陸賽杰

摘 要 隨著地鐵建設的不斷發(fā)展，自動售檢票系統(tǒng)的建設成本不斷增加，維護管理工作也變得日益復雜，為解決這些問題，文章進行了相關設計研究。首先對云計算的技術特點進行簡要闡述，隨后基于云計算技術，詳細論述了地鐵自動售票系統(tǒng)的設計。通過文章的分析和探討，以期能夠?qū)μ嵘罔F運營管理效率，提高系統(tǒng)資源利用率有所幫助。

關鍵詞 云計算技術；地鐵；自動售檢票系統(tǒng)；設計

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）224-0113-02

1 概述

地鐵自動售檢票系統(tǒng)（Automatic？Fare？ Collection？System）簡稱AFC，該系統(tǒng)是整個地鐵運營中的核心組成部分之一，其面向的對象是所有需要乘坐地鐵的人員，與地鐵的收益存在極為密切的聯(lián)系?，F(xiàn)階段，國內(nèi)一些主要城市都開通網(wǎng)絡化運營模式，其中較具典型性和代表性是南京地鐵，該地鐵站采用的AFC系統(tǒng)為五層架構體系，管理模式為區(qū)域管理，這種模式最為突出的特點是能夠根據(jù)不同的區(qū)域，對地鐵站進行具體的劃分，針對每個區(qū)域設置管理中心。在此前提下，能夠使整個系統(tǒng)的建設成本逐步增大，系統(tǒng)的后期維護工作難度也隨之提升，票務管理的復雜程度也越來越高，大量的資源隨之浪費。為有效解決上述問題，基于云計算技術建設一套完善的地鐵自動售檢票系統(tǒng)顯得尤為重要。

2 云計算的技術特點

云計算是互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展下的產(chǎn)物，它以互聯(lián)網(wǎng)作為依托，可為用戶提供虛擬化的資源，能夠按照使用者的實際需要，為他們提供網(wǎng)絡訪問服務，經(jīng)過授權的用戶，能夠通過網(wǎng)絡直接進入到資源共享池中，對其中的資源進行使用。云計算自出現(xiàn)至今的短短數(shù)年中，獲得了飛速發(fā)展，并在諸多領域中獲得應用，大體上可將云計算的特點歸納為如下幾個方面。

一是規(guī)模大。云計算中的“云”代表互聯(lián)網(wǎng)，由此使得云計算具有了規(guī)模大的特點，如谷歌的云計算，現(xiàn)已擁有上百萬臺服務器，而普通企業(yè)的私有云，也都擁有著數(shù)量不等的服務器，少則幾百臺，多則上千臺，這在一定程度上給使用者帶來了強大的計算能力。

二是虛擬化。云計算不會受到時間和地點的限制，只要有網(wǎng)絡，使用者便可獲取相應的服務?！霸啤蹦軌蛱峁┖Ａ康馁Y源，但它卻并不是有形的實體，所有的應用全部都在“云”中的某處運行，使用者并不需要了解應用具體的運行位置，只需要一臺終端設備便可借助網(wǎng)絡服務完成任務。

三是可靠性高。云計算使用了多種技術措施，如數(shù)據(jù)副本容錯、計算節(jié)點同構等，確保了所提供服務的可靠性。

3 基于云計算的地鐵自動售檢票系統(tǒng)設計

3.1 地鐵自動售檢票系統(tǒng)

3.1.1 系統(tǒng)的特點

地鐵自動售檢票系統(tǒng)作為地鐵運營中不可或缺的組成部分，其集成了多種先進的技術，如機電一體化技術、計算機網(wǎng)絡技術、信息技術、通信技術等。該系統(tǒng)的應用，能夠?qū)崿F(xiàn)售票、檢票以及票務管理等工作的一體化。系統(tǒng)的特點主要體現(xiàn)在高效性、安全性、可靠性、自動化、智能化等方面。

3.1.2 系統(tǒng)的基本功能

常規(guī)的地鐵自動檢票系統(tǒng)主要是由兩個部分組成，一部分是售票與檢票管理系統(tǒng)，這部分是AFC的硬件系統(tǒng)，它的作用是確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行；另一部分是應用管理系統(tǒng)，它是AFC的軟件系統(tǒng)，具體負責對地鐵車票交易業(yè)務的管理。硬件系統(tǒng)由以下幾個部分組成：自動售票機、旅客服務機、進出站閘機等。軟件系統(tǒng)具備如下功能：運營、票務、結(jié)算以及系統(tǒng)維護等，可自動完成車票的銷售記錄和票務結(jié)算等工作。AFC系統(tǒng)的運用，不但為乘客出行帶來了極大的方便，而且還使地鐵的運行效率顯著提升。

3.2 基于云計算技術的AFC系統(tǒng)設計

3.2.1 總體結(jié)構

基于云計算技術的AFC系統(tǒng)簡稱CAFC系統(tǒng)，其中C代表云計算。為體現(xiàn)本系統(tǒng)的先進性，經(jīng)過研究后，決定采用分層結(jié)構體系，將整個系統(tǒng)分為以下3個層次。

1）第一層為車票。該層是系統(tǒng)的支付媒介。

2）第二層為終端設備。通過該層可使系統(tǒng)與乘坐地鐵出行的人們完成交互，主要功能為售檢票和驗票。

3）第三層是“云”。該層主要是云計算服務運行與交付所需的軟硬件，其可以實現(xiàn)的主要功能包括以下兩個方面：一方面是對數(shù)據(jù)進行集中采集，另一方面是對采集到的數(shù)據(jù)進行分析和管理。同時，還能實現(xiàn)對設備的集中監(jiān)控、維護管理等。系統(tǒng)架構圖如圖1所示。

3.2.2 拓撲結(jié)構

本次開發(fā)的系統(tǒng)采用了當前較為流行的模式，即S/C，借助地鐵局域網(wǎng)，可使SLE與云進行直連，可向云進行數(shù)據(jù)傳輸，并接收云下發(fā)的指令及參數(shù)。同時，該系統(tǒng)還是一個基于B/C模式的系統(tǒng)，可通過桌面云，向票務人員提供相關功能。

本系統(tǒng)的硬件由3個部分組成：即云計算中心、通信網(wǎng)絡、車站終端設備。其中云計算中心是核心，由機架、計算機、服務器等幾個部分組成，它能夠按照地鐵線路的規(guī)模、客流量的多少、站內(nèi)現(xiàn)有的IT資源等，進行具體的部署。在本系統(tǒng)的設計中，采用了多層網(wǎng)絡中最為簡單的二層結(jié)構，在該結(jié)構中，服務器群為第一層，第二層則是由中間層與聚合層交換機共同構成，這種結(jié)構較為突出的特點是能夠保證服務器流量的均衡性。在本次硬件設計中，通信網(wǎng)絡采用的是光纖雙環(huán)網(wǎng)，之所以選用這種網(wǎng)絡結(jié)構，主要是為了確保網(wǎng)絡的運行穩(wěn)定、可靠。車站終端設備通過以太網(wǎng)組成環(huán)網(wǎng)，并借助交換機與通信網(wǎng)絡和云服務相連接，如果系統(tǒng)運行的過程中，通信網(wǎng)絡發(fā)生故障，終端可以孤島的運行方式，保留最近7天的所有數(shù)據(jù)。

3.2.3 軟件結(jié)構

本次設計的CAFC系統(tǒng)，軟件是核心，是系統(tǒng)相關功能得以實現(xiàn)的保障。

1）云計算中心軟件。該軟件擁有實時遷移等技術，能夠承載系統(tǒng)大部分應用程序，幫助系統(tǒng)分擔部分服務功能。為滿足CAFC系統(tǒng)功能的實現(xiàn)要求，云計算中心軟件被劃分為集群級軟件和應用級軟件兩個層次，前者可自動化管理云計算中的虛擬資源和硬件資源，并且為用戶提供任務管理服務。后者主要負責實現(xiàn)自動售檢票系統(tǒng)的部分應用程序。在對云計算機中心軟件進行分層的基礎上，可有效提高售檢票系統(tǒng)的運行效率。

2）票務管理終端軟件。可利用云計算中心交互功能，直接登錄系統(tǒng)填寫票務報表，進行工作交接，并且還可以根據(jù)票務工作需要及時查詢相關數(shù)據(jù)。在票務管理終端的桌面云中，包括Web？訪問模塊和虛擬資源模塊，前者為獨立模塊，后者為軟件模塊，可通過訪問模塊訪問云計算中心，請求分配虛擬資源，建立起訪問模塊與虛擬資源模塊之間的鏈接。在虛擬資源模塊接收到鏈接請求后，票務人員可在界面上輸入相關信息，直接調(diào)用虛擬資源，并在屏幕上顯示出所需信息。

3）車站終端設備軟件。該軟件由兩個部分組成：一部分為操作系統(tǒng)，另一部分為應用軟件，基于云計算中心，可對軟件進行遠程部署，并且還能完成更新升級等操作。其中的操作系統(tǒng)進行設計時，考慮使用需要，經(jīng)過比選，最終決定選用嵌入式Windows系統(tǒng)和Linux系統(tǒng)，之所以這樣選擇的主要目的是為了最大限度地減少對計算資源的占用。在對應用軟件進行設計時，為體現(xiàn)出軟件的先進性，采用雙層構架，即設備控制層與應用邏輯層。

4 結(jié)論

綜上所述，地鐵自動售檢票系統(tǒng)，在整個地鐵運營中具有極其重要的地位和作用，該系統(tǒng)是否先進、運行是否穩(wěn)定可靠，與地鐵的運營收益息息相關。為此，本文以當前先進的云計算技術作為依托，設計開發(fā)了一款地鐵自動售檢票系統(tǒng)。目前，該系統(tǒng)某市的地鐵站進行試應用，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，提高了地鐵的運營效率，具有一定的推廣使用價值。

參考文獻

[1]黃亮.人臉識別技術在地鐵自動售檢票系統(tǒng)中的應用研究[J].鐵路技術創(chuàng)新，2018（2）.

[2]李茂圣.NFC移動支付技術在地鐵自動售檢票系統(tǒng)中的應用[J].電子技術與軟件工程，2017（12）.

[3]王峰.大數(shù)據(jù)環(huán)境下地鐵自動售檢票系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].計算機測量與控制，2017（5）.

[4]李巖.地鐵自動售票機單程票發(fā)售子系統(tǒng)的設計與開發(fā)[D].南京：南京理工大學，2016.