楊承東

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 武漢 430063)

1 AFC系統(tǒng)概述

1.1 AFC系統(tǒng)現(xiàn)狀

自動(dòng)售檢票(automatic fare collection，AFC)系統(tǒng)主要由清分中心(ACC)、線路中央計(jì)算機(jī)(LCC)、車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(SC)、車站AFC設(shè)備(SLE)和車票組成，是由計(jì)算機(jī)集中控制的自動(dòng)售票、自動(dòng)檢票及進(jìn)行票務(wù)管理、財(cái)務(wù)結(jié)算、客流量統(tǒng)計(jì)分析的軌道交通票務(wù)自動(dòng)化管理系統(tǒng)。

AFC系統(tǒng)不僅能為乘客提供方便、快捷的售檢票服務(wù)，而且是實(shí)現(xiàn)軌道交通綜合自動(dòng)化、提高運(yùn)營管理水平的必要手段。AFC系統(tǒng)能為業(yè)主獲得收益，產(chǎn)生現(xiàn)金流，它的好壞與否直接影響到該線路的技術(shù)水平和服務(wù)質(zhì)量。

AFC系統(tǒng)在國外城市軌道交通中使用非常普遍，無論是在歐美發(fā)達(dá)國家，還是亞洲的日本、韓國以及東南亞國家，幾乎都在使用AFC系統(tǒng)。

目前，我國的北京、天津、上海、廣州等城市已陸續(xù)建成城市軌道交通系統(tǒng)。除北京和天津在早期采用人工售檢票、單一票價(jià)制外，其他城市無一不采用AFC系統(tǒng)，使軌道交通在運(yùn)營管理方面上了一個(gè)新臺(tái)階，取得了良好的社會(huì)效益。香港地鐵AFC系統(tǒng)相當(dāng)發(fā)達(dá)，其非接觸IC卡儲(chǔ)值票——“八達(dá)通”，無論是發(fā)行數(shù)量還是使用范圍都是佼佼者。臺(tái)灣地區(qū)AFC系統(tǒng)也比較發(fā)達(dá)，臺(tái)北、高雄捷運(yùn)系統(tǒng)均使用AFC系統(tǒng)。

1.2 AFC系統(tǒng)國產(chǎn)化情況

AFC系統(tǒng)為機(jī)械電子一體化設(shè)備，對(duì)供貨商在電子和軟件集成方面的要求較高，同時(shí)集成商需具備系統(tǒng)集成能力。

1999年，國內(nèi)第1個(gè)地鐵AFC系統(tǒng)在上海地鐵1號(hào)線開通，系統(tǒng)全部由美國CUBIC公司供貨，之后的上海2號(hào)線、廣州1號(hào)線也采用CUBIC公司的產(chǎn)品。廣州2號(hào)線原為美國MOTOROLA公司中標(biāo)，在項(xiàng)目建設(shè)過程中由于公司業(yè)務(wù)重組，合同轉(zhuǎn)讓給韓國三星SDSK公司。2003年，北京地鐵13號(hào)線采用日本信號(hào)產(chǎn)品，2004年天津津?yàn)I輕軌采用西班牙INDRA和韓國LG CNS公司的產(chǎn)品。這幾條線的AFC系統(tǒng)基本上全部采用進(jìn)口產(chǎn)品。

由于進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，國內(nèi)開始積極推動(dòng)AFC系統(tǒng)的國產(chǎn)化。通過從國外廠家分包，到與國外廠家組成聯(lián)合體投標(biāo)、與外企組建合資公司，再發(fā)展到以中方為主的聯(lián)合體投標(biāo)，到最后能獨(dú)立承擔(dān)合同?，F(xiàn)在，國內(nèi)已擁有一大批具有競爭力的AFC企業(yè)，并開始向海外發(fā)展。

目前，國內(nèi)廠家已能提供比較完整的AFC系統(tǒng)，并已具備AFC現(xiàn)場設(shè)備的整機(jī)生產(chǎn)能力，但其核心部件還需要引進(jìn)。系統(tǒng)硬件部分除了清分中心(ACC)和線路中央計(jì)算機(jī)(LCC)的主要硬件、紙幣模塊、硬幣模塊、扇門需要進(jìn)口外，其他部分均可實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，應(yīng)用軟件也考慮全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。表1～表2分別列出了AFC系統(tǒng)設(shè)備各層次的國產(chǎn)化率和在AFC系統(tǒng)中的投資比重情況。

表1 AFC系統(tǒng)設(shè)備國產(chǎn)化情況分析

表2 AFC設(shè)備在系統(tǒng)總投資中的比重

2 AFC系統(tǒng)國產(chǎn)化分析

2.1 清分中心和線路中央計(jì)算機(jī)

ACC和LCC的主要硬件設(shè)備包括主服務(wù)器(一般采用基于RISC的小型機(jī))、磁盤陣列、磁帶庫、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、通信服務(wù)器、工作站、防火墻、密鑰系統(tǒng)等，軟件包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、通信中間件和應(yīng)用軟件等。

主服務(wù)器基本上都選用IBM、HP、SUN、FUJITSU等國際品牌，國產(chǎn)的曙光系列計(jì)算機(jī)尚無本領(lǐng)域的應(yīng)用案例，市場營銷能力也跟不上，短期內(nèi)無法動(dòng)搖進(jìn)口設(shè)備的地位。磁盤陣列和磁帶庫多為與主服務(wù)器同品牌產(chǎn)品。

網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)主要選用的品牌有CISCO、H3C、華為等，也有一些采用德國赫斯曼(HIRSCHMANN)工業(yè)交換機(jī)的。除了CISCO、HIRSCHMANN為進(jìn)口外，其他都為國產(chǎn)。因此，交換機(jī)采用國產(chǎn)設(shè)備是完全可行的。

操作系統(tǒng)無論是服務(wù)器還是工作站，基本上都是進(jìn)口軟件一統(tǒng)天下。數(shù)據(jù)庫市場被 ORACLE、SYBASE、DB2等品牌瓜分，都是國外產(chǎn)品。通信中間件和AFC應(yīng)用軟件已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

除此以外的其他設(shè)備包括編碼分揀機(jī)(E/S)都可以實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)。

2.2 車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(SC)包括服務(wù)器、監(jiān)控工作站、票務(wù)管理工作站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、打印機(jī)和緊急按鈕，對(duì)車站AFC現(xiàn)場設(shè)備(SLE)進(jìn)行監(jiān)控和信息處理。

除了車站計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫尚需進(jìn)口外，其他部分都可國產(chǎn)。

2.3 車站現(xiàn)場設(shè)備

車站現(xiàn)場設(shè)備主要包括半自動(dòng)售票機(jī)(BOM，也稱票房售票機(jī))、自動(dòng)售票機(jī)(TVM)、自動(dòng)檢票機(jī)(AGM，也稱閘機(jī))。

2.3.1 半自動(dòng)售票機(jī)(BOM)

BOM由主機(jī)、液晶顯示器、乘客顯示器、車票讀寫器和鍵盤組成。主機(jī)既可以是采用商用PC，也可視情況采用工控機(jī)，BOM可以實(shí)現(xiàn)完全國產(chǎn)化。

2.3.2 自動(dòng)售票機(jī)(TVM)

自動(dòng)售票機(jī)安裝在地鐵車站的非付費(fèi)區(qū)內(nèi)，由乘客自助式購買非接觸式卡式單程票，是乘客進(jìn)入車站后需購票時(shí)第一個(gè)接觸的設(shè)備，由于要直接進(jìn)行現(xiàn)金交易，因此需具備高效、可靠、安全的特性。

自動(dòng)售票機(jī)主要由機(jī)箱、乘客顯示器、乘客操作觸摸板、運(yùn)營狀態(tài)顯示器、紙幣處理模塊，硬幣處理模塊、單程票處理模塊、儲(chǔ)值票處理模塊、電源、維修面板，維修門等部件構(gòu)成。其中，紙幣識(shí)別模塊、硬幣識(shí)別模塊和紙幣找零模塊是自動(dòng)售票機(jī)的核心部件，費(fèi)用約占整臺(tái)設(shè)備的50%，

1)主控單元模塊(ECU)。主控單元負(fù)責(zé)設(shè)備中系統(tǒng)軟件的運(yùn)行控制，完成車票處理、現(xiàn)金處理、信息顯示、數(shù)據(jù)通信、狀態(tài)監(jiān)控等功能。一般可與自動(dòng)檢票機(jī)、半自動(dòng)售票機(jī)的主控單元互換。

ECU目前基本上都使用工控機(jī)，主要品牌有盛博、研祥、研華等，可基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

2)單程票處理單元。單程票處理單元主要包括以下幾個(gè)部分:控制板、單程票箱、廢票箱、車票讀寫器、車票傳送機(jī)構(gòu)、傳感器、電磁閥等。

目前，國產(chǎn)的讀寫器模塊能基本實(shí)現(xiàn)對(duì)包括RFID、射頻CPU卡、手機(jī)卡的識(shí)別及讀寫操作，一般都支持公交一卡通及城市通卡(含市民卡)。這個(gè)單元國內(nèi)的主要設(shè)備制造商都可以生產(chǎn)。

3)硬幣處理模塊。硬幣處理模塊由硬幣識(shí)別器、暫存器、循環(huán)找零器、換向器及回收裝置等構(gòu)成，主要實(shí)現(xiàn)硬幣的識(shí)別、接收、原幣返還、找零、循環(huán)找零、清幣、模塊故障自診斷等功能。

硬幣模塊主要供貨商有日本高見澤、德國NRI和瑞士MEI等公司。除了硬幣識(shí)別器國內(nèi)尚無同級(jí)別產(chǎn)品與之抗衡，其他部分基本可以國產(chǎn)化。

4)紙幣處理模塊。紙幣處理模塊是識(shí)別并接收乘客所投入TVM紙幣的功能模塊，可識(shí)別當(dāng)前流通的所有幣值的人民幣紙幣，并具備遠(yuǎn)程下載、升級(jí)和監(jiān)控功能。

紙幣模塊的主要供貨商是德國捷德(G＆D)和瑞士MEI這二家公司，幾乎包攬了國內(nèi)AFC市場。另外，日本高見澤也開始進(jìn)入大陸市場。國內(nèi)產(chǎn)品目前只有廣電運(yùn)通一家，在銀行ATM上已經(jīng)有不少應(yīng)用，但尚無AFC批量使用案例。

5)紙幣找零模塊。紙幣找零模塊主要包括出鈔模塊、錢箱、傳感器等部件，主要實(shí)現(xiàn)吸鈔(從指定的鈔箱吐出指定數(shù)目的鈔票，但不含鈔票真?zhèn)巫R(shí)別)、自動(dòng)回收不合格鈔票、送鈔、回收遺忘鈔票、故障預(yù)警、錯(cuò)誤顯示提示、脫機(jī)維護(hù)等功能。

紙幣找零模塊的主要供貨商有瑞典德拉魯(Dela-Rue)、日本富士通、日本高見澤、廣電運(yùn)通等公司。除了廣電運(yùn)通的設(shè)備在北京亦莊線、大興線和西安2號(hào)線使用外，其他都被進(jìn)口產(chǎn)品占據(jù)。另外，瑞士MEI還提供一款很有特色的紙幣循環(huán)找零模塊，該模塊組合了紙幣接受以及循環(huán)找零處理功能，已經(jīng)在昆明軌道交通6號(hào)線一期工程使用。另外，日本富士通、日本高見澤也提供類似產(chǎn)品。

6)電源模塊。電源模塊組成包括主模塊、配電箱、接線端子排及相應(yīng)附件。

電源模塊雖然在設(shè)備整體造價(jià)中只占很小一部分，但其質(zhì)量的高低對(duì)設(shè)備的整體性能有著重要影響。比較好的品牌有德國魏德米勒(Weidmuller)，已在國內(nèi)多個(gè)城市AFC系統(tǒng)應(yīng)用。國內(nèi)使用較多的還有臺(tái)灣明緯等產(chǎn)品。

2.3.3 自動(dòng)檢票機(jī)

自動(dòng)檢票機(jī)是自動(dòng)售檢票系統(tǒng)中數(shù)量最多的設(shè)備，安裝于車站付費(fèi)區(qū)與非付費(fèi)區(qū)的交界處，可實(shí)現(xiàn)乘客自助式進(jìn)/出站。自動(dòng)檢票機(jī)的主要類型有進(jìn)站閘機(jī)、出站閘機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)通道雙向閘機(jī)和寬通道雙向閘機(jī)等類型，標(biāo)準(zhǔn)通道閘機(jī)通道寬度一般為500～600 mm，寬通道閘機(jī)的通道寬度一般為900 mm。

自動(dòng)檢票機(jī)主要包括主控單元、乘客顯示器、方向指示器、警示燈和蜂鳴器、讀寫器，以及天線、扇門、票卡傳送/回收裝置、維護(hù)鍵盤/移動(dòng)維護(hù)終端接口、電源模塊等。進(jìn)站閘機(jī)不設(shè)單程票回收單元。

其中，除了扇門模塊外，其他部分都可以國產(chǎn)。扇門是自動(dòng)檢票機(jī)的核心部件，在自動(dòng)檢票機(jī)中可占到30%的比重，但是，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、通行控制和安全防護(hù)等核心技術(shù)仍然掌握在國外廠商手中。

扇門的主要供貨商有瑞典固力保GUNNEBO、德國馬格內(nèi)梯克Magnetic、韓國三星SDS和德國Kaba等公司。前三家基本瓜分了地鐵AFC扇門市場，Kaba則在高鐵市場中獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。國內(nèi)的上海華銘、深圳高新現(xiàn)代等公司也生產(chǎn)了自己的扇門，但尚未對(duì)進(jìn)口扇門構(gòu)成威脅，主要原因有:國外廠商有幾十年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，雄厚的研發(fā)實(shí)力，以及強(qiáng)大的市場營銷渠道;國內(nèi)產(chǎn)品多為在國外產(chǎn)品的基礎(chǔ)上仿制，沒能得到充分的現(xiàn)場驗(yàn)證，國產(chǎn)直流電機(jī)技術(shù)與國外尚有不少差距，工藝水平也稍遜一籌。不過，國內(nèi)生產(chǎn)商一直在努力，并在通行控制等核心技術(shù)上已有所突破。

2.4 車票

目前，軌道交通車票基本上都采用非接觸式IC卡車票，其中儲(chǔ)值票正從邏輯加密卡向CPU卡過渡，單程票則仍采用簡易式邏輯加密卡。車票的芯片主要供貨商有荷蘭NXP(原Philips)、德國Infineon(原西門子)、美國ATMEL等公司，上海復(fù)旦微電子公司已能生產(chǎn)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的各種規(guī)格的IC卡芯片，并已得到廣泛應(yīng)用。國內(nèi)的IC卡車票封裝技術(shù)也相當(dāng)成熟，產(chǎn)能巨大。因此，除CPU芯片外，車票可以實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

3 國內(nèi)AFC系統(tǒng)的主要廠商

經(jīng)過十幾年的軌道交通建設(shè)，國內(nèi)AFC行業(yè)從無到有，涌現(xiàn)出一大批從事AFC系統(tǒng)集成和制造的企業(yè)。

其中，AFC系統(tǒng)集成商有北京三星數(shù)據(jù)、中軟股份、方正奧德、北控電信通、南京熊貓信息、上海華虹計(jì)通、普天郵通、上海華騰、上海華銘、浙大網(wǎng)新、深圳高新現(xiàn)代、廣州新科佳都、廣東銘鴻數(shù)據(jù)、四川久遠(yuǎn)、云南南天信息、沈陽新松、重慶金美等公司。

AFC設(shè)備制造商有廣電運(yùn)通、上海怡力、天津先志越洋公司;北京握奇數(shù)據(jù)則專注于讀寫器、SAM卡和移動(dòng)支付等領(lǐng)域;車票芯片制造商有上海復(fù)旦微電子和上海華虹計(jì)通公司。

車票封裝企業(yè)非常多，其中軌道交通業(yè)績較好的有黃石捷德萬達(dá)金卡、盛華金卡(原神州金卡)、西龍同輝、中山達(dá)華、珠海東信和平等公司。

4 AFC系統(tǒng)國產(chǎn)化的展望

近年來，我國正大力推動(dòng)城市軌道交通的建設(shè)，而對(duì)機(jī)電設(shè)備的國產(chǎn)化一直有著很高的要求。在國家發(fā)改委2011年第9號(hào)令《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2011年本)》的鼓勵(lì)類中，特別將城市軌道交通裝備作為一個(gè)大類(第十五類)單獨(dú)提出，并在其第2條指出，要鼓勵(lì)發(fā)展自動(dòng)售檢票系統(tǒng)(AFC)、車門、站臺(tái)屏蔽門等。

4.1 通用設(shè)備國產(chǎn)化

計(jì)算機(jī)軟硬件、交換機(jī)等通用設(shè)備的國產(chǎn)化要依從于國家的整體發(fā)展戰(zhàn)略。

整體而言，硬件上已經(jīng)做得很好，處理能力已處于國際一流水平。不過，高檔服務(wù)器的商用化和市場推廣相對(duì)差一些，得不到用戶的認(rèn)知和認(rèn)可。而交換機(jī)由于華為、華三等企業(yè)的大力推動(dòng)，已占據(jù)過半的市場份額。

但是相對(duì)硬件而言，國內(nèi)的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫等軟件技術(shù)還相對(duì)薄弱，國產(chǎn)化道路還相當(dāng)漫長，這也需要政府的扶持和用戶的大力支持。

4.2 AFC關(guān)鍵模塊國產(chǎn)化

從本文第2節(jié)的分析可以看到，自動(dòng)售票機(jī)、自動(dòng)檢票機(jī)是軌道交通AFC系統(tǒng)車站的終端裝備，也是車站內(nèi)數(shù)量最多、直接面向乘客服務(wù)的裝備，投資比重大，但國產(chǎn)化率也最低。

目前，占到自動(dòng)售票機(jī)總成本50%的硬幣、紙幣識(shí)別模塊和紙幣找零模塊，以及占到自動(dòng)檢票機(jī)總成本40%的扇門模塊等仍然掌握在國外供應(yīng)商手中，這些核心部件不僅直接影響到產(chǎn)品的整體質(zhì)量水平，而且主要依賴國外進(jìn)口，造成了成本偏高、不易維護(hù)等缺點(diǎn)。因此，只有實(shí)現(xiàn)了這些模塊的國產(chǎn)化，才能大幅度提高AFC系統(tǒng)的整體國產(chǎn)化水平。

關(guān)鍵模塊的國產(chǎn)化對(duì)有效降低國內(nèi)軌道交通建設(shè)和運(yùn)營成本具有十分重要的意義。具體表現(xiàn)在:

1)系統(tǒng)建設(shè)成本比同期、同規(guī)格要求的國外系統(tǒng)的價(jià)格低30%～50%。

2)對(duì)于運(yùn)營新業(yè)務(wù)需求，能夠做到快速響應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)低成本。

3)零部件供給及時(shí)，成本低，有效保障了長期運(yùn)營。

4)能夠在設(shè)備單價(jià)不變的情況下，實(shí)現(xiàn)零星設(shè)備增購，且供貨期較短。

5)能夠做到與用戶無障礙溝通，技術(shù)支持到位。

可喜的是，國內(nèi)一些廠商一直在積極進(jìn)行關(guān)鍵模塊國產(chǎn)化的研究，國家和地方政府也給予了資金和政策上的扶持。一些國外廠家已經(jīng)或正在考慮在大陸設(shè)廠，從而提高國產(chǎn)化水平。相信在不久的將來，隨著幾個(gè)關(guān)鍵模塊國產(chǎn)化的突破，AFC系統(tǒng)的國產(chǎn)化率將得到前所未有的提高。

［1］趙時(shí)旻.軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)［M］.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2007:12-18.

［2］魏曉東.城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)與技術(shù)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2004:304-314.

［3］建設(shè)事業(yè)IC卡應(yīng)用技術(shù)與發(fā)展［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003.

［4］GB/T 20907—2007城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)技術(shù)條件［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.