軌道交通乘客信息查詢系統關鍵技術的實現

智 鵬，蔣秋華，于 鑫

（中國鐵道科學研究院 電子計算技術研究所，北京 100081）

隨著軌道交通建設的快速發展，已逐步形成了一張龐大的“城市軌道交通網”，市民出行有了更為便捷的途徑，同時也增加了如何合理選擇線路的難度。本文通過解決網絡化乘客信息查詢系統等關鍵技術，設計開發了一套穩定、使用方便、信息豐富、功能強大、普遍適用的城市軌道交通乘客信息網絡化查詢系統[1]。

1 軟件總體結構

乘客信息自助查詢系統軟件總體結構如圖1。

圖1 軟件總體結構圖

（1）應用服務軟件

是本查詢系統的核心。支持對全線聯網查詢系統多條線路、多臺查詢機終端軟件的程序版本監控、程序下發、新數據分發；實現對所有查詢機的終端監控功能，可實時查詢到服務狀態，實現遠程重啟。

（2）終端自助查詢軟件（C/S架構）

提供查詢機終端乘客信息自助查詢服務功能，為乘客提供信息查詢服務。在查詢機終端設備中存儲查詢功能與緩存功能，保證在脫機情況下能提供地鐵線路信息查詢。

（3）后臺管理軟件（B/S架構）[2]

采用B/S架構搭建，為地鐵運營管理人員提供基于瀏覽器的信息管理功能，實現乘客信息查詢終端各種信息的維護、數據發布、設備監控等功能。

（4）系統接口服務軟件

主要實現乘客信息查詢系統與地鐵乘客信息系統（PIS）之間的信息交互功能，包括時鐘信息、天氣信息、線路/車站臨時公告信息等，實現與PIS系統的信息聯動和統一發布，并在乘客查詢機軟件中進行展現。

以上4部分軟件，從提供的不同功能結構基礎上進行拆分，各軟件之間通過相應的接口協議（或數據庫表）進行通訊，降低各子系統之間的耦合關聯性。

2 數據接口設計

乘客信息查詢系統設計總體遵照“統一的運營管理模式、發布規則、廣告管理規則、權限管理規則、數據交互格式、安全管理規則及乘客服務界面風格等”。

查詢機的數據來源主要包括：通過系統管理后臺系統進行數據維護、通過PCC系統數據接口接入。為了便于系統的管理和使用，數據通過PCC系統接入，保證整個PIS系統數據的一致性，減少用戶數據的錄入。

2.1 從PCC獲取數據

（1）文件形式包括：運營公告、乘客須知、列車時刻表、首末車時間。

（2）數據庫形式包括：天氣信息、新聞信息、實時視頻、用戶信息、用戶權限信息、線路信息、車站信息。

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（3）NTP時鐘同步形式：終端與LC進行時鐘校隊，LC與PCC進行時鐘校隊。

2.2 上傳給PCC數據

（1）設備管理類數據：查詢機狀態數據上報。

（2）后臺數據維護日志數據：查詢機將操作日志（登錄/退出、增加/ 修改/刪除數據、軟件版本更新）等日志上報PCC總控中心。

3 軟件實現技術

乘客信息查詢系統軟件采用分層體系結構搭建，如圖2。所有業務服務采用服務組件方式提供。

圖2 軟件層次結構圖

3.1 客戶端

用戶層提供乘客信息查詢終端的查詢功能和數據維護管理功能兩部分。

查詢機終端查詢軟件為C/S架構，采用VC +Flash + GIS技術開發，通過將Flash和MPX電子地圖控件相結合，為前端用戶提供良好的人機交互界面，達到較好的視覺查詢效果。

數據維護管理功能為B/S架構，采用J2EE技術搭建，用戶通過IE瀏覽器即可實現相應的數據維護管理和設備管理功能。

3.2 接口方式

通訊層采用Http+ XML + JavaScript技術進行實現。它是整個乘客信息查詢系統數據交互和信息共享實現層，采用XML交互方式[3]和JavaScript客戶端腳本語言來實現[4]。

3.3 服務層

服務組件層是乘客信息查詢系統的核心服務層，為系統提供各種核心信息查詢服務，主要通過地鐵信息查詢組件、公交換乘查詢組件、GIS Server組件、GIS Engine組件[5]和PCC接口組件實現公交換乘查詢、新聞公告、地鐵時刻表、地鐵換乘的信息及地圖查詢等服務功能。

3.4 數據層

數據層作為整個乘客信息查詢系統的基礎，為了保證系統獲取的數據真實有效，建立合理可行的各類基礎數據庫，包括公交信息數據庫、地鐵相關信息數據庫、地圖庫等數據信息。

數據管理安全主要考慮系統本身數據的備份、存儲，防丟失。所有數據的發布需要進行嚴格權限限制等，建立相關的數據發布審批機制，數據的審核、發布需分配到相對應的人員，系統中建立數據發布審計日志。

3.5 環境層

作為整個乘客信息查詢系統的硬件和網絡支持環境層，為系統穩定運行提供硬件平臺和良好的網絡環境。包括自助查詢終端、運行操作系統、應用服務器、交換機、防火墻、數據庫以及應用網絡等。

4 硬件配置

由于地鐵車站相對室內使用環境比較惡劣，所以在選擇查詢系統運行硬盤平臺和網絡環境要全面考慮溫度、濕度、防風沙和振動等這些實際應用問題。

4.1 查詢系統主機的合理選配

該系統采用無風扇嵌入式工業計算機，保證系統運行的穩定性、高速性和可靠性。

4.2 查詢系統存儲介質的設計

系統采用工業級存儲硬盤和CF卡相結合的綜合應用方式，如系統動態數據及音頻等信息存儲在工業級硬盤上，靜態本地數據和操作系統單獨在CF卡上存儲和運行，并在存儲硬盤上做系統冗余備份。進一步保證數據和信息存儲的穩定性和可靠性。

4.3 查詢觸摸一體機合理選配

采用19英寸以上，顯示比例為16∶9或16∶10的LCD專用液晶顯示器，分辨率為1280×1024以上的紅外一體觸摸屏。

4.4 硬件設備安全設計

硬件安全主要包括查詢機本身的安全管理、服務器的安全。查詢機本身需要防盜、防撬，采用Windows XPE嵌入式操作系統，數據的讀寫也需要采取一定的安全策略。另外，查詢機設備需要在本系統進行注冊簽到，才能進行使用。

5 網絡系統設計

為了適應城市軌道交通網絡化技術的發展，結合軌道交通路網的應用情況，整個乘客信息查詢系統按照車站級、線路級和網路級的三級聯網3層管理結構（乘客信息查詢總控中心PCC＋分線路信息查詢中心LC＋站內信息自助查詢終端）進行設置。

查詢機終端軟件采用C/S結構和本地數據緩存技術，查詢機日常查詢訪問都是訪問本地數據文件，PCC和LC作為后臺數據維護管理和發布、程序更新、數據同步用，在系統內部局域網斷開時，系統仍能正常運行，冗余度高。

所有信息發布通過IE瀏覽器方式訪問PCC總控中心服務器。發布新數據后，PCC總控中心通知各LC更新數據，再由LC通知各車站查詢機更新數據，并本地進行存儲，整個數據更新環節實現了快速、網絡通道帶寬占用少等特點。

6 結束語

乘客信息自助查詢系統已經在北京地鐵大興線和房山線投入使用，通過數月的穩定運行，取得了良好的應用效果。地鐵公司建成了信息化、集成化、智能化的乘客信息網絡化查詢系統，提升了企業全新現代化服務方式的核心競爭力。

本系統采用跨平臺的J2EE架構和設計合理的C/S和B/S軟件架構，具有良好的擴展性和移植性，可以針對不同城市地鐵應用的實際需求，進行推廣應用。

[1]陳春嬌. 完善上海軌道交通網絡導乘系統管理的探討[J]. 城市軌道交通研究，2010（4）：42-45.

[2]任泰明. 基于B/S結構的軟件開發[M]. 西安：西安電子科技大學出版社，2006.

[3]劉京華. Java Web整合開發王者歸來[M]. 北京：清華大學出版社，2010.

[4]吳文國. XML入門經典[M]. 北京：清華大學出版社，2009.

[5]Roger Tomlinson. 地理信息系統規劃與實施[M]. 蔣波濤，譯.北京：測繪出版社，2010.