基于云计算技术的地铁自动售检票系统设计

2022-07-07杨慧玲

大科技 2022年27期

杨慧玲

（重庆机电控股集团机电工程技术有限公司，重庆 400000）

0 引言

地铁售票系统是轨道交通系统的重要运行子系统（图1），它直接与旅客进行互动，并对其收益产生重要影响。目前的AFC 系统在某种程度上使地铁售票机的自动售票功能得到了极大的改善，但是由于铁路网络化运营的需要，使得AFC 系统的建设成本不断增加，后期维护工作越来越困难，票务运营管理也越来越复杂，同时由于系统资源的利用率低下，造成了大量的资源和能量浪费。当前的AFC 系统主要是通过系统数据对旅客路径选择行为进行分析，改进通信网络结构，保护用户隐私，改善系统结构。在改善地铁AFC 体系结构的基础上，北京地铁和广州地铁将采取多线共用线路中心的设计，南京地铁则提出了区域中心的方案。该方案在一定程度上简化了AFC 线路中心，避免了在线网环境下重复建设，但却没有从根本上解决AFC 系统投资大、维护困难等问题。云计算是一种新的计算方式，它在城市轨道交通中的应用，大大减少了城市轨道交通的投资和运行费用。本文只对“取消线路中心，建立计算机服务器云机房”这一概念进行了初步的探讨，并没有进行具体的分析与设计。

图1 地铁售票系统与轨道交通系统的关系

1 我国地铁系统中自动售检票系统的主要关键技术

1.1 自动售检票系统中的交易安全关键技术

在地铁售票系统中，交易安全性是一项十分重要的技术，它可以很好地保障地铁售票系统的正常运行。其中，最重要的技术就是确保在地铁运营期间，自动售票机与银行结算系统的安全交易。在交易安全技术的实施中，必须从两个方面来保障：①网络安全；②数据信息。只有做到以上两点，才能使地铁自动售票系统的交易安全得到最大程度的保障。

1.2 自动售检票系统中的界面控制关键技术

在地铁售票系统中，如何有效地控制用户的操作界面是十分重要的，其中接口控制技术就是要确保用户在购票时可以清楚、完整地看到售票信息，从而正确地购买到自己的车票。在界面的控制部分，包括站点的细节、列车的细节、旅客的购买信息、购买方法等3 个方面。在使用接口控制系统时，可以根据用户的需求，根据用户的需求，根据用户的需求，根据用户的需求，可以根据自己的需求，选择自己的站点，查看自己的车次。所以，在实现接口控制技术时，必须确保人机界面的设计与控制是非常关键的。

1.3 自动售检票系统中的硬件接口关键技术

由于售票系统中所采用的设备都是由许多厂家的零件装配而成，使用时要确保各个硬件的接口都是正确、高效的。硬件接口技术的主要功能有3 个：①确保各个硬件之间的连接。②确保各个硬件之间的有效配合。③装配完成之后可以减少出现错误的概率。所以在设计和使用硬件接口技术时，必须将各个硬件的接口指令统一起来，从而有效地实现界面指令的一致性和接口技术的实施。

1.4 自动售检票系统中的检票机相应控制关键技术

检票系统在实际使用中的应用是十分重要的，所以其相应的控制技术就显得尤为重要。检票机的组成主要包括：电源、读写器、安全闸门、显示屏、报警装置等。所以，在检票机的工作中，要经过许多的工作，在检票机的运转中，要确保各部分的工作协调，确保各部分的工作井然有序。为对列车检票工作进行有效的监控与监控，必须加强对检票机的监控与监控。

2 地铁自动售检票系统应用分析

在现代社会中，地铁是一种非常重要的交通工具，它给人们的生活提供了很大的方便。目前在地铁上使用的是AFC 系统，该系统由五个部分组成：车票、车站终端设备、车站计算机系统、线路中央计算机系统、清点中心系统。该体系可应用于单线路、多线路、分区等多种经营方式，如北京16 条地铁线，以AFC 五层体系为主，上海12 条线采用AFC 五层结构进行单线管理，南京3 条线采用AFC 五层结构。

但随着我国城市轨道交通的发展和交通网络的发展，原有的五级系统结构也逐渐显露出其不足之处：①AFC 系统不能有效地利用现有的资源。传统的地铁售票机系统的配置是根据客流高峰时段的客流来进行的，每个楼层的客流都是以最高的形式进行分配，所以许多设备的存储和计算能力都没有被充分的利用，导致了大量的设备容量的浪费。②随着城市轨道交通的发展，城市轨道交通网络的复杂性也随之提高，城市轨道交通网络中的节点也越来越多，随着城市轨道交通的发展，城市交通网络中的节点也越来越多，网络的结构也变得更加复杂，管理也更加分散，要对系统进行全面维护，就要投入较大的费用。③数据冗余。系统各层次的功能是相互独立的，有些功能可能会相互交叉，比如，在系统的运营监控、流量统计、故障管理、统计交易信息等方面；在系统运行时，各数据库系统会将交易数据逐级存档，但只有清分系统不会使用，导致系统数据过多冗余。④AFC 系统的安全不能保证[1]。在传统的地铁售票系统中，站务人员和维保人员均有权使用操作系统。随着城市轨道交通网络的不断扩张，涉及的工作人员也会越来越多，如果工作人员的工作出了差错，甚至是人为的破坏、误操作，都会增加系统的安全性，从而导致系统的运行质量下降，造成经济上的损失；最后在新的轨道交通建设中出现了一些新的问题。由于地铁线路施工的特殊性，施工周期的不同，所需的设备类型也不尽相同，造成了新设备与现有线路设备软件升级、接口等问题。

3 系统设计的途径

针对AFC 系统存在的诸多问题，可以利用云计算技术进行相应改进。在云计算技术的基础上，本文对CAFC 系统进行详细分析，从而使地铁服务质量得到有效提升。

地铁售票系统的运行采用了云计算技术，它是利用运行软件来实现相应的体系结构，其中包含了云中心运行软件、地铁车站终端软件和票务管理终端软件。在使用云计算中心软件的同时，也要考虑到地铁的实际运营状况，采用虚拟技术。所有的软件，所有的软件，所有的软件，所有的数据，都在云计算平台上，通过云计算技术，保证了地铁售票系统的正常运转，从而提升了系统的工作效率，保证了系统的工作能力。从系统的组成上，主要包括控制器，屏幕，键盘，系统的操作所需的电力。由于地铁售票系统中没有瘦客户和USB 接口，所以在用户端和服务器端之间没有任何一台电脑终端是不需要的。在终端的台式云中，可以分为多种不同的软件模块，能够实现虚拟操作，而带有单独的数据样机的网络模块能够有效地提高用户的存取效率。该站点的存取功能可以为售票人员提供存取服务。在接入云计算中心的同时，利用虚拟模块向终端传输各类数据，实现对售票人的人工查询，同时也方便了售票人的交接和报表的填写。站务终端设备的软件主要分为应用软件和操作系统两大类。在该系统正常工作的情况下，该系统可以通过云服务中心来实现对各种业务的遥控。在云计算中心的控制下，进行各种系统运行，可以逐步减少计算资源的使用量。地铁售票系统主要由Windows NT 操作系统和Linux 操作系统组成。前者是微软推出的Windows NT 操作系统，后者是免费的，也是免费的。该系统的应用软件由应用程序级软件和设备控制级软件组成，其中，设备控制器主要是对设备组件进行操作，将界面功能传送到逻辑层，并将有效的数据信息传送到应用逻辑层，以改善服务过程的质量[2]。

3.1 基于云计算技术的地铁自动售检票系统的硬件结构

3.1.1 整体架构

地铁售票机无须人工售票，只需与终端设备进行互动即可完成所有工作，从而大大提高了售票、检票的工作效率，保证了设备的运行安全性。在地铁客流很大的情况下，利用地铁的自动售票系统可以让旅客迅速进出地铁站，增加客流的流通，减少在地铁站内滞留的时间。地铁售票机的运行速度很快，为了保证列车的运行速度能够达到旅客的要求，在系统的设计上，既要保证列车的运行速度，又要保证列车的检票和售票的准确性。地铁售票系统的检测精度高，主要是因为它能有效地防止旅客受伤，减少系统的运行失效，从而保证地铁售检机的安全、稳定运行。此外，为了更好的满足用户的需求，在实际运营过程中，应对各种设备的操作参数进行相应的调整，以便在实际操作中为旅客提供优质的服务。

CAFC 系统主要是简化了AFC 的体系结构，将整个体系结构划分为车票、车站终端设备以及CAFC 云桌面三个层面。在车站的终端，主要承担着用户的交费、检票和验票；CAFC 云桌面则主要担负系统软件和硬件的开发、运行、维护、管理等功能、CAFC 云桌面，主要担负系统软件和硬件的开发、运行、维护、管理等功能、操作人员可以在这一平台实现集中监控和统筹调配，从而使管理效率大大提升[3]。

3.1.2 物理拓扑

CAFC 系统采用S/C 结构，与传统的AFC 系统相比，采用了S/C 结构，通过局域网将CAFC 云桌面和站点终端设备相连，并能从终端接收各种数据。同时，在局域网中，站点终端还能获得CAFC 云桌面的命令，并对其进行操作和实现。从物理上讲，CAFC 系统的拓扑结构如下。

（1）云服务中心。CAFC 云台式机是一个由计算机、机架、服务器、交换机、磁带库、防火墙、磁盘列阵等组成的综合系统。针对不同的地铁工程规模，可以采取有针对性的网络架构。CAFC 云台式机的网络结构包括：服务器层和功能层，它们通过TOR 交换机互相连接，而中间层和聚合层交换机则是交叉的。通过该架构，虚拟机和通信流的迁移具有更大的灵活性。

（2）通信骨干网络。CAFC 系统中，以自愈的冗余光纤双环网络来实现各个站点的互联。在系统正常工作时，主环起作用，次环处于热预备状态。当主环网络发生故障时，次环网络会自动进行配置，保证了系统的安全、平稳。

（3）终端设备。本系统采用环状网络架构，以三层交换机和以太网交换机为中介，与CAFC 云台及通信骨干网络进行数据交换。在主干网络发生故障时，站点终端设备的运行数据会被自动存储，在主干网络恢复后，将其传送至CAFC 云端，通常数据保存时间为7d。

3.2 基于云计算技术的地铁自动售检票系统的软件结构

在地铁售票系统的实际操作中需要做好大量的工作。如验票、验证车票的合法性、管理硬件的状态、以及各种数据的上传等。为了保证地铁售票系统的软件系统能够正常工作，必须将车票的情况、乘客的乘车日期、上车地点、下车地点等信息发送到系统中。所以，保障地铁列车的安全运行，必须确保软件系统的正常运转。

云计算已经渗透到各个行业，为人们的工作和生活提供了极大的方便。尤其是云技术能够跨越时空的限制，在一定程度上改善了系统的工作效率，同时也大大改善了系统的服务品质。在地铁售票系统中采用云计算技术，一般可以把整个系统分为三大块，分别是车票、终端设备和云计算中心。其中老人票、学生票、计次票、单程票、储值票等都有，在地铁售票系统中，自动售票功能主要体现在自动售票功能上。第二个环节是终端，它起到了检票的作用，旅客们可以和终端设备进行互动。通过运行云计算中心，可以针对系统的实际情况进行技术改造，同时也可以进行运营和维护，收集信息，进行数据统计，并将所有的设备都集中在一起，这样才能区分出电网在运营中的利益[4]。