地铁线自动售检票(afc)系统接口层的设计与实现

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1、华中科技大学硕士学位论文1引言为引导城市轨道交通的良性发展，1998年以来，国家相继出台了实施国产化工作的有关政策性文件，以指导国内城市轨道交通建设。几年来，在有关各方的共同努力下，我国城市轨道交通设备与系统国产化工作有了突破性的进展，取得了阶段性的成果。国产化政策的实施，拉动了内需，扶持了相关民族工业的发展，降低了投资和运营成本，为我国城市轨道交通的发展奠定了坚实的基础[1][2]。但是，国产化工作在实施过程中也遇到了一些难点和制约因素，主要表为：（1）基础工业的落后,特别是基础材料、工艺和信息技术的落后,导致国内产品无法满足需求,关键部件不

2、得不依赖进口;（2）对轨道交通设备与系统的认识和理解不够深刻,缺乏实践经验,缺少全国统一的技术及产品标准;（3）高起点、高速度的建设,客观上对轨道交通的各种设备及系统提出了很高的技术要求,国内企业仓促上阵,没有足够的时间和实力来发展并完善,难以与国外企业直接进行竞争[3]。本课题来源于对地铁线路自动售检票（AFC）系统的研究。AFC系统是轨道交通最基本、最重要的系统之一,也是国家重点要解决的三个国产化系统之一。该系统的目的是利用先进的地铁AFC系统来减少地铁工作人员的劳动强度，获取城市交通客流信息与地铁/轻轨系统运营效益的第一手资料，保证投资者

3、的回报等系统运营商和投资商关注的焦点问题[4][5]。地铁AFC系统是基于计算机技术、网络技术、现代通讯技术、自动控制技术、非接触IC卡技术、大型数据库技术、机电一体化技术、模式识别技术、传感技术、精密机械技术等多项高新技术于一体的大型系统。该系统可实现：（1）购票、检票、计费、收费、统计的全过程自动化，将大量减少票务管理人员、提高地铁系统的运行效率和效益、使乘车收费更趋合理、减少逃票情况的发生。1华中科技大学硕士学位论文（2）减少现金流通、堵塞人工售/检票过程中的各种漏洞和弊端、避免售票"找零"的繁琐、方便乘客。（3）通过对客流量、营业额收入

4、等综合业务信息的汇总分析，可以增强客流分析预测的能力、合理地调配车辆，提高了运营公司的经营管理水平。（4）利用该系统可以有效提供附加值服务[6][7]。AFC系统是一个大型的综合自动化系统。全套AFC系统所涉及的技术领域广，科技含量很高，其系统和设备的技术十分复杂。国外是在经过几十年不断的完善和进步之后，才达到今天系统的可靠性和稳定性。未来20年是我国城市轨道交通发展的关键时期。据预测,最近10年内,全球轨道交通3/4的投资将集中在中国。面对如此庞大的市场需求,只有坚持走国产化之路,才能保证我国城市轨道交通健康有序地发展。因此为适应未来我国轨道

5、交通发展的需要，AFC系统的国产化势在必行[8]。2华中科技大学硕士学位论文2Unix/Linux环境下的进程通信由于对系统的稳定可靠有很高的要求，在AFC系统中服务器使用的操作系统是Unix/Linux系统。本文的系统模型由若干个分工协作的进程组成，这些进程互相之间有同步也有互斥。为了保障模型的正常运作，需要使用进程间通信（InterprocessCommunication，简称IPC）的有关技术。本章将对Unix/Linux操作系统的IPC技术进行详细介绍，因为他是接口层、日志层设计甚至整个系统设计的核心问题。在本文的模型的构建中，主要使用

6、了管道、信号量和共享内存机制进行各个子进程间通信，从而实现各子进程的正常工作。2.1Unix/Linux下进程的概述对所有的操作系统来说，进程是一个基本的概念。一般来说，Unix/Linux下的进程包含以下几个关键要素：有一段可执行程序；有专用的系统堆栈空间；内核中有它的控制块(进程控制块)，描述进程所占用的资源，这样，进程才能接受内核的调度：具有独立的存储空间[11][12]。（1）创建一个进程除了在系统引导时由内核生成的某些初始化进程以外，在Unix/Linux下所有进程均由一个系统调用fork创建。当调用fork时，操作系统生成一个父进程

7、的副本作为子进程，操作系统将父进程的大部分信息传给子进程。（2）使用进程有许多原因促使进程生成子进程。可以通过改变程序代码来变换子进程，以达到执行该子进程的目的。有6个和exec有关的系统调用来完成此任务。当一个进程发布一个exec调用时，如果该调用成功，一组新的程序代码将覆盖已存在的进程，代替该进程的文本，数据和栈段，而只保留该进程的用户存储区。表2-1概述了系统调用exec的功能。3华中科技大学硕士学位论文表2-1exec有关的系统调用库调用名参数格式是否传递当前环境变里是否自动搜索PATHExecl列表是不是Execv数组是不是Execl

8、e列表不是不是Execve数组不是不是Execlp列表是是Execvp数组是是（3）结束一个进程最终所有的进程将会结束。在其自身能力下(假设进程没有收