基于云計算技術(shù)的地鐵自動售檢票系統(tǒng)設(shè)計

楊慧玲

（重慶機電控股集團機電工程技術(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)的重要運行子系統(tǒng)（圖1），它直接與旅客進行互動，并對其收益產(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的自動售票功能得到了極大的改善，但是由于鐵路網(wǎng)絡(luò)化運營的需要，使得AFC 系統(tǒng)的建設(shè)成本不斷增加，后期維護工作越來越困難，票務(wù)運營管理也越來越復(fù)雜，同時由于系統(tǒng)資源的利用率低下，造成了大量的資源和能量浪費。當(dāng)前的AFC 系統(tǒng)主要是通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)對旅客路徑選擇行為進行分析，改進通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保護用戶隱私，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共用線路中心的設(shè)計，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化了AFC 線路中心，避免了在線網(wǎng)環(huán)境下重復(fù)建設(shè)，但卻沒有從根本上解決AFC 系統(tǒng)投資大、維護困難等問題。云計算是一種新的計算方式，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行費用。本文只對“取消線路中心，建立計算機服務(wù)器云機房”這一概念進行了初步的探討，并沒有進行具體的分析與設(shè)計。

圖1 地鐵售票系統(tǒng)與軌道交通系統(tǒng)的關(guān)系

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

1.1 自動售檢票系統(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)的正常運行。其中，最重要的技術(shù)就是確保在地鐵運營期間，自動售票機與銀行結(jié)算系統(tǒng)的安全交易。在交易安全技術(shù)的實施中，必須從兩個方面來保障：①網(wǎng)絡(luò)安全；②數(shù)據(jù)信息。只有做到以上兩點，才能使地鐵自動售票系統(tǒng)的交易安全得到最大程度的保障。

1.2 自動售檢票系統(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)就是要確保用戶在購票時可以清楚、完整地看到售票信息，從而正確地購買到自己的車票。在界面的控制部分，包括站點的細節(jié)、列車的細節(jié)、旅客的購買信息、購買方法等3 個方面。在使用接口控制系統(tǒng)時，可以根據(jù)用戶的需求，根據(jù)用戶的需求，根據(jù)用戶的需求，根據(jù)用戶的需求，可以根據(jù)自己的需求，選擇自己的站點，查看自己的車次。所以，在實現(xiàn)接口控制技術(shù)時，必須確保人機界面的設(shè)計與控制是非常關(guān)鍵的。

1.3 自動售檢票系統(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)備都是由許多廠家的零件裝配而成，使用時要確保各個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：①確保各個硬件之間的連接。②確保各個硬件之間的有效配合。③裝配完成之后可以減少出現(xiàn)錯誤的概率。所以在設(shè)計和使用硬件接口技術(shù)時，必須將各個硬件的接口指令統(tǒng)一起來，從而有效地實現(xiàn)界面指令的一致性和接口技術(shù)的實施。

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

檢票系統(tǒng)在實際使用中的應(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。檢票機的組成主要包括：電源、讀寫器、安全閘門、顯示屏、報警裝置等。所以，在檢票機的工作中，要經(jīng)過許多的工作，在檢票機的運轉(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。為對列車檢票工作進行有效的監(jiān)控與監(jiān)控，必須加強對檢票機的監(jiān)控與監(jiān)控。

2 地鐵自動售檢票系統(tǒng)應(yīng)用分析

在現(xiàn)代社會中，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)由五個部分組成：車票、車站終端設(shè)備、車站計算機系統(tǒng)、線路中央計算機系統(tǒng)、清點中心系統(tǒng)。該體系可應(yīng)用于單線路、多線路、分區(qū)等多種經(jīng)營方式，如北京16 條地鐵線，以AFC 五層體系為主，上海12 條線采用AFC 五層結(jié)構(gòu)進行單線管理，南京3 條線采用AFC 五層結(jié)構(gòu)。

但隨著我國城市軌道交通的發(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)的地鐵售票機系統(tǒng)的配置是根據(jù)客流高峰時段的客流來進行的，每個樓層的客流都是以最高的形式進行分配，所以許多設(shè)備的存儲和計算能力都沒有被充分的利用，導(dǎo)致了大量的設(shè)備容量的浪費。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)點也越來越多，隨著城市軌道交通的發(fā)展，城市交通網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點也越來越多，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)也變得更加復(fù)雜，管理也更加分散，要對系統(tǒng)進行全面維護，就要投入較大的費用。③數(shù)據(jù)冗余。系統(tǒng)各層次的功能是相互獨立的，有些功能可能會相互交叉，比如，在系統(tǒng)的運營監(jiān)控、流量統(tǒng)計、故障管理、統(tǒng)計交易信息等方面；在系統(tǒng)運行時，各數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)會將交易數(shù)據(jù)逐級存檔，但只有清分系統(tǒng)不會使用，導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù)據(jù)過多冗余。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)的不斷擴張，涉及的工作人員也會越來越多，如果工作人員的工作出了差錯，甚至是人為的破壞、誤操作，都會增加系統(tǒng)的安全性，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的運行質(zhì)量下降，造成經(jīng)濟上的損失；最后在新的軌道交通建設(shè)中出現(xiàn)了一些新的問題。由于地鐵線路施工的特殊性，施工周期的不同，所需的設(shè)備類型也不盡相同，造成了新設(shè)備與現(xiàn)有線路設(shè)備軟件升級、接口等問題。

3 系統(tǒng)設(shè)計的途徑

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

地鐵售票系統(tǒng)的運行采用了云計算技術(shù)，它是利用運行軟件來實現(xiàn)相應(yīng)的體系結(jié)構(gòu)，其中包含了云中心運行軟件、地鐵車站終端軟件和票務(wù)管理終端軟件。在使用云計算中心軟件的同時，也要考慮到地鐵的實際運營狀況，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)，都在云計算平臺上，通過云計算技術(shù)，保證了地鐵售票系統(tǒng)的正常運轉(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，系統(tǒng)的操作所需的電力。由于地鐵售票系統(tǒng)中沒有瘦客戶和USB 接口，所以在用戶端和服務(wù)器端之間沒有任何一臺電腦終端是不需要的。在終端的臺式云中，可以分為多種不同的軟件模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬操作，而帶有單獨的數(shù)據(jù)樣機的網(wǎng)絡(luò)模塊能夠有效地提高用戶的存取效率。該站點的存取功能可以為售票人員提供存取服務(wù)。在接入云計算中心的同時，利用虛擬模塊向終端傳輸各類數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對售票人的人工查詢，同時也方便了售票人的交接和報表的填寫。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。在該系統(tǒng)正常工作的情況下，該系統(tǒng)可以通過云服務(wù)中心來實現(xiàn)對各種業(yè)務(wù)的遙控。在云計算中心的控制下，進行各種系統(tǒng)運行，可以逐步減少計算資源的使用量。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)，后者是免費的，也是免費的。該系統(tǒng)的應(yīng)用軟件由應(yīng)用程序級軟件和設(shè)備控制級軟件組成，其中，設(shè)備控制器主要是對設(shè)備組件進行操作，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)過程的質(zhì)量[2]。

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

3.1.1 整體架構(gòu)

地鐵售票機無須人工售票，只需與終端設(shè)備進行互動即可完成所有工作，從而大大提高了售票、檢票的工作效率，保證了設(shè)備的運行安全性。在地鐵客流很大的情況下，利用地鐵的自動售票系統(tǒng)可以讓旅客迅速進出地鐵站，增加客流的流通，減少在地鐵站內(nèi)滯留的時間。地鐵售票機的運行速度很快，為了保證列車的運行速度能夠達到旅客的要求，在系統(tǒng)的設(shè)計上，既要保證列車的運行速度，又要保證列車的檢票和售票的準(zhǔn)確性。地鐵售票系統(tǒng)的檢測精度高，主要是因為它能有效地防止旅客受傷，減少系統(tǒng)的運行失效，從而保證地鐵售檢機的安全、穩(wěn)定運行。此外，為了更好的滿足用戶的需求，在實際運營過程中，應(yīng)對各種設(shè)備的操作參數(shù)進行相應(yīng)的調(diào)整，以便在實際操作中為旅客提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

CAFC 系統(tǒng)主要是簡化了AFC 的體系結(jié)構(gòu)，將整個體系結(jié)構(gòu)劃分為車票、車站終端設(shè)備以及CAFC 云桌面三個層面。在車站的終端，主要承擔(dān)著用戶的交費、檢票和驗票；CAFC 云桌面則主要擔(dān)負系統(tǒng)軟件和硬件的開發(fā)、運行、維護、管理等功能、CAFC 云桌面，主要擔(dān)負系統(tǒng)軟件和硬件的開發(fā)、運行、維護、管理等功能、操作人員可以在這一平臺實現(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 物理拓撲

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)，通過局域網(wǎng)將CAFC 云桌面和站點終端設(shè)備相連，并能從終端接收各種數(shù)據(jù)。同時，在局域網(wǎng)中，站點終端還能獲得CAFC 云桌面的命令，并對其進行操作和實現(xiàn)。從物理上講，CAFC 系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)如下。

（1）云服務(wù)中心。CAFC 云臺式機是一個由計算機、機架、服務(wù)器、交換機、磁帶庫、防火墻、磁盤列陣等組成的綜合系統(tǒng)。針對不同的地鐵工程規(guī)模，可以采取有針對性的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。CAFC 云臺式機的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括：服務(wù)器層和功能層，它們通過TOR 交換機互相連接，而中間層和聚合層交換機則是交叉的。通過該架構(gòu)，虛擬機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)來實現(xiàn)各個站點的互聯(lián)。在系統(tǒng)正常工作時，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，次環(huán)網(wǎng)絡(luò)會自動進行配置，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)，以三層交換機和以太網(wǎng)交換機為中介，與CAFC 云臺及通信骨干網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)交換。在主干網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，站點終端設(shè)備的運行數(shù)據(jù)會被自動存儲，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)保存時間為7d。

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

在地鐵售票系統(tǒng)的實際操作中需要做好大量的工作。如驗票、驗證車票的合法性、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，必須將車票的情況、乘客的乘車日期、上車地點、下車地點等信息發(fā)送到系統(tǒng)中。所以，保障地鐵列車的安全運行，必須確保軟件系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。

云計算已經(jīng)滲透到各個行業(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)能夠跨越時空的限制，在一定程度上改善了系統(tǒng)的工作效率，同時也大大改善了系統(tǒng)的服務(wù)品質(zhì)。在地鐵售票系統(tǒng)中采用云計算技術(shù)，一般可以把整個系統(tǒng)分為三大塊，分別是車票、終端設(shè)備和云計算中心。其中老人票、學(xué)生票、計次票、單程票、儲值票等都有，在地鐵售票系統(tǒng)中，自動售票功能主要體現(xiàn)在自動售票功能上。第二個環(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)備進行互動。通過運行云計算中心，可以針對系統(tǒng)的實際情況進行技術(shù)改造，同時也可以進行運營和維護，收集信息，進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，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)在運營中的利益[4]。

4 結(jié)語

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