基于云計算地鐵自動售檢票系統設計研究

文 / 北京城市快軌建設管理有限公司 崔鵬鵬 北京京投億雅捷交通科技有限公司 潘云峰

我國城市化建設速度的不斷加快，在此背景下，城市軌道交通工程也得到了快速的發展。目前我國地鐵網絡規模龐大，售檢票工作壓力極大，原有的地鐵售檢票系統存在著工作效率低、維護成本高、日常使用不便等問題。為了解決上述問題，本文分析了現有地鐵自動檢票系統的不足之處，并結合我國地鐵的售檢票現狀，提出了一種基于云計算技術的地鐵自動售檢票系統的設計方法和理念，能夠實現地鐵自動售檢票和票務流動管理的功能，還能夠降低售檢票工作的設備成本和人工成本，從而全面提升地鐵管理運行效率，希望本文能夠為我國地鐵自動售檢票系統的智能化改進提供參考或借鑒。

引言

地鐵自動售檢票系統（AFC系統)是基于計算機、自動控制、網絡信息服務等技術，實現地鐵的售票、檢票、計費、收費、統計、清算等全過程的一體化控制系統。地鐵自動售檢票系統從整體上可以分為清分中心、線路計算機系統、車站計算機系統、乘客終端、車票系統，共五層系統。這五層系統在管理方面實行逐級管理，但工作時各自系統獨立，從而實現地鐵售檢票的一系列功能。其中，清分中心負責地鐵全線車票數據，統計各運行線路的票款情況和客流情況；線路計算機系統采集、處理并儲存線路的售檢票數據、設備狀態數據和運行過程中的一些其他數據，接收ACC下發的參數并向ACC上傳本線路的各自運營數據，是一個綜合數據傳輸中心；計算機系統主要接收從LC下發的參數并想LC上傳本線路的運營數據，同時完成票卡和現金的管理；乘客終端主要是車站內常見的自動售票機和自動檢票機；車票系統則是與乘客直接接觸的一部分，與車站終端設備配合完成檢票，目前我國地鐵領域主要使用的是接觸式IC卡類型的車票。

這種傳統的五層地鐵自動售檢票系統結構存在資源浪費過度、安全性低、數據混亂、后期維護成本高、兼容性差等問題，影響了地鐵運行管理的效率。云計算作為一種先進的計算模式，已經應用到了我國經濟發展的各個領域。因此，如何借助云計算的特點和優勢，進一步完善地鐵系統的售檢票管理工作，成為了軌道交通相關部門亟待解決的問題。

云計算技術的特點

隨著互聯網的高速發展，云計算技術逐漸興起。云計算是一種分布式的計算方法，通過網絡“云”將巨大的數據計算處理程序分解成無數個小程序，然后，通過多種服務器組成的系統進行數據的處理和分析，得到結果后反饋給用戶。現階段的云計算技術已經發展到了比較高的水平，不再局限于分布式計算，而是將分布式計算、負載均衡、并行計算、效用計算、網絡存儲、虛擬化技術、熱備份技術等多種計算技術結合的一種綜合性計算機技術。云計算相比傳統的網絡計算技術，其主要優勢如下：

一是虛擬化。虛擬化是云計算最顯著的特點，包括應用虛擬和資源虛擬。虛擬化突破了空間和時間的界限，只要在有網絡的環境下，用戶便能獲得相應的數據資源，但是它是虛擬的，物理平臺和應用部署的環境在空間上沒有任何聯系，用戶并不需要了解應用的存儲和運行位置，只需要一臺終端設備就能夠達成使用需求。

二是按需部署。計算機包含了許多應用和軟件，這些應用和軟件與數據資源庫是對應的關系。在傳統模式下，用戶在使用不同的應用時，需要計算系統有較強的計算能力對資源進行部署，而云計算能夠根據用戶的需求快速匹配計算能力適用的系統和資源。

三是可靠程度高。云計算包含多種技術方法，如計算節點適配、數據副本容錯，在服務器發生故障時，不會影響計算與應用的正常進行。因為單點服務器出現故障時可以通過虛擬化技術將分布在不同物理服務器上面的應用進行恢復或是利用動態擴展功能部署新的服務器進行重新計算。

四是兼容性高。目前我國市場上絕大多數的互聯網軟件和硬件都支持虛擬化技術，如存儲網絡、操作系統等。云系統數據虛擬倉庫中包含了各式各樣的虛擬化數據，可見云計算的兼容性非常高，既可以獲得更高的計算能力，又可以兼容一些配置非常低的機器，給用戶日常的使用帶來了方便。

基于云計算技術的地鐵售檢票系統設計

我國地鐵售檢票系統管理現狀分析

目前我國大多數城市的地鐵售檢票系統均是采用單線管理的方式，以幾個重點城市為例，地鐵自動售檢票系統的管理現狀如表1所示。

表1 五大城市地鐵售檢票系統管理現狀

這些城市均設置了區域管理中心，總領各站點的售檢票工作，其中，北京和廣州采用多線路控制中心的模式；上海采用單線路控制中心的模式；南京則采用分區域管理的模式。

基于云計算的地鐵AFC系統設計

1.總體結構

基于云計算的地鐵AFC系統就是CAFC系統，其中C代表云計算。經過上述對云計算特點的總結和對我國AFC系統應用現狀的分析，旨在解決AFC系統的現存問題，決定依舊采用分層結構體系，在層級內改變系統結構，總體將CAFC系統分為三個層次。

第一層是車票，是乘客所持有的車費支付媒介。

第二層是終端設備，安裝在各車站的車站廳，直接為乘客提供售檢票服務的設備，規定了車站終端設備及運營管理的技術要求，該層可使系統與乘客完成信息交互。

第三層是“云端系統”。在新型AFC系統的設計中，第三層做出了較大改變，云計算技術運行過程中所需要的全部軟硬件構成了AFC云中心，可以實現兩個方面的功能：一是對數據進行進行集中采集后，能夠迅速的處理和分析數據，避免數據資源的浪費；二是能夠實現對計算設備的集中管理，實時監控。CAFC系統架構如圖2所示。

圖2 CAFC系統架構示意圖

2.軟件結構

在地鐵CAFC系統中，軟件保證了云計算相關功能的實現，是系統的核心部分。主要軟件有云計算中心軟件、票務管理終端軟件和車站終端設備軟件。

其中，云計算中心軟件在所有云計算相關軟件中最為關鍵，分為集群級和應用級兩個層級。該軟件具有實時遷移數據的功能，可以應用于系統內的大部分軟件，此外，還能夠幫助系統分擔部分服務功能，提升了系統的整體效率；票務終端軟件可以利用云計算中心的交互功能，在登錄系統中完成票務信息的處理，進行工作交接。

在票務管理終端的桌面云中，虛擬資源技術和Web訪問技術相結合，Web訪問技術可以實現對云計算中心的訪問，進行虛擬資源的調配，最終建立起兩部分之間的鏈接，使票務信息透明化；在設計車站終端設備軟件時，考慮到計算資源的利用率，決定選用嵌入式Windows系統和Linux系統的雙層構架，能夠最大限度的減少計算資源的浪費。

車站終端設備軟件由操作系統和應用端兩部分組成，依靠計算中心，能夠完成對軟件的遠程調控和更新升級，極大的提高了終端的操作便利性。

結論

相比傳統的地鐵AFC系統，新型CAFC系統簡化了整體結構（五層體系變為三層體系），減少了系統容量，提高了計算資源和數據資源的利用率。此設計在一定程度上能夠解決我國地鐵AFC系統的現存問題，推動我國的地鐵事業朝著綠色低碳、可持續的方向發展。