尚華 馬巖飛

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計算機(jī)技術(shù)在地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

尚華 馬巖飛

齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161005

自我國改革開放以來，經(jīng)濟(jì)得到了快速發(fā)展，但城市交通問題也隨之而來。交通已成為制約了城市發(fā)展進(jìn)程重要因素之一。地鐵以其安全、及時、舒適、便捷等特點(diǎn)符合了現(xiàn)代城市的發(fā)展，受到各大城市的追捧。目前，我國大力倡導(dǎo)建設(shè)地鐵交通系統(tǒng)，有效地緩解了城市交通擁擠的現(xiàn)狀。地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐步成熟的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，已成為地鐵系統(tǒng)中重要的組成部分。以上海地鐵二號線為例，深入分析了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)中的應(yīng)用，闡述了自動收費(fèi)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理和安全保障，總結(jié)了上海地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計特點(diǎn)。

計算機(jī)技術(shù)；地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)；中央計算機(jī)系統(tǒng)

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市人口越來越擁擠，城市交通已成為城市發(fā)展的重大隱患，甚至直接危及到人民群眾的生命安全。地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的背景下產(chǎn)生的，大大降低了地鐵售票的壓力，方便了人們的進(jìn)出站。

1 上海地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)概述

上海地鐵二號線是鏈接城區(qū)東西的主要交通干線，全線總共設(shè)了18座車站，基地一處，控制中心一處。作為地鐵運(yùn)營的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，自動收費(fèi)系統(tǒng)是由當(dāng)今世界最權(quán)威的建設(shè)公司采用最先進(jìn)的技術(shù)完成的。整個地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)涉及到了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、機(jī)電一體化、自動控制等多個專業(yè)技術(shù)。上海地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)采用的是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接中央計算機(jī)系統(tǒng)和車站計算機(jī)系統(tǒng)，將自動收費(fèi)的各個環(huán)節(jié)，包括自動售檢票機(jī)、人工售票機(jī)、計算機(jī)等通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行連接。

2 上海地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

上海地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為兩個部分：中央計算機(jī)系統(tǒng)和車站計算機(jī)系統(tǒng)。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上普遍采用的是以太網(wǎng)形式。中央計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用的是100?mb/s的交換式以太網(wǎng)，也是整個地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)的核心網(wǎng)絡(luò)；車站計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)同樣采用的是100?mb/s的交換式以太網(wǎng)，構(gòu)成了鏈接車站自動收費(fèi)設(shè)備、各硬件設(shè)備的局域網(wǎng)[1]。

2.1 中央計算機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

中央計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)包括地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)服務(wù)器、工作站和外設(shè)設(shè)備。服務(wù)器包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、中間件服務(wù)器、存檔服務(wù)器和制卡服務(wù)器等；工作站包括認(rèn)證工作站、密鑰工作站、網(wǎng)管工作站、系統(tǒng)管理工作站以及開發(fā)工作站等；外設(shè)設(shè)備包括了相應(yīng)的打印設(shè)備等。為了實(shí)現(xiàn)非接觸性IC卡與地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)的完美對接，在建設(shè)地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)時也設(shè)計了一卡通的中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

城市交通一卡通和地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心均采用以太網(wǎng)連接，這樣就保證了地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)中核心數(shù)據(jù)庫的可靠性以及數(shù)據(jù)的接收與輸出能力，滿足了數(shù)據(jù)需求量大的要求。中央計算機(jī)系統(tǒng)的局域網(wǎng)以100?M自動調(diào)節(jié)的以太網(wǎng)方式進(jìn)行連接，保證了網(wǎng)絡(luò)的高性能和安全性。

中央計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能主要表現(xiàn)在對地鐵收費(fèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的管理、各種設(shè)備運(yùn)行管理、各種參數(shù)的管理、企業(yè)收益情況管理、票據(jù)的管理、各種數(shù)據(jù)的審核和權(quán)限的管理、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的管理、報表管理、安全管理、系統(tǒng)維護(hù)以及密鑰管理，等等。

2.2 車站計算機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

車站計算機(jī)系統(tǒng)是地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)的主要組成部分。車站計算機(jī)系統(tǒng)直接控制車站終端設(shè)備的各個基本管理環(huán)節(jié)。車站計算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用的是10～100?M自適應(yīng)以太網(wǎng)方式的局域網(wǎng)，涉及車站內(nèi)所有的服務(wù)器、工作站、自動收費(fèi)系統(tǒng)以及人工售票機(jī)等。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，車站計算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)也采用了Cisco系列以太網(wǎng)交換機(jī)。在整個地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)中，車站計算機(jī)系統(tǒng)起到了對車站系統(tǒng)運(yùn)營、票據(jù)核查、收益以及設(shè)備維修等事務(wù)的管理和反饋?zhàn)饔?。一方面，車站計算機(jī)系統(tǒng)接收中央計算機(jī)系統(tǒng)所傳達(dá)的命令以及各種參數(shù)，并及時、準(zhǔn)確地執(zhí)行，反饋地鐵系統(tǒng)的運(yùn)用狀況，搜集各種參數(shù)；另一方面，車站計算機(jī)系統(tǒng)從每個車站終端設(shè)備中采集數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，同時下發(fā)所需的各種指令和參數(shù)。

車站計算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的功能主要有：收集車站每個設(shè)備的交易信息、審計數(shù)據(jù)、財務(wù)信息、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)等；將收集到的各種信息以及由中央計算機(jī)系統(tǒng)下載的運(yùn)營信息和各種設(shè)置參數(shù)，下載到每一個車站設(shè)備中，綜合各種信息，設(shè)置車站運(yùn)作參數(shù)。傳達(dá)包括兩個方面：一是向上傳達(dá)，將收集到的各種信息和參數(shù)傳達(dá)給中央計算機(jī)系統(tǒng)；二是向下傳達(dá)，將從中央計算機(jī)系統(tǒng)接收到的各種指令和參數(shù)傳達(dá)至每一個車站設(shè)備，下達(dá)運(yùn)作命令以及運(yùn)作模式，保證車站計算機(jī)系統(tǒng)與中央計算機(jī)系統(tǒng)之間的通信暢通。在時鐘的設(shè)置上，確保中央計算機(jī)系統(tǒng)與車站計算機(jī)系統(tǒng)時鐘的統(tǒng)一，確保各項(xiàng)運(yùn)作的同步性。車站計算機(jī)系統(tǒng)的審查功能主要是對地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)的初步審查，以確保各項(xiàng)信息以及參數(shù)的準(zhǔn)確性。

3 上海地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全措施

由于上海地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)交換量比較大，所以在建設(shè)網(wǎng)絡(luò)時配置了一臺高性能的天網(wǎng)工作組，提升了防火墻的級別，更好地保護(hù)了地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)的安全系數(shù)。上海地鐵系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)包括三個獨(dú)立部分：自動收費(fèi)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、時鐘服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和一卡通網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)自動收費(fèi)系統(tǒng)需要其他兩個網(wǎng)絡(luò)訪問時，天網(wǎng)防火墻系統(tǒng)就會形成地址映射，從而保護(hù)自動收費(fèi)系統(tǒng)內(nèi)部的各類信息。

4 上海地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的特點(diǎn)

（1）重復(fù)性。中央計算機(jī)系統(tǒng)，使用的是雙交換機(jī)方式提供的以太網(wǎng)通道。一卡通數(shù)據(jù)服務(wù)器和地鐵自動收費(fèi)服務(wù)器都采用雙機(jī)熱備份方式分別接入兩路以太網(wǎng)。核心路由器使用雙交換機(jī)連接，體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的重復(fù)性，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。（2）穩(wěn)定性高。在建設(shè)地鐵收費(fèi)系統(tǒng)時，上海地鐵采用了國際領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和建設(shè)團(tuán)隊(duì)，確保了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。（3）可擴(kuò)展性。在建設(shè)地鐵自動收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)時，采用具有良好擴(kuò)展性和可升級性的網(wǎng)絡(luò)作為系統(tǒng)核心，滿足了因發(fā)展而不斷產(chǎn)生的新需求。中央計算機(jī)系統(tǒng)的各個部分都可以直接升級，所有設(shè)備的配置都留足了空間，確保了網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性。（4）可管理性。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時充分利用了多個網(wǎng)絡(luò)管理工具，可以隨時隨地地對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行檢測、管理、修復(fù)等，具有較強(qiáng)的可管理性。（5）高安全性。地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)涉及大量的個人信息，因此，安全性成為最重要的問題之一。在建設(shè)地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時采用了硬件防火墻系統(tǒng)、殺毒系統(tǒng)，充分保證了安全性。

5 結(jié)語

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)中的運(yùn)作反映了整個地鐵系統(tǒng)的信息化水平，整個地鐵系統(tǒng)的正常運(yùn)作與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有著密不可分的聯(lián)系。地鐵適應(yīng)了城市的發(fā)展，有效地緩解了城市的交通壓力。地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的背景下產(chǎn)生的，大大降低了地鐵售票的壓力，方便了人們的進(jìn)出站。地鐵網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用符合了地鐵自動收費(fèi)系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用性和安全性的需求，推動了地鐵事業(yè)的快速發(fā)展，也為我國的地鐵作出了巨大的貢獻(xiàn)。

[1]王偉銘，李蓉.收費(fèi)費(fèi)率折扣優(yōu)化方法[J].華南理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2005，33（4）：63-68.

Application of Computer Technology in Subway Automatic Charge System

Shang Hua Ma Yanfei

Qiqihar Engineering Institute, Heilongjiang Qiqihar 161005

Since the reform and opening up, China has made rapid development of national economy, but the urban traffic problem has also become one of the important factors restricting the process of urban development.Subway with its safe, timely, comfortable, convenient and so on in line with the development of modern cities, sought after by the major cities.At present, China vigorously promote the construction of subway transport system, effectively alleviate the status of urban traffic congestion.Subway automatic toll system is based on the gradual maturity of network technology generated, has become an important part of the subway system.This paper takes the Shanghai Metro Line 2 as an example, analyzes the application of network technology in the subway automatic toll collection system, expatiates the network management and security guarantee of the automatic toll collection system, and finally summarizes the network design characteristics of the Shanghai subway automatic toll collection system.

computer technology; subway automatic toll collection system; central computer system

TP391.4

A

尚華（1984—），女，本科學(xué)歷，講師，主要研究方向?yàn)橛嬎銠C(jī)技術(shù)。