姜若谷

摘要：現(xiàn)代城市軌道交通系統(tǒng)的建設(shè)對(duì)城市的發(fā)展意義重大。我國(guó)許多大城市已經(jīng)建立起了自己的軌道交通網(wǎng)絡(luò)；它不僅可以提升城市的等級(jí)，還能夠方便人們的日常交通出行，給人們的生活帶來了極大的便利。云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需求提供給計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備?；谠朴?jì)算平臺(tái)的 AFC 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了虛擬支付手段購(gòu)票，克服了傳統(tǒng)購(gòu)票模式的諸多問題，同時(shí)也使得地鐵運(yùn)營(yíng)商可以獲得除客流數(shù)據(jù)、交易數(shù)據(jù)以外更多的用戶數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：軌道交通；自動(dòng)售檢票；云計(jì)算

對(duì)地鐵線網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，原有地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)出現(xiàn)建設(shè)成本高、資源利用率低、后期維護(hù)工作困難等問題，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)CAFC。地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)AFC是地鐵系統(tǒng)中的運(yùn)營(yíng)核心子系統(tǒng)，直接與乘客交互，關(guān)系著地鐵的收益?，F(xiàn)有AFC 系統(tǒng)雖然在一定程度上實(shí)現(xiàn)了地鐵售檢票的自動(dòng)化，但隨著地鐵網(wǎng)絡(luò)化的開通運(yùn)營(yíng)，AFC 系統(tǒng)的建設(shè)投資成本越來越大、后期維護(hù)工作越來越困難、票務(wù)運(yùn)營(yíng)管理越來越復(fù)雜；而且系統(tǒng)資源利用率低，浪費(fèi)了大量的資源和能源。云計(jì)算作為一種新型的計(jì)算模式，應(yīng)用于地鐵系統(tǒng)中以降低地鐵的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本已成為發(fā)展的趨勢(shì)。

一、地鐵AFC 系統(tǒng)分析

地鐵AFC 系統(tǒng)五層樹狀架構(gòu)體系中的各層次相對(duì)獨(dú)立又逐級(jí)管理，能夠很好地完成地鐵票務(wù)業(yè)務(wù)功能。但是，隨著地鐵路網(wǎng)規(guī)模和業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)大，五層架構(gòu)體系存在明顯的缺點(diǎn)。

1）系統(tǒng)越來越復(fù)雜隨著路網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，樹狀結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)越來越多，通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。

2）資源利用率低系統(tǒng)各層都是按照最高的客流進(jìn)行配置的，造成相當(dāng)多的設(shè)備在計(jì)算和存儲(chǔ)能力上的浪費(fèi)。

3）維護(hù)成本高隨著線網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)越來越多、越來越分散，維護(hù)難度和成本越來越高。

4）層次間功能重疊CC 系統(tǒng)涵蓋LC 系統(tǒng)的車票調(diào)配、交易信息統(tǒng)計(jì)、客流信息統(tǒng)計(jì)、運(yùn)營(yíng)監(jiān)控、故障管理等部分功能。SC 系統(tǒng)負(fù)責(zé)收集和審查SLE 的數(shù)據(jù)信息，響應(yīng)CC 系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)要求；接收CC 系統(tǒng)下傳的系統(tǒng)參數(shù)，向SLE 下達(dá)運(yùn)作命令等。相當(dāng)于CC 系統(tǒng)與SLE 之間通信的中轉(zhuǎn)站。

5）數(shù)據(jù)過度冗余交易數(shù)據(jù)在系統(tǒng)每層逐級(jí)存儲(chǔ)互為備份，但真正使用數(shù)據(jù)的是在清分系統(tǒng)，各級(jí)設(shè)備存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)存在過度備份的情況；而且每個(gè)層級(jí)都設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，需要定時(shí)管理數(shù)據(jù)庫(kù)，使系統(tǒng)的管理越來越復(fù)雜。

二、云計(jì)算技術(shù)在 AFC 多線路中心的應(yīng)用

對(duì)于 AFC 線路中心來說，傳統(tǒng)的基于 UNIX 小型機(jī)和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)正在向基于分布式處理的云計(jì)算解決方案過渡?；谠朴?jì)算的分布式處理系統(tǒng)，其優(yōu)勢(shì)在于：采用PC 集群及開源的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，使得硬件投資大幅下降；采用分布式計(jì)算和分布式存儲(chǔ)，使得系統(tǒng)性能大幅提升；具有高系統(tǒng)可靠性及良好的擴(kuò)展性。AFC 虛擬化平臺(tái)將 AFC 應(yīng)用服務(wù)器統(tǒng)一部署在云平臺(tái)上。應(yīng)用服務(wù)器主要完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理及其他系統(tǒng)管控工作，因數(shù)量較多，需求不定，將其統(tǒng)一部署在云平臺(tái)上可做到配置靈活，易于擴(kuò)展，便于維護(hù)管理，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高可用功能。高可用指的是：當(dāng)1臺(tái)物理機(jī)發(fā)生故障時(shí)，之上的虛擬機(jī)可以實(shí)現(xiàn)在集群之內(nèi)的其他物理機(jī)上重新啟動(dòng)，以保障業(yè)務(wù)的連續(xù)性；支持在線的虛擬機(jī)遷移功能，可以實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)在集群之內(nèi)的不同物理機(jī)之間在線遷移；具有容錯(cuò)機(jī)制，可以保證在硬件故障情況之下，業(yè)務(wù)系統(tǒng)的不中斷運(yùn)行；每個(gè)虛擬機(jī)可以支持虛擬多路 CPU 技術(shù)，以滿足高負(fù)載應(yīng)用環(huán)境的要求；提供統(tǒng)一的圖形界面管理軟件，可以在 1個(gè)地點(diǎn)完成所有虛擬機(jī)的日常管理工作，包括控制管理、用戶管理、存儲(chǔ)管理、網(wǎng)絡(luò)管理、日志收集、性能分析、故障診斷、權(quán)限管理、在線維護(hù)等。

在軌道交通 AFC 領(lǐng)域，利用云計(jì)算的虛擬化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)集中的多線路中心的構(gòu)建，基于城市的私有云平臺(tái)，在邏輯上保留每條線路的虛擬線路中心，以實(shí)現(xiàn)各線路中心系統(tǒng)的全部功能。這一做法既提升了硬件資源的利用率，實(shí)現(xiàn)了集中管理，又減少了系統(tǒng)維護(hù)的工作量，同時(shí)可大大減少應(yīng)用服務(wù)器的硬件成本。

三、云計(jì)算技術(shù)在自動(dòng)售票機(jī)上的應(yīng)用

1、虛擬支付及AFC云架構(gòu)。虛擬支付在傳統(tǒng)定義下僅包括支付方式的非現(xiàn)金化，即銀行卡支付、信用卡支付、網(wǎng)上支付、手機(jī)支付等各種非現(xiàn)金的支付方式；廣義上定義為支付介質(zhì)和交換物全是虛擬化的，支付完成后，形成虛擬化的支付憑證，如二維碼、加密文件戳等。目前，手機(jī)支付已經(jīng)成為了最為普遍的虛擬支付方式。傳統(tǒng)手機(jī)支付為儲(chǔ)值卡模式，乘客直接用手機(jī)里的電子現(xiàn)金進(jìn)行消費(fèi)，這要求用戶購(gòu)買具有近距離無線通訊技術(shù)功能（NFC）的手機(jī)。雖然做到了錢包和消費(fèi)流程的標(biāo)準(zhǔn)化，但由于各地票務(wù)業(yè)務(wù)的差異，造成真正實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通很困難。要想真正做到各地互聯(lián)互通，需要做到城市軌道交通單程票虛擬化，并構(gòu)建基于城市的地鐵云平臺(tái)。考慮到當(dāng)前實(shí)物貨幣還是支付主流，為了減小對(duì)已運(yùn)營(yíng)自動(dòng)售檢票設(shè)備的改造難度，逐步過渡到完全的虛擬支付購(gòu)票模式。為實(shí)現(xiàn)完全虛擬化的支付方案，需要構(gòu)建城市軌道交通 AFC云平臺(tái)，該系統(tǒng)由云、管、端部分組成：“云”指的是城市軌道交通云平臺(tái)；“管”指的是城市軌道交通專用通信傳輸網(wǎng)絡(luò)；“端”指的是用戶 APP、自動(dòng)售票機(jī)、自動(dòng)檢票機(jī)等。由于每個(gè)城市的軌道交通通常由多條線路組成，由多個(gè)運(yùn)營(yíng)商運(yùn)行，因此云平臺(tái)建設(shè)在城市軌道交通清分中心（ACC）最合適。

2、互聯(lián)網(wǎng)售票機(jī)方案

（1）方案實(shí)現(xiàn)途徑。由于各城市均已形成城市軌道交通線網(wǎng)，且目前已投入使用的傳統(tǒng)自動(dòng)售票機(jī)、自動(dòng)檢票機(jī)的使用壽命還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有到期，為實(shí)現(xiàn)虛擬支付技術(shù)的推廣，同時(shí)減少對(duì)既有線網(wǎng)設(shè)備的改造，考慮在車站增加互聯(lián)網(wǎng)售票機(jī)，使虛擬支付購(gòu)買實(shí)物單程票的過渡方案得以實(shí)現(xiàn)?；ヂ?lián)網(wǎng)售票機(jī)具備通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)支付手段購(gòu)買單程票，或憑驗(yàn)證碼如二維碼獲取單程票的功能，這要求在售票系統(tǒng)上增加區(qū)別于傳統(tǒng)自動(dòng)售票機(jī)的二維碼掃描窗、支付模塊和通信模塊。整個(gè)購(gòu)票流程如下：乘客在手機(jī)上打開 APP 并選擇出發(fā)地和目的地，之后系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算票價(jià)，乘客選擇微信、手機(jī) QQ、支付寶、手機(jī)網(wǎng)上銀行等第三方支付手段支付后，生成驗(yàn)證碼。乘客到地鐵站后，在互聯(lián)網(wǎng)售票機(jī)上掃描手機(jī)上的取票二維碼，售票機(jī)讀取二維碼并解析，發(fā)送到地鐵云平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證、核銷，驗(yàn)證成功后自動(dòng)發(fā)售指定數(shù)量的單程票，之后乘客可進(jìn)站乘車。

（2）方案優(yōu)勢(shì)分析

采用互聯(lián)網(wǎng)售票機(jī)方案的優(yōu)勢(shì)具體體現(xiàn)在以下方面：①可以減少傳統(tǒng)自動(dòng)售票機(jī)的數(shù)量，使現(xiàn)金處理工作相對(duì)減少，紙幣及硬幣識(shí)別器數(shù)量的減少也可以避免國(guó)外技術(shù)壟斷紙幣、硬幣模塊識(shí)別器，找零機(jī)，增加國(guó)產(chǎn)化比例；②無需設(shè)紙硬幣模塊，省電節(jié)能；③二維碼兌票機(jī)硬件成本低、故障率低，因此維護(hù)成本也低；④將現(xiàn)有自動(dòng)售票機(jī)購(gòu)票過程中最消耗時(shí)間的選站和支付環(huán)節(jié)引導(dǎo)至線上實(shí)現(xiàn)，并完成購(gòu)票預(yù)付功能，產(chǎn)生購(gòu)票驗(yàn)證碼，乘客憑驗(yàn)證碼到線下互聯(lián)網(wǎng)售票機(jī)上可快速兌換車票，減少至少 2/3 的購(gòu)票時(shí)間。

現(xiàn)有的地鐵AFC 系統(tǒng)已經(jīng)擁有規(guī)模龐大的IT 基礎(chǔ)設(shè)施，只需要進(jìn)行少量的投資，將現(xiàn)有的資源進(jìn)行整合升級(jí)，就可以擁有云計(jì)算帶來的靈活和高效，而且符合目前倡導(dǎo)的低碳經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)理念。

參考文獻(xiàn)

[1]陳偉強(qiáng). 我國(guó)城市軌道交通建設(shè)與運(yùn)營(yíng)模式研究[D].江蘇南京：河海大學(xué)，2014.

[2]郭延永. 城市軌道交通建設(shè)與發(fā)展的適應(yīng)性分析[D].陜西西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2015.

[3]陳楠，李繼銘.淺談某地鐵AFC 系統(tǒng)管理方式的分析和研究[J]. 鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2016，8（6）：47-50.

[4]周 曉. 淺談軌道交通清分系統(tǒng)架構(gòu)中應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)的探討[J].地下工程與隧道，2015（2）69.

（作者單位：重慶市軌道交通（集團(tuán)）有限公司）