一种轨道交通自助检票的多接口统一调度控制方法与流程

本发明属于轨道交通自动售检票领域，具体是一种轨道交通自助检票的多接口统一调度控制方法。

背景技术：

1、轨道交通自动售检票系统是城市公共交通运营管理的关键组成部分，其中闸机通道作为乘客进出的核心节点，承担着车票凭证核验与通行控制的重要功能。随着移动支付、生物识别等技术的普及，单一闸机通道上通常并存多种检票接口，典型的配置包括13.56兆赫兹射频读卡器、二维码扫描器、近场通信模块以及人脸识别摄像头。上述多种检票接口分别对应不同类型的车票介质，为乘客提供了多样化的过闸方式。

2、在实际运营场景中，轨道交通车站具有客流密度大、通行时效要求高的显著特点。早晚高峰时段，大量乘客在短时间内集中通过闸机，单个闸机通道前可能出现多名乘客几乎同时使用不同检票介质的情况。例如，一位乘客手持公交卡靠近射频读卡器的同时，另一位乘客将手机二维码对准扫描器，甚至同一乘客可能因操作不熟练而同时触发多个接口。由于各检票接口在物理空间上安装位置邻近，且各自对应独立的读写硬件与后台通信协议，当多个接口在同一时间段内产生触发事件时，如何协调这些接口的执行顺序、避免相互干扰、防止重复扣费或误放行，成为亟待解决的技术问题。

3、现有技术中存在以下问题：

4、现有闸机调度方法通常采用固定阈值判定是否触发多接口协调，未考虑环境光照闪烁、电磁噪声干扰以及客流密度变化对传感器触发精度的影响，导致在嘈杂环境中误触发频繁或在安静环境中响应迟钝；

5、现有方法对多接口并发冲突的量化多采用简单的事件计数或线性加权，无法灵敏反映多个低强度事件在时空上重叠时产生的真实冲突程度，容易漏判或误判调度介入时机；

6、现有方法在确定多接口调度顺序时，通常依据固定优先级或先到先服务规则，未考虑乘客重复操作所反映的通行紧迫程度，也未将接口间操作安全间隔的物理约束纳入决策模型，导致高紧迫度乘客等待过久或序列安排存在误触风险；

7、现有方法在按序执行过程中，对未纳入当前序列的接口突发的请求通常采用互斥锁死或直接丢弃的方式处理，缺乏对同一乘客误触发与独立新请求的区分机制，容易造成重复扣费或漏检。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种轨道交通自助检票的多接口统一调度控制方法，用于解决上述的技术问题。

2、本发明的第一方面提供了一种轨道交通自助检票的多接口统一调度控制方法，包括以下步骤：

3、s1：获取闸机通道上并存的多个检票接口各自的操作中心坐标和有效感应半径，为每一个检票接口分配基准交易时间窗口，并初始化冲突热度基准阈值；采集多个检票接口的实时触发事件以及闸机现场的环境工况数据；

4、s2：利用所述环境工况数据构建环境干扰指数；依据环境干扰指数，对所述冲突热度基准阈值进行调节得到经调节冲突热度阈值，并对每一个所述检票接口的所述基准交易时间窗口进行调节得到经调节交易时间窗口；

5、s3：筛选所述实时触发事件中尚未完成校验的事件，标记为未处理事件；基于每一个未处理事件在预设时段内的重复触发次数，计算该未处理事件所对应的所述检票接口的操作紧迫度，以及基于该检票接口的历史校验耗时记录，确定其预期校验耗时；

6、s4：基于每一个所述检票接口的所述操作中心坐标和所述有效感应半径，界定闸机前方的操作空间，并结合该检票接口的所述经调节交易时间窗口，对所述未处理事件构建时空影响核函数；将所述操作空间内所有处于所述经调节交易时间窗口内的时空影响核函数进行加权叠加并对其进行非线性熵式积分运算，得到冲突热度值；当冲突热度值达到所述经调节冲突热度阈值时，将当前所有所述未处理事件对应的检票接口纳入候选调度集合；

7、s5：对于所述候选调度集合中的检票接口，基于每一个所述检票接口的所述操作紧迫度、所述预期校验耗时、以及以所述检票接口间操作时间间隔为变量的非线性代价函数，构建调度损失函数；通过最小化调度损失函数，确定所述检票接口的激活序列及其操作时间间隔；

8、s6：按照所述激活序列依次激活所述检票接口执行检票校验；在激活当前所述检票接口时保存全局检票状态快照，并将未激活的所述检票接口自全局检票状态快照保存时刻起新产生的实时触发事件暂存于缓冲队列；待当前检票校验完成后，从缓冲队列中逐一提取所述实时触发事件，与全局检票状态快照进行凭证一致性比对和时空连续性比对，若比对结果一致，则将所述实时触发事件丢弃，若不一致，则将所述实时触发事件转入下一调度周期处理。

9、优选的，所述s2，包括以下步骤：

10、所述环境工况数据包括环境光闪烁方差lv、空间电磁噪声功率rn和闸机前方客流密度cd；

11、构建环境干扰指数，其中，为预设的电磁噪声基准零点，、和分别为预设的标准化系数；

12、对所述冲突热度基准阈值进行调节，得到经调节冲突热度阈值；

13、对每一个所述检票接口的所述基准交易时间窗口进行调节，得到经调节交易时间窗口，其中为预设的时间窗口调节系数。

14、优选的，所述s3中，所述基于每一个未处理事件在预设时段内的重复触发次数，计算该未处理事件所对应的所述检票接口的操作紧迫度，包括以下步骤：

15、以未处理事件的触发时刻为终点，向前回溯预设时段，统计在该预设时段内由同一所述检票接口产生、且凭证摘要与该未处理事件的凭证摘要一致的所述实时触发事件的数量，作为该未处理事件的重复触发次数；其中，凭证摘要由所述检票接口读取乘客票卡介质后生成，并包含于所述实时触发事件中；

16、计算该未处理事件所对应的所述检票接口的操作紧迫度，其中为预设的紧迫度增长系数。

17、优选的，所述s3中，所述基于该检票接口的历史校验耗时记录，确定其预期校验耗时，包括以下步骤：

18、为每一个所述检票接口维护一个历史校验耗时队列，该队列存储该检票接口最近n次成功完成检票校验的实际耗时；

19、当该历史校验耗时队列非空时，取队列中所有记录值的算术平均值作为该检票接口的预期校验耗时；

20、当该历史校验耗时队列为空时，以为该检票接口分配的所述基准交易时间窗口作为该检票接口的预期校验耗时。

21、优选的，所述s4中，所述基于每一个所述检票接口的所述操作中心坐标和所述有效感应半径，并结合该检票接口的所述经调节交易时间窗口，对所述未处理事件构建时空影响核函数，包括以下步骤：

22、对于每一个所述未处理事件，提取其触发时刻和操作点位置，以及该未处理事件所对应的所述检票接口的操作中心坐标、有效感应半径和经调节交易时间窗口，其中i为所述检票接口的标识符，j为所述未处理事件的序号；

23、构建该未处理事件的时空影响核函数，其中，p为闸机前方的操作空间内的任一点，t为以当前时刻为终点且向前回溯预设积分时长的滑动时间窗口内的任一时刻，为操作点p到操作中心的欧氏距离。

24、优选的，所述s4中，所述将所述操作空间内所有处于所述经调节交易时间窗口内的时空影响核函数进行加权叠加并对其进行非线性熵式积分运算，得到冲突热度值，包括以下步骤：

25、将所述闸机前方的操作空间内所有所述未处理事件的时空影响核函数按其所属检票接口的权重系数进行加权叠加，得到时空热度分布；

26、计算得到冲突热度值，其中，为所述闸机前方的操作空间，为预设的归一化时间常数，t为以当前时刻为终点的滑动时间窗口，v为的体积。

27、优选的，所述s5，包括以下步骤：

28、对所述候选调度集合中的所有检票接口进行全排列，将每一种排列结果作为一个候选激活序列，其中n为所述候选调度集合中检票接口的数量，候选激活序列的总数为n!个；

29、对于任一所述候选激活序列，将序列中第k个检票接口在按序调度下的实际校验完成时刻记为，将该检票接口在立即激活条件下的理想校验完成时刻记为；其中实际校验完成时刻基于该检票接口在候选激活序列中的排列位置、其预期校验耗时以及与其前一个检票接口之间的操作时间间隔递推确定；

30、构建以所述检票接口间操作时间间隔gap为变量的非线性代价函数，其中为预设的时间间隔敏感系数；

31、构建调度损失函数，其中，为第k个检票接口的操作紧迫度，为该检票接口与其前一检票接口之间的操作时间间隔，为预设的间隔代价权重系数；

32、对所有候选激活序列及所述操作时间间隔的取值组合，计算对应的调度损失函数值，将调度损失函数值最小的候选激活序列确定为所述检票接口的激活序列，并确定激活序列对应的各相邻检票接口间操作时间间隔。

33、优选的，所述s6，包括以下步骤：

34、在激活当前所述检票接口并开始检票校验时，保存全局检票状态快照，全局检票状态快照包含快照保存时刻、当前所述检票接口的操作点位置和已读取凭证摘要、以及各检票接口的检票校验状态；

35、创建缓冲队列，并将自快照保存时刻起至当前所述检票接口检票校验完成时刻止、由未纳入激活序列的其他检票接口产生的所有实时触发事件依次存入该队列；

36、待当前所述检票接口检票校验完成后，从缓冲队列中逐一提取每一个实时触发事件，先判断该事件所对应的检票接口类型与当前激活的检票接口类型是否相同；若接口类型不同，则直接将该事件标记为转入下一调度周期处理，不再进行凭证一致性比对；若接口类型相同，再进行凭证一致性比对，判断该事件携带的凭证摘要与全局检票状态快照中当前所述检票接口的凭证摘要是否一致；

37、对凭证摘要一致的实时触发事件，再进行时空连续性比对，判断该事件的触发时刻与快照保存时刻的时间差是否小于当前所述检票接口的经调节交易时间窗口，且该事件的操作点位置与全局检票状态快照中当前所述检票接口的操作点位置之间的距离是否小于当前所述检票接口的有效感应半径；

38、将凭证摘要一致且时空连续性比对满足条件的实时触发事件丢弃，将凭证摘要不一致或时空连续性比对不满足条件的实时触发事件标记为转入下一调度周期处理。

39、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

40、本发明通过采集环境光闪烁方差、空间电磁噪声功率和闸机前方客流密度，构建环境干扰指数，并对冲突热度基准阈值和基准交易时间窗口进行动态调节，使调度灵敏度随现场工况自适应变化，提高了系统在复杂环境下的稳定性和响应准确性；

41、本发明通过构建时空影响核函数并实施非线性熵式积分运算，以被积函数包含对数项的形式放大重叠冲突的贡献，使冲突热度值在多事件时空重合时产生显著的非线性增长，灵敏捕捉真实操作冲突的突变，避免了漏判或误判调度时机；

42、本发明通过在调度损失函数中引入操作紧迫度对校验延迟的加权惩罚，以及以操作时间间隔为变量的非线性代价函数，将乘客通行迫切程度与接口间物理安全约束统一纳入优化模型，通过最小化损失函数同步确定最优激活序列及其操作安全间隔，实现兼顾效率与安全的调度决策；

43、本发明在激活当前接口时保存全局检票状态快照，并将未激活接口新产生的事件暂存于缓冲队列，待当前校验完成后逐一与快照进行凭证一致性和时空连续性比对，以此区分同一乘客的误触发与独立检票请求，实现对并发事件的非阻塞安全处理。