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        基于云計算技術(shù)的地鐵自動售檢票系統(tǒng)設計

        2022-07-07 11:28:06楊慧玲
        大科技 2022年27期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)

        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)絡化運營的需要,使得AFC 系統(tǒng)的建設成本不斷增加,后期維護工作越來越困難,票務運營管理也越來越復雜,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)的基礎上,北京地鐵和廣州地鐵將采取多線共用線路中心的設計,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)境下重復建設,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)中的檢票機相應控制關(guān)鍵技術(shù)

        檢票系統(tǒng)在實際使用中的應用是十分重要的,所以其相應的控制技術(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,所以許多設備的存儲和計算能力都沒有被充分的利用,導致了大量的設備容量的浪費。②隨著城市軌道交通的發(fā)展,城市軌道交通網(wǎng)絡的復雜性也隨之提高,城市軌道交通網(wǎng)絡中的節(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)絡中的節(jié)點也越來越多,網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)也變得更加復雜,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,所需的設備類型也不盡相同,造成了新設備與現(xiàn)有線路設備軟件升級、接口等問題。

        3 系統(tǒng)設計的途徑

        針對AFC 系統(tǒng)存在的諸多問題,可以利用云計算技術(shù)進行相應改進。在云計算技術(shù)的基礎上,本文對CAFC 系統(tǒng)進行詳細分析,從而使地鐵服務質(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。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。站務終端設備的軟件主要分為應用軟件和操作系統(tǒng)兩大類。在該系統(tǒng)正常工作的情況下,該系統(tǒng)可以通過云服務中心來實現(xiàn)對各種業(yè)務的遙控。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)的應用軟件由應用程序級軟件和設備控制級軟件組成,其中,設備控制器主要是對設備組件進行操作,將界面功能傳送到邏輯層,并將有效的數(shù)據(jù)信息傳送到應用邏輯層,以改善服務過程的質(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,應對各種設備的操作參數(shù)進行相應的調(diào)整,以便在實際操作中為旅客提供優(yōu)質(zhì)的服務。

        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、車站終端設備以及CAFC 云桌面三個層面。在車站的終端,主要承擔著用戶的交費、檢票和驗票;CAFC 云桌面則主要擔負系統(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)云服務中心。CAFC 云臺式機是一個由計算機、機架、服務器、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)絡架構(gòu)。CAFC 云臺式機的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)包括:服務器層和功能層,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。CAFC 系統(tǒng)中,以自愈的冗余光纖雙環(huán)網(wǎng)絡來實現(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)處于熱預備狀態(tài)。當主環(huán)網(wǎng)絡發(fā)生故障時,次環(huán)網(wǎng)絡會自動進行配置,保證了系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)。

        (3)終端設備。本系統(tǒng)采用環(huán)狀網(wǎng)絡架構(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)絡進行數(shù)據(jù)交換。在主干網(wǎng)絡發(fā)生故障時,站點終端設備的運行數(shù)據(jù)會被自動存儲,在主干網(wǎng)絡恢復后,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、終端設備和云計算中心。其中老人票、學生票、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。

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