云计算技术应用于地铁自动售检票系统设计中的价值

前言

地铁是城市公共交通的重要部分，自动售检票系统（AFC）作为地铁的核心子系统，主要负责售票、检票、计费、统计和管理等工作。以往的地铁 AFC 系统存在资源利用率低、维护成本高、扩展性差等毛病，而云计算技术的出现，给地铁 AFC 系统的设计和改良赋予新的可能性，通过借助云计算技术，能够扩展系统弹性，实现资源高效利用，增强系统数据处理能力，使得地铁 AFC 系统朝着智能化方向发展。对此，通过结合云计算技术，对地铁 AFC 系统进行优化设计，构建以云计算为基础的三层架构 AFC 系统，以提升系统的稳定性。

1 云计算技术在地铁自动售检票系统设计中的应用价值

1.1 增强系统的灵活性、可扩展性

云计算技术在地铁 AFC 系统设计中的应用，能够有效解决以往固定配置加上过度冗余所造成的资源浪费现象。在实际应用中，云计算平台可以把物理服务器虚拟成多个逻辑资源池，借助 OpenStack 之类的管理工具，对计算资源、存储资源和网络资源进行实时监督，并做到动态分配。这种弹性扩展能力，让系统可以有效应对大量客流的情况。从成本控制角度来说，云计算的“资源池化”模式把传统架构里分散在各个站点的服务器资源集中起来，使得硬件利用率提升、硬件采购成本减少。另外，云平台支持容器化部署，将售检票系统各个微服务，如票务结算、数据统计，打包成独立容器，可以实现功能模块的热插拔和弹性伸缩，在新增手机扫码支付功能时，只需要扩容支付服务容器数量即可，不影响其他模块的正常运行，进而极大地提高系统的灵活性[1]。

1.2 增强系统的可靠性与容错性

云计算凭借分布式架构和多层冗余机制，为地铁 AFC 系统搭建起可靠的保障体系。在物理层面，云平台采取“同城三中心”或“异地多活”部署形式，当某个区域机房遭受 DDoS 攻击时，云端负载均衡设备会把流量自动切换到备用集群，从而保证全网车站正常运转。在数据安全上，云计算平台有层次的数据冗余策略，先用 RAID 做单节点存储冗余，再用分布式文件系统 Ceph 做跨节点数据副本备份，最后靠异地灾备中心做城市级数据容灾，有效避免数据丢失、损坏。云平台还提供应用级的故障迁移，在主节点异常后，由备用节点主动接管。至于票务分析服务，通过使用容器集群方式实现弹性扩缩容，当票务分析的计算压力增加时，便会自动启动新的容器来支持分析任务，有效缩短分析延迟时间，实现多级容错，大幅降低运行维护的成本和服务中断的风险。

1.3 提高系统的智能化水平

在地铁 AFC 系统的数据价值挖掘上，云计算技术提供强有力的算力支持和算法架构，促使系统从“自动化”迈向“智能化”，通过布置分布式计算框架，云平台可以即时处理日均千万级的乘客出行数据。在智能预测方面，云计算支撑机器学习模型的大规模训练与部署，通过利用LSTM（长短期记忆网络）模型，结合历史票务、天气、城市活动日历等各项数据特征，能够精准预测 24 小时后的客流量，并且误差较低。这一预测能力能够有效改善 AFC 系统的资源调配状况，一旦预估到某个站点会迎来大量乘客，就会自动给这个站点的售票机增添云端资源配额，并且触发客服中心的临时开放警报[2]。

2 基于云计算技术的地铁自动售检票系统设计

2.1 系统架构

基于云计算技术的地铁自动售检票系统（CAFC）采用先进的三层架构，代替传统的五层架构，极大地简化了系统的结构，提高系统的灵活性。如图1 所示，为系统架构图，主要包括车票层、终端设备层、云计算中心层。

采用高性能服务器形成资源池，选用华为鲲鹏系列服务器，支持容器化部署，优化资源利用率。服务器群组具有高可用性和容错性，当部分服务器出现故障的时候，系统仍然可以正常运转。对于存储设备，用分布式存储系统和磁带库，以符合数据备份和快速查找的需求。至于网络设备，采用ToR 交换机和聚合层交换机，形成大二层网络，支持虚拟机灵活迁移及流量均衡，这样的网络结构有益于缩减网络延迟，改善数据传输效率，保证虚拟机可以在服务器之间灵活迁移

（2）终端设备

自动售票机集成触摸屏、多币种现金处理模块及二维码扫描器 , 支持支付宝、微信支付等主流移动支付方式，设计上注重用户体验，操作简单快速，可满足不同乘客的购票需求。对于闸机设备，将门控技术升级为拍打式或剪切式，AI 摄像头内嵌，可进行人脸识别、防尾随。AGM 可以快速准确地对乘客的票务信息进行验证，防止非法进入，保障地铁安全有序运行。至于半自动售票机（BOM），没有本地存储和 USB 接口，通过桌面云访问云端应用，设计上减少硬件维护，降低系统成本，提高数据安全性，票务人员可以借助该设备访问云端应用，执行票务查询、报表填写等操作[3]。

2.3 软件设计

CAFC 软件设计以云原生架构为基础，借助虚拟化技术、智能数据处理以及预测性运维手段，达成系统的弹性扩展与智能化管理目的，软件模块采用微服务架构设计，各个部分松散耦合，可以独立部署。

（1）票务管理软件

票务管理软件要整合交易数据处理、设备状态监测、收益清分等模块，依靠分布式数据库，存储海量交易数据，并做到即时查询[4]。在资源分配上，利用基于云计算中心的虚拟化技术，实现计算资源的动态分配，支持高并发交易。同时，采用 RBAC（基于角色的访问控制）模型，规定不同层级人员的操作权限，并利用区块链技术保障交易数据不可篡改。另外，采取双环网冗余设计，在主环故障时，自愈式光纤双环网自动切换至次环，防止数据丢失。

（2）支付处理软件

支付处理软件集成多种支付方式，支持单程票、储值卡、二维码、NFC、人脸识别等支付方式，支付接口要保证标准化，通过统一接口协议，减少兼容性风险。采用容器技术部署微服务，单个节点可以做到每秒2000 多笔交易，依靠弹性扩容，在地铁高峰阶段以维持系统稳定。

结语：云计算技术在地铁自动售检票系统设计中的应用具有极大的优势，不仅能够提升资源利用效率，削减建造和维护费用，还能够改善系统的运作效能，为乘客提供便捷、高效的出行服务。未来，通过不断融合各项先进技术，促使地铁 AFC 系统朝着更加智能化、自动化的方向发展，从而为智慧城市创建给予强有力的科技支撑。

参考文献：

[1] 林相禹 . 基于云平台的城市轨道交通自动售检票系统设计与实现——以南京地铁为例 [J]. 电脑知识与技术 ,2025(07):107-109.

[2] 苗淑香 , 李寿金 . 研究地铁自动售检票系统的设备智慧运维 [J]. 人民公交 ,2024(08):88-90.

[3] 陈楠 , 李郁 , 李爱琦 , 等 . 北京地铁自动售检票系统技术改造的探索 [J]. 铁路通信信号工程技术 ,2021(05):77-82+94.

[4] 谭雪娇 . 云计算技术在地铁自动售检票系统中的应用 [J]. 工程建设与设计 ,2021(18):109-111.

车票层 支付媒介：单程票、储值票、二维码、人脸识别终端设备层 终端设备：自动售票机、闸机、半自动售票机云计算中心层 主要功能：票务数据管理、设备监控、收益清分

2.2 硬件设计（1）云计算中心硬件