fèi)情況改善。希望本論文對(duì)從事此項(xiàng)工作的相關(guān)人士有一定的借鑒作用。