自動售檢票系統(tǒng)中車站信息管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計

徐煒煒 徐駿善 葉 飛

（南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，210094，南京∥第一作者，碩士研究生）

自動售檢票（AFC）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了軌道交通的售票、檢票、計費(fèi)、收費(fèi)、統(tǒng)計、清分結(jié)算和運(yùn)營管理等全過程的自動化，同時也為決策提供客流、收入等各類信息支持［1］。AFC系統(tǒng)的設(shè)備分布于線路區(qū)間和車站。為保證這些復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)能安全可靠地按照要求運(yùn)行，為其配備相應(yīng)的管理信息系統(tǒng)是十分必要的。通過管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)AFC管理流程優(yōu)化、信息共享、實(shí)時控制等方面的信息化。使AFC系統(tǒng)擁有先進(jìn)的技術(shù)、科學(xué)的管理、良好的市場競爭力和高品質(zhì)的服務(wù)，更好地適應(yīng)未來軌道交通發(fā)展的需要，以效率與服務(wù)贏得市場。

1 AFC車站管理信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

1.1 AFC架構(gòu)體系

AFC系統(tǒng)一般采用5層架構(gòu)體系：清算中心（ACC）、線路中心（LC）、車站（SC）、設(shè)備（SCLE）和車票層。車站信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用層為車站層，并和設(shè)備層、線路中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

車站管理信息系統(tǒng) ，負(fù)責(zé)把車站內(nèi)的各種AFC終端設(shè)備產(chǎn)生的票務(wù)交易數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和維護(hù)日志等上傳給線路中央計算機(jī)系統(tǒng)，并接收線路中央計算機(jī)系統(tǒng)下傳的各種運(yùn)行參數(shù)和命令等（見圖1）。車站計算機(jī)系統(tǒng)具有獨(dú)立的自動售檢票運(yùn)營監(jiān)控、票務(wù)監(jiān)控和分類統(tǒng)計等管理功能［2－3］。

1.2 AFC車站管理信息系統(tǒng)框架模型

AFC車站信息管理系統(tǒng)為3層結(jié)構(gòu)模型，分別為表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)傳輸層，并和車站終端設(shè)備、線路中央計算機(jī)系統(tǒng)以及其他車站的信息管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

其主要功能有：①票務(wù)管理——與票務(wù)有關(guān)的業(yè)務(wù)處理和管理（如票卡類別、交易信息、黑名單、計價方案等）；②庫存管理——與倉儲物資管理有關(guān)的業(yè)務(wù)處理和管理（如原始票卡或錢箱庫存、設(shè)備庫存等）；③運(yùn)營管理——與系統(tǒng)配置和監(jiān)控有關(guān)的業(yè)務(wù)處理和管理（如系統(tǒng)設(shè)備注冊、參數(shù)配置、運(yùn)營實(shí)時監(jiān)控等）；④系統(tǒng)維護(hù)——與系統(tǒng)整體配置、維護(hù)有關(guān)的處理和管理（如用戶管理、參數(shù)配置和數(shù)據(jù)維護(hù)等）；⑤通信服務(wù)——系統(tǒng)運(yùn)營中數(shù)據(jù)交換處理。

圖1 AFC系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸示意圖

AFC車站信息管理系統(tǒng)構(gòu)架見圖2。

圖2 AFC車站信息管理系統(tǒng)構(gòu)架

1.3 關(guān)鍵技術(shù)

1.3.1 CORBA技術(shù)

公共對象請求代理體系（CORBA）是對象管理組織（OMG）制定的面向分布式對象應(yīng)用程序的體系規(guī)范，也是為解決分布式異構(gòu)環(huán)境的異構(gòu)性、互操作性、可移植性和可重用性而提出的接口標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范［5－6］。CORBA標(biāo)準(zhǔn)主要分為三部分：接口定義語言（IDL）、對象請求代理（ORB）以及ORB間的通信協(xié)議（IIOP）。CORBA體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。

常用的實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸方式包括實(shí)時CORBA、Socket接口等。實(shí)時CORBA具有開發(fā)方便、易擴(kuò)充、支持多平臺、易集成、可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的交互式操作等優(yōu)點(diǎn)，對實(shí)時系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用提供了有力的支持。由于軌道交通實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸量小、傳輸頻率高、實(shí)時性要求高，所以采用了實(shí)時CORBA技術(shù)。

采用CORBA技術(shù)來控制車站計算機(jī)與各售檢票系統(tǒng)之間的通信，屏蔽了各售檢票系統(tǒng)的分布性和系統(tǒng)的異構(gòu)性，使各個系統(tǒng)擁有自主權(quán)的同時又能與車站計算機(jī)進(jìn)行透明通信。同時，由于CORBA提供了客戶機(jī)端或服務(wù)器端的對象通信框架，開發(fā)人員只需專注于系統(tǒng)業(yè)務(wù)對象的開發(fā)，就能實(shí)現(xiàn)方便、透明地調(diào)用分布系統(tǒng)中的各種對象服務(wù)，開發(fā)人員也可以很方便地分工協(xié)作［6］。使用中間件技術(shù)來開發(fā)AFC車站信息管理系統(tǒng)，使其既實(shí)現(xiàn)了跨軟、硬件平臺的功能，又具有了可靠性高、安全性高、處理能力強(qiáng)、易擴(kuò)展的性能。

圖3 CORBA體系結(jié)構(gòu)

1.3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫是支撐軟件正常運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的信息系統(tǒng)通常稱為數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)，一般具有信息的采集、組織、加工、抽取和傳播等功能。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)按內(nèi)容可分為兩部分：系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，相應(yīng)的應(yīng)用軟件及其他軟件（如通信軟件）的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。

由于分布式數(shù)據(jù)庫具有結(jié)構(gòu)靈活、可靠性高、可用性好，以及局部應(yīng)用的響應(yīng)快、易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合地鐵運(yùn)營的分散性，AFC車站信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫采用分布式設(shè)計。每個車站設(shè)置站點(diǎn)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，對站點(diǎn)產(chǎn)生的信息管理數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和管理，車站內(nèi)涉及本站點(diǎn)信息管理的操作只對其本地的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問；在中心設(shè)置中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（為保障數(shù)據(jù)的安全性，建議采用雙機(jī)熱備份），對信息管理系統(tǒng)公用的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，并定時接受各站點(diǎn)上傳的管理數(shù)據(jù)，進(jìn)行全局管理，以減輕各站點(diǎn)服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫的壓力，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度。

2 AFC車站管理信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

AFC車站管理信息系統(tǒng)具有票務(wù)管理、錢票箱庫存管理、運(yùn)營管理、結(jié)算管理、系統(tǒng)維護(hù)等功能，運(yùn)行中可達(dá)到及時進(jìn)行召援，及時進(jìn)行設(shè)備維護(hù)，提高售票機(jī)使用率，準(zhǔn)確統(tǒng)計客流信息，減輕工作人員勞動強(qiáng)度等目的。

圖4 AFC車站信息管理系統(tǒng)模塊

AFC車站管理信息系統(tǒng)的主要功能如下：

（1）票錢箱管理。實(shí)現(xiàn)票箱、錢箱的實(shí)時查詢、追蹤和控制。

（2）乘客事務(wù)管理。完成乘客事務(wù)的電子錄入，從而拋棄傳統(tǒng)的手工報表，智能化的系統(tǒng)在減少出錯率的同時更便于數(shù)據(jù)統(tǒng)計，便于工作人員正確、快速地處理乘客事務(wù)。

（3）員工管理。進(jìn)行員工的信息、部門信息、職務(wù)信息的錄入、修改和查詢，進(jìn)行有關(guān)員工操作信息的匯總，并且可繪制出績效曲線。

（4）設(shè)備管理。進(jìn)行設(shè)備基本信息的錄入、修改和查詢；進(jìn)行設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和當(dāng)前狀態(tài)的查詢，通過與AFC監(jiān)測數(shù)據(jù)的配對獲得設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)，并且在出現(xiàn)異常時自動調(diào)出報警對話框及警報聲；應(yīng)答報警對話框之后將自動轉(zhuǎn)至維修管理模塊。在派遣維修員之后便可提交至數(shù)據(jù)庫未處理的單據(jù)中，維修人員可根據(jù)系統(tǒng)提示查看此類單據(jù)，在第一時間前往故障地進(jìn)行設(shè)備維修，最終完成維修單，并將其列為已處理。

（5）數(shù)據(jù)管理。進(jìn)行票箱、錢箱數(shù)據(jù)系統(tǒng)默認(rèn)報表的查看、打??；根據(jù)查詢條件進(jìn)行乘客事務(wù)統(tǒng)計報表、乘客事務(wù)類型統(tǒng)計表、乘客事務(wù)處理方法統(tǒng)計表的查看、打??；員工基本信息、部門信息、職務(wù)信息和員工績效信息的查詢和打印；設(shè)備基本信息、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)信息、設(shè)備報警記錄表、設(shè)備維修記錄表的查詢和打印。

（6）系統(tǒng)管理?？晒┫到y(tǒng)管理員進(jìn)行用戶的增加、修改和刪除，角色的增加、修改和刪除，權(quán)限的增加、修改和刪除，數(shù)據(jù)的備份、系統(tǒng)的清理，以及系統(tǒng)日志的查看。采用由系統(tǒng)管理員分配用戶賬號及密碼的方式，增加了系統(tǒng)的安全性。

2.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.2.1 CORBA通信

SC和AFC設(shè)備間的接口主要用于：①收集正常票務(wù)處理和機(jī)器運(yùn)行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)（AFC數(shù)據(jù)采集）；②為AFC設(shè)備提供售票機(jī)運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)（下發(fā)EOD，黑名單以及模式文件）；③發(fā)送新的單程票MAC密鑰到售票機(jī)；④發(fā)送控制命令到AFC設(shè)備，接受來自AFC設(shè)備的事件和狀態(tài)；⑤為AFC設(shè)備提供一致的時間（事件同步）。

總共需要實(shí)現(xiàn)5個CORBA接口：EqRoot，EqController， RegManager， RegAgent 和EventHandler。設(shè)備需要實(shí)現(xiàn)前2個接口，SC需要實(shí)現(xiàn)后3個接口。RegManager，RegAgent的接口IDL描述如下：

interface RegAgent

｛void register（in SCRoot root，in long lRegData，out long lRegResult）raises（GeneralException）；

｝；∥！Control status of a station ＆send message.interface RegManager

｛∥！create new RegAgent interface to startcommunication with SC

RegAgent

createInterface（）raises（GeneralException）；

∥！Delete the reference of the RegAgent interface used by the SC after registration

void deleteInterface（in RegAgent regAgentRef）raises（GeneralException）；

｝；

設(shè)備成功注冊到SC后，需要與SC同步，包括在SC人機(jī)界面更新設(shè)備狀態(tài)；設(shè)備EOD版本同步，黑名單版本同步；設(shè)備運(yùn)行模式同步。

2.2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

實(shí)體聯(lián)系（E－R）模型比較接近人的思維方式，使用簡單的圖形符號即可表達(dá)對問題域的理解。AFC車站信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)體設(shè)計通過數(shù)據(jù)流圖（見圖5）和E－R圖概括描述（見圖6）。通過軟件開發(fā)最終完成AFC車站信息管理系統(tǒng)的設(shè)計。

圖6 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計總體E－R圖

3 結(jié)語

下的重要環(huán)節(jié)，可以為地鐵運(yùn)營工作人員提供一個信息共享、實(shí)時控制的平臺，提高工作效率，優(yōu)化

在AFC系統(tǒng)中，車站信息管理系統(tǒng)作為承上啟管理方式。通過對AFC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，對票卡信息和客流的統(tǒng)計，對車站通信系統(tǒng)和售檢票設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的管理，對員工管理的信息化，使得車站售檢票設(shè)備的配置更合理，盡可能地減少設(shè)備閑置或停止服務(wù)的情況；使得員工管理和考核標(biāo)準(zhǔn)化，維修過程更加制度化、規(guī)范化。同時，采用CORBA技術(shù)，使得系統(tǒng)具備良好的可移植性，可適應(yīng)不同廠商的各種售檢票設(shè)備。本文所介紹的AFC車站管理信息系統(tǒng)的設(shè)計符合軌道交通自動化技術(shù)系統(tǒng)化、集成化的發(fā)展方向。

［1］趙時旻，董德存.軌道交通自動售檢票系統(tǒng)［M］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2007.

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［3］Gao Zhaohui，Zhang Ning，He Tiejun.Study on the electronic payment system under region networking expressway［C］∥Proceedings of 14th World Congress on Intelligent Transport Systems.Beijing：Resarch Institute of Highway，2007.

［4］美國對象管理組織（OMG）編著.CORBA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、原理與規(guī)范［M］.韋樂平，薛君敖，孟洛明，編譯.北京：電子工業(yè)出版社，2000.

［5］朱其亮，鄭斌 編著.CORBA原理及應(yīng)用［M］.北京：北京郵電大學(xué)出版社，2001.

［6］范玉光.基于CORBA的數(shù)據(jù)交換技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)［D］.南京：南京理工大學(xué)，2006.

［7］王國光.自動售檢票系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.北京：鐵道科學(xué)研究院，2005.