文 / 北京城市快軌建設(shè)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(shè)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(fā)展。目前我國地鐵網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大，售檢票工作壓力極大，原有的地鐵售檢票系統(tǒng)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(xiàn)有地鐵自動檢票系統(tǒng)的不足之處，并結(jié)合我國地鐵的售檢票現(xiàn)狀，提出了一種基于云計算技術(shù)的地鐵自動售檢票系統(tǒng)的設(shè)計方法和理念，能夠?qū)崿F(xiàn)地鐵自動售檢票和票務(wù)流動管理的功能，還能夠降低售檢票工作的設(shè)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(tǒng)的智能化改進提供參考或借鑒。

引言

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

這種傳統(tǒng)的五層地鐵自動售檢票系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在資源浪費過度、安全性低、數(shù)據(jù)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(jīng)應(yīng)用到了我國經(jīng)濟發(fā)展的各個領(lǐng)域。因此，如何借助云計算的特點和優(yōu)勢，進一步完善地鐵系統(tǒng)的售檢票管理工作，成為了軌道交通相關(guān)部門亟待解決的問題。

云計算技術(shù)的特點

隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，云計算技術(shù)逐漸興起。云計算是一種分布式的計算方法，通過網(wǎng)絡(luò)“云”將巨大的數(shù)據(jù)計算處理程序分解成無數(shù)個小程序，然后，通過多種服務(wù)器組成的系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的處理和分析，得到結(jié)果后反饋給用戶?，F(xiàn)階段的云計算技術(shù)已經(jīng)發(fā)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(wǎng)絡(luò)存儲、虛擬化技術(shù)、熱備份技術(shù)等多種計算技術(shù)結(jié)合的一種綜合性計算機技術(shù)。云計算相比傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)計算技術(shù)，其主要優(yōu)勢如下：

一是虛擬化。虛擬化是云計算最顯著的特點，包括應(yīng)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(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，用戶便能獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)資源，但是它是虛擬的，物理平臺和應(yīng)用部署的環(huán)境在空間上沒有任何聯(lián)系，用戶并不需要了解應(yīng)用的存儲和運行位置，只需要一臺終端設(shè)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(yīng)用和軟件，這些應(yīng)用和軟件與數(shù)據(jù)資源庫是對應(yīng)的關(guān)系。在傳統(tǒng)模式下，用戶在使用不同的應(yīng)用時，需要計算系統(tǒng)有較強的計算能力對資源進行部署，而云計算能夠根據(jù)用戶的需求快速匹配計算能力適用的系統(tǒng)和資源。

三是可靠程度高。云計算包含多種技術(shù)方法，如計算節(jié)點適配、數(shù)據(jù)副本容錯，在服務(wù)器發(fā)生故障時，不會影響計算與應(yīng)用的正常進行。因為單點服務(wù)器出現(xiàn)故障時可以通過虛擬化技術(shù)將分布在不同物理服務(wù)器上面的應(yīng)用進行恢復(fù)或是利用動態(tài)擴展功能部署新的服務(wù)器進行重新計算。

四是兼容性高。目前我國市場上絕大多數(shù)的互聯(lián)網(wǎng)軟件和硬件都支持虛擬化技術(shù)，如存儲網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)等。云系統(tǒng)數(shù)據(jù)虛擬倉庫中包含了各式各樣的虛擬化數(shù)據(jù)，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(shù)的地鐵售檢票系統(tǒng)設(shè)計

我國地鐵售檢票系統(tǒng)管理現(xiàn)狀分析

目前我國大多數(shù)城市的地鐵售檢票系統(tǒng)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(tǒng)的管理現(xiàn)狀如表1所示。

表1 五大城市地鐵售檢票系統(tǒng)管理現(xiàn)狀

這些城市均設(shè)置了區(qū)域管理中心，總領(lǐng)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(qū)域管理的模式。

基于云計算的地鐵AFC系統(tǒng)設(shè)計

1.總體結(jié)構(gòu)

基于云計算的地鐵AFC系統(tǒng)就是CAFC系統(tǒng)，其中C代表云計算。經(jīng)過上述對云計算特點的總結(jié)和對我國AFC系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀的分析，旨在解決AFC系統(tǒng)的現(xiàn)存問題，決定依舊采用分層結(jié)構(gòu)體系，在層級內(nèi)改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，總體將CAFC系統(tǒng)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(shè)備，安裝在各車站的車站廳，直接為乘客提供售檢票服務(wù)的設(shè)備，規(guī)定了車站終端設(shè)備及運營管理的技術(shù)要求，該層可使系統(tǒng)與乘客完成信息交互。

第三層是“云端系統(tǒng)”。在新型AFC系統(tǒng)的設(shè)計中，第三層做出了較大改變，云計算技術(shù)運行過程中所需要的全部軟硬件構(gòu)成了AFC云中心，可以實現(xiàn)兩個方面的功能：一是對數(shù)據(jù)進行進行集中采集后，能夠迅速的處理和分析數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)資源的浪費；二是能夠?qū)崿F(xiàn)對計算設(shè)備的集中管理，實時監(jiān)控。CAFC系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 CAFC系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

2.軟件結(jié)構(gòu)

在地鐵CAFC系統(tǒng)中，軟件保證了云計算相關(guān)功能的實現(xiàn)，是系統(tǒng)的核心部分。主要軟件有云計算中心軟件、票務(wù)管理終端軟件和車站終端設(shè)備軟件。

其中，云計算中心軟件在所有云計算相關(guān)軟件中最為關(guān)鍵，分為集群級和應(yīng)用級兩個層級。該軟件具有實時遷移數(shù)據(jù)的功能，可以應(yīng)用于系統(tǒng)內(nèi)的大部分軟件，此外，還能夠幫助系統(tǒng)分擔(dān)部分服務(wù)功能，提升了系統(tǒng)的整體效率；票務(wù)終端軟件可以利用云計算中心的交互功能，在登錄系統(tǒng)中完成票務(wù)信息的處理，進行工作交接。

在票務(wù)管理終端的桌面云中，虛擬資源技術(shù)和Web訪問技術(shù)相結(jié)合，Web訪問技術(shù)可以實現(xiàn)對云計算中心的訪問，進行虛擬資源的調(diào)配，最終建立起兩部分之間的鏈接，使票務(wù)信息透明化；在設(shè)計車站終端設(shè)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(tǒng)和Linux系統(tǒng)的雙層構(gòu)架，能夠最大限度的減少計算資源的浪費。

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

結(jié)論

相比傳統(tǒng)的地鐵AFC系統(tǒng)，新型CAFC系統(tǒng)簡化了整體結(jié)構(gòu)（五層體系變?yōu)槿龑芋w系），減少了系統(tǒng)容量，提高了計算資源和數(shù)據(jù)資源的利用率。此設(shè)計在一定程度上能夠解決我國地鐵AFC系統(tǒng)的現(xiàn)存問題，推動我國的地鐵事業(yè)朝著綠色低碳、可持續(xù)的方向發(fā)展。