摘要：近年来，基于云计算技术的地铁自动售检票系统得到了业内的广泛关注，本文首先对相关内容做了概述，并结合相关实践经验，分别从总体架构、拓扑结构以及软件体系结构等多个角度与方面，就基于云计算技术的地铁自动售检票系统结构展开了研究。
关键词：云计算技术；地铁自动售检票系统（AFC）
前言：地铁自动售检票系统主要用于地铁运营，其通过与乘客的直接交互来为地铁系统获取经济收益。传统的地铁自动售检票系统虽然能够完成地铁车票的自动化售检，但是随着地铁沿线的加长和网络化运营的开通将需要投入越来越多的资金用于地铁自动售检票系统的扩建与后期维护，在增加运营成本的同时也不利于地铁票务运营管理工作。借助于快速发展的云计算技术通过对现有地铁自动售检票系统进行系统架构精简、系统通信网络结构的改进的方式设计基于云计算技术的地铁自动售检票系统，应用云计算技术将地铁自动售检票系统的软/硬件资源进行统一管理、分配、部署和监控，从而实现地铁自动售检票系统的精简和运行效率的最大化，提高地铁自动售检票系统的运行效率。
1地铁自动售检票系统概述
城市轨道交通自动售检票系统（Automatic Fare Collection，AFC）是基于计算机、通信、网络、自动控制等技术，实现轨道交通售票、检票、计费、收费、统计、清算等全过程的自动化系统。
2地铁自动售检票系统分析
传统的地铁自动售检票系统构架呈树状体系，其构成一般分为五层：车票层、车站终端设备层、车站计算机系统层、线路中央计算机系统层以及清分中心层。系统各个层次的运行具有相对独立性，但同时又受逐级管理的限制，从而实现地铁票务的系列功能。然而，在我国地铁业务及路网规模不断扩大的过程中，传统的五层系统架构体系逐渐暴露出一些缺陷及不足：
1.资源利用率低。传统地铁自动售检票系统的配置是以高峰期客流量为依据的，因而造成大部分设备能力的浪费。
2.维护成本高。不断扩大的地铁路网规模致使越来越多结构节点的出现，从而产生更加复杂的通信网络结构，进一步增加了系统的维护成本及难度。
3.数据过度冗余。系统运行过程中，每层数据库系统都会逐级存储并备份交易数据，但只有清分系统层会真正使用这些数据，因而造成了系统数据过渡冗余的现象。
4.安全性能降低。在传统地铁自动售检票系统中，无论是车站工作人员，还是维修维护人员，都有操作系统设备的权利。在地铁线网规模的不断扩大的过程中，会有越来越多的人员参与到系统设备有关任务的开展当中，这些人员的恶意破坏或误操作会严重损害系统的安全性能。
5.地铁新线路建设中遇到的新问题。地铁线路建设具有长期性特点，不同的工程建设期，有可能会涉及到不同的设备型号，从而在新设备与已有线路设备之间产生软件升级、接口等问题。
3基于云计算技术的地铁自动售检票系统结构分析
3.1总体架构
基于云计算技术的AFC系统简称CAFC系统，其中C代表云计算。为体现本系统的先进性，经过研究后，决定采用分层结构体系，将整个系统分为以下3个层次。
1.第一层为车票。该层是系统的支付媒介。
2.第二层为终端设备。通过该层可使系统与乘坐地铁出行的人们完成交互，主要功能为售检票和验票。
3.第三层是“云”。该层主要是云计算服务运行与交付所需的软硬件，其可以实现的主要功能包括以下两个方面：一方面是对数据进行集中采集，另一方面是对采集到的数据进行分析和管理。同时，还能实现对设备的集中监控、维护管理等。系统架构图如图1所示。
3.2拓扑结构
本次开发的系统采用了当前较为流行的模式，即S/C，借助地铁局域网，可使SLE与云进行直连，可向云进行数据传输，并接收云下发的指令及参数。同时，该系统还是一个基于B/C模式的系统，可通过桌面云，向票务人员提供相关功能。
本系统的硬件由3个部分组成：即云计算中心、通信网络、车站终端设备。其中云计算中心是核心，由机架、计算机、服务器等几个部分组成，它能够按照地铁线路的规模、客流量的多少、站内现有的IT资源等，进行具体的部署。在本系统的设计中，采用了多层网络中最为简单的二层结构，在该结构中，服务器群为第一层，第二层则是由中间层与聚合层交换机共同构成，这种结构较为突出的特点是能够保证服务器流量的均衡性。在本次硬件设计中，通信网络采用的是光纤双环网，之所以选用这种网络结构，主要是为了确保网络的运行稳定、可靠。车站终端设备通过以太网组成环网，并借助交换机与通信网络和云服务相连接，如果系统运行的过程中，通信网络发生故障，终端可以孤岛的运行方式，保留最近7天的所有数据。
3.3软件体系结构
在完成了基于云计算技术的地铁自动售检票系统的硬件连接与物理拓扑后需要完成基于云计算技术的地铁自动售检票系统的软件的设计来构建基于云计算技术的地铁自动售检票系统的票务和自动检售票业务的运营功能。构成基于云计算技术的地铁自动售检票系统的软件系统主要由以下3个部分所组成：
（1）云计算层的软件。云计算技术利用虚拟化、多租户、实时迁移等的技术来将大量的计算服务迁至云计算中心，依托云计算中心所具有的强大的计算能力来完成大量的数据计算和存储，在云计算层软件功能的划分上主要划分为负责云计算服务器组硬件资源及虚拟资源的运维管理，应用级软件管理则主要用于实现地铁自动售检所需要的特定计算、存储服务。运维管理和应用级管理软件相互结合保障了云计算层的安全、高效运行。
（2）票务管理终端软件。主要用于票务人员完成与云计算层之间的数据交互。票务管理终端软件的设计主要分为Web访问模块和软件模块两大组成部分，在使用时，票务人员使用Web访问模块来实现对于云计算中心相关服务的登录访问，根据Web登录层级云计算中心为其分配相应的虚拟资源，用户根据虚拟资源进行相关票务数据的处理。
（3）车站终端设备应用软件。其编制分为设备控制和应用逻辑两大架构层，设备控制层主要完成对于车站终端设备的控制管理并为应用逻辑层提供数据接口，应用逻辑层完成对于车站终端设备各项应用程序业务的处理，并将所处理的结果输送至乘客显示窗口或直接作为参数调用设备部件的API函数。在基于云计算技术的地铁自动售检票系统的设计中还需要注意做好网络信息安全体系的构建，通过冗余网络、防火墙和数据侦听来保障系统的网络安全，并通过数据备份、数据加密等的方式保障各类数据的安全。
3.4云架构
基于云计算技术的自动售票系统的云架构包括软件层、平台层和基础设施层。其中，基础结构层由资源管理平台和资源库组成。资源管理平台主要将基础设施资源的生命周期与基础设施资源的整体管理相结合，实现资源调度与管理的统一。资源池主要包括网络、存储、服务器等硬件资源及其相应的虚拟化资源；平台层主要用于软件的部署、开发和运行，包括系统软件和操作系统。其目的是实现系统可扩展应用的同时运行，软件层的组成是系统的多种应用软件。从功能上看，应用软件类型可分为乘客服务应用软件和票务服务应用软件两种。
4结语
城市轨道交通是一个城市建设和发展的重要关键组成部分，其中的建设与发展的进程是与人们的生活消费水平和幸福向往指数时时相关的。而在城市轨道交通的创新和发展，必须实时有效地利用现有的云计算技术发展的优势，同时注意避免云计算的局限性和风险性，不断提高云计算的价值和水平尤其在城市轨道交通的内部管理和外部服务方面，逐步推动智慧城市的有效建设发展，并且不断提升人民生活水平质量。
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论文作者:王秦斯
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/10/29
标签：系统论文; 地铁论文; 技术论文; 票务论文; 数据论文; 结构论文; 终端设备论文; 《基层建设》2019年第22期论文;