基于云计算地铁自动售检票系统设计研究

文 / 北京城市快轨建设管理有限公司 崔鹏鹏 北京京投亿雅捷交通科技有限公司 潘云峰

我国城市化建设速度的不断加快，在此背景下，城市轨道交通工程也得到了快速的发展。目前我国地铁网络规模庞大，售检票工作压力极大，原有的地铁售检票系统存在着工作效率低、维护成本高、日常使用不便等问题。为了解决上述问题，本文分析了现有地铁自动检票系统的不足之处，并结合我国地铁的售检票现状，提出了一种基于云计算技术的地铁自动售检票系统的设计方法和理念，能够实现地铁自动售检票和票务流动管理的功能，还能够降低售检票工作的设备成本和人工成本，从而全面提升地铁管理运行效率，希望本文能够为我国地铁自动售检票系统的智能化改进提供参考或借鉴。

引言

地铁自动售检票系统（AFC系统)是基于计算机、自动控制、网络信息服务等技术，实现地铁的售票、检票、计费、收费、统计、清算等全过程的一体化控制系统。地铁自动售检票系统从整体上可以分为清分中心、线路计算机系统、车站计算机系统、乘客终端、车票系统，共五层系统。这五层系统在管理方面实行逐级管理，但工作时各自系统独立，从而实现地铁售检票的一系列功能。其中，清分中心负责地铁全线车票数据，统计各运行线路的票款情况和客流情况；线路计算机系统采集、处理并储存线路的售检票数据、设备状态数据和运行过程中的一些其他数据，接收ACC下发的参数并向ACC上传本线路的各自运营数据，是一个综合数据传输中心；计算机系统主要接收从LC下发的参数并想LC上传本线路的运营数据，同时完成票卡和现金的管理；乘客终端主要是车站内常见的自动售票机和自动检票机；车票系统则是与乘客直接接触的一部分，与车站终端设备配合完成检票，目前我国地铁领域主要使用的是接触式IC卡类型的车票。

这种传统的五层地铁自动售检票系统结构存在资源浪费过度、安全性低、数据混乱、后期维护成本高、兼容性差等问题，影响了地铁运行管理的效率。云计算作为一种先进的计算模式，已经应用到了我国经济发展的各个领域。因此，如何借助云计算的特点和优势，进一步完善地铁系统的售检票管理工作，成为了轨道交通相关部门亟待解决的问题。

云计算技术的特点

随着互联网的高速发展，云计算技术逐渐兴起。云计算是一种分布式的计算方法，通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，然后，通过多种服务器组成的系统进行数据的处理和分析，得到结果后反馈给用户。现阶段的云计算技术已经发展到了比较高的水平，不再局限于分布式计算，而是将分布式计算、负载均衡、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化技术、热备份技术等多种计算技术结合的一种综合性计算机技术。云计算相比传统的网络计算技术，其主要优势如下：

一是虚拟化。虚拟化是云计算最显著的特点，包括应用虚拟和资源虚拟。虚拟化突破了空间和时间的界限，只要在有网络的环境下，用户便能获得相应的数据资源，但是它是虚拟的，物理平台和应用部署的环境在空间上没有任何联系，用户并不需要了解应用的存储和运行位置，只需要一台终端设备就能够达成使用需求。

二是按需部署。计算机包含了许多应用和软件，这些应用和软件与数据资源库是对应的关系。在传统模式下，用户在使用不同的应用时，需要计算系统有较强的计算能力对资源进行部署，而云计算能够根据用户的需求快速匹配计算能力适用的系统和资源。

三是可靠程度高。云计算包含多种技术方法，如计算节点适配、数据副本容错，在服务器发生故障时，不会影响计算与应用的正常进行。因为单点服务器出现故障时可以通过虚拟化技术将分布在不同物理服务器上面的应用进行恢复或是利用动态扩展功能部署新的服务器进行重新计算。

四是兼容性高。目前我国市场上绝大多数的互联网软件和硬件都支持虚拟化技术，如存储网络、操作系统等。云系统数据虚拟仓库中包含了各式各样的虚拟化数据，可见云计算的兼容性非常高，既可以获得更高的计算能力，又可以兼容一些配置非常低的机器，给用户日常的使用带来了方便。

基于云计算技术的地铁售检票系统设计

我国地铁售检票系统管理现状分析

目前我国大多数城市的地铁售检票系统均是采用单线管理的方式，以几个重点城市为例，地铁自动售检票系统的管理现状如表1所示。

表1 五大城市地铁售检票系统管理现状

这些城市均设置了区域管理中心，总领各站点的售检票工作，其中，北京和广州采用多线路控制中心的模式；上海采用单线路控制中心的模式；南京则采用分区域管理的模式。

基于云计算的地铁AFC系统设计

1.总体结构

基于云计算的地铁AFC系统就是CAFC系统，其中C代表云计算。经过上述对云计算特点的总结和对我国AFC系统应用现状的分析，旨在解决AFC系统的现存问题，决定依旧采用分层结构体系，在层级内改变系统结构，总体将CAFC系统分为三个层次。

第一层是车票，是乘客所持有的车费支付媒介。

第二层是终端设备，安装在各车站的车站厅，直接为乘客提供售检票服务的设备，规定了车站终端设备及运营管理的技术要求，该层可使系统与乘客完成信息交互。

第三层是“云端系统”。在新型AFC系统的设计中，第三层做出了较大改变，云计算技术运行过程中所需要的全部软硬件构成了AFC云中心，可以实现两个方面的功能：一是对数据进行进行集中采集后，能够迅速的处理和分析数据，避免数据资源的浪费；二是能够实现对计算设备的集中管理，实时监控。CAFC系统架构如图2所示。

图2 CAFC系统架构示意图

2.软件结构

在地铁CAFC系统中，软件保证了云计算相关功能的实现，是系统的核心部分。主要软件有云计算中心软件、票务管理终端软件和车站终端设备软件。

其中，云计算中心软件在所有云计算相关软件中最为关键，分为集群级和应用级两个层级。该软件具有实时迁移数据的功能，可以应用于系统内的大部分软件，此外，还能够帮助系统分担部分服务功能，提升了系统的整体效率；票务终端软件可以利用云计算中心的交互功能，在登录系统中完成票务信息的处理，进行工作交接。

在票务管理终端的桌面云中，虚拟资源技术和Web访问技术相结合，Web访问技术可以实现对云计算中心的访问，进行虚拟资源的调配，最终建立起两部分之间的链接，使票务信息透明化；在设计车站终端设备软件时，考虑到计算资源的利用率，决定选用嵌入式Windows系统和Linux系统的双层构架，能够最大限度的减少计算资源的浪费。

车站终端设备软件由操作系统和应用端两部分组成，依靠计算中心，能够完成对软件的远程调控和更新升级，极大的提高了终端的操作便利性。

结论

相比传统的地铁AFC系统，新型CAFC系统简化了整体结构（五层体系变为三层体系），减少了系统容量，提高了计算资源和数据资源的利用率。此设计在一定程度上能够解决我国地铁AFC系统的现存问题，推动我国的地铁事业朝着绿色低碳、可持续的方向发展。