何躍齊

（北京城建設(shè)計研究總院有限責(zé)任公司，100037，北京∥高級工程師）

伴隨著城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的步伐，許多城市開始設(shè)計或者完善ACC（清算中心）系統(tǒng)。國內(nèi)已有相關(guān)文獻(xiàn)介紹了建立ACC的必要性，以及對ACC進(jìn)行的分析與設(shè)計，并介紹部分城市ACC系統(tǒng)的應(yīng)用情況，但缺乏嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)ACC的詳實案例分析。ACC作為實現(xiàn)城市軌道交通AFC（自動售檢票）“一卡通”和 “一票通”中必不可少的線網(wǎng)級中心系統(tǒng)之一，已經(jīng)成為各城市軌道交通建設(shè)的重點研究內(nèi)容。筆者通過參與多個城市軌道交通ACC系統(tǒng)建設(shè)方案討論和調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在ACC建設(shè)時機(jī)、功能定位、建設(shè)規(guī)模等方面存在較大分歧。南京地鐵票務(wù)清算管理中心是全國范圍內(nèi)第一次嚴(yán)格按照當(dāng)時正在編制的GB／T 20907—2007《城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)技術(shù)條件》（現(xiàn)已正式頒布）建設(shè)的ACC系統(tǒng)。筆者特將其設(shè)計情況謹(jǐn)略述如下，以供讀者參考。

1 功能定位與建設(shè)目標(biāo)

1.1 功能定位

南京地鐵ACC系統(tǒng)的功能定位可以概括為“兩個中心，兩個窗口”，具體為：

1）是地鐵線網(wǎng)AFC系統(tǒng)各種數(shù)據(jù)匯總和分析處理的唯一中心；

2）是地鐵線網(wǎng)AFC系統(tǒng)各種全局性的參數(shù)和運行模式管理發(fā)布的唯一中心；

3）是地鐵線網(wǎng)AFC系統(tǒng)各線路之間和與外接系統(tǒng)的唯一技術(shù)窗口；

4）是地鐵線網(wǎng)AFC系統(tǒng)票務(wù)客服和票務(wù)信息發(fā)布的唯一服務(wù)窗口。

南京地鐵ACC系統(tǒng)功能定位示意圖如圖1所示。

圖1 南京地鐵ACC系統(tǒng)功能定位示意圖

建成后的南京地鐵ACC，將代表南京市所有地鐵線路的AFC系統(tǒng)負(fù)責(zé)向其它部門或單位進(jìn)行票務(wù)事宜的聯(lián)系和協(xié)調(diào)工作；ACC將為各線路統(tǒng)一制定、發(fā)行和管理地鐵專用車票，實現(xiàn)互聯(lián)互通，并實現(xiàn)與南京城市公交一卡通系統(tǒng)在地鐵AFC系統(tǒng)中的應(yīng)用；負(fù)責(zé)對各線路“一票通”收益作清算、對賬、安全管理和有關(guān)的數(shù)據(jù)處理，以及各線路與“金陵通”之間的“一卡通”清算、對帳等業(yè)務(wù)。在正常運營情況下，ACC對各線路運營起監(jiān)控作用，并提供協(xié)調(diào)各線路的票務(wù)服務(wù)；在降級情況或緊急情況下，ACC負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各線路的運營。

1.2 建設(shè)目標(biāo)

ACC作為地鐵線網(wǎng)AFC系統(tǒng)最上層管理中心，它在整個線網(wǎng)AFC系統(tǒng)中扮演著非常重要的角色。南京地鐵ACC現(xiàn)階段建設(shè)為一期工程，其建設(shè)基本目標(biāo)如下：

1）通過ACC，實現(xiàn)地鐵網(wǎng)絡(luò)中所有線路“互聯(lián)互通”（即“一票通”），實現(xiàn)地鐵線網(wǎng)AFC系統(tǒng)與城市公共交通一卡通系統(tǒng)的“一卡通”；

2）通過ACC，實現(xiàn)地鐵網(wǎng)絡(luò)中所有線路統(tǒng)一的票卡發(fā)行和管理；

3）通過ACC，實現(xiàn)地鐵網(wǎng)絡(luò)中所有線路以及其它外部非地鐵接入系統(tǒng)之間統(tǒng)一票款收入的清分和管理；

4）實現(xiàn)其它的系統(tǒng)功能，為以后線路接入以及功能擴(kuò)展建設(shè)預(yù)留條件，形成地鐵網(wǎng)絡(luò)自動收費系統(tǒng)以及ACC遠(yuǎn)景雛形。

2 規(guī)模與性能設(shè)計

2.1 系統(tǒng)規(guī)模

ACC系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)?？紤]一定年限內(nèi)城市軌道交通線網(wǎng)擴(kuò)張速度與客流的增長速度，保證系統(tǒng)的容量、接入能力、處理能力與可拓展性。根據(jù)《南京市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃》和《南京城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃客流預(yù)測》，南京地鐵ACC系統(tǒng)一期工程建設(shè)規(guī)模必須滿足2015年前所建成的運營線路規(guī)模和運營客流規(guī)模。具體如下。

1）運營商及售票代理容量能力：ACC軟件設(shè)計容量在邏輯上能夠通納256個運營商（即票款收益運營商）和256個管理售票代理機(jī)構(gòu)。

2）線路接入能力：ACC系統(tǒng)軟件設(shè)計容量滿足64條線路、512個車站的接入。一期工程提供2015年前南京地鐵開工建設(shè)的線路（規(guī)劃有6條線路）的接入條件；后續(xù)工程中，僅通過硬件擴(kuò)充，可滿足南京遠(yuǎn)期規(guī)劃的各條線路（暫規(guī)劃有17條線路）的接入條件。

3）客流量處理能力：ACC系統(tǒng)設(shè)計容量能滿足南京市2015年開工建設(shè)線路日客流量250萬人次，考慮其它交易，達(dá)到日交易量1 000萬筆的處理能力。

4）外接系統(tǒng)接入能力：ACC系統(tǒng)滿足公交一卡通系統(tǒng)接入的規(guī)模設(shè)計。

2.2 系統(tǒng)性能

ACC系統(tǒng)性能需滿足地鐵運營日常的需要并留有一定余地。根據(jù)南京地鐵實際運營需求，南京地鐵ACC系統(tǒng)滿足以下性能指標(biāo)要求。

1）存儲容量指標(biāo)：所有原始數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中聯(lián)機(jī)存儲至少3個月，3個月以上循環(huán)脫機(jī)備份，所有統(tǒng)計數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中永久保存；在系統(tǒng)內(nèi)所有儲值類票卡（含一卡通票卡）按賬戶至少保存最近的150條交易紀(jì)錄。

2）響應(yīng)時間指標(biāo)：在網(wǎng)絡(luò)通信狀況正常情況下，在ACC系統(tǒng)設(shè)置的參數(shù)，在工作站屏幕確認(rèn)后，可在60s內(nèi)下達(dá)到LC（線路中心）等直接相連系統(tǒng)設(shè)備，ACC系統(tǒng)在1s內(nèi)下達(dá)到LC等直接相連的設(shè)備上的各類命令；且線路AFC系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)應(yīng)實時傳送到ACC系統(tǒng)，ACC系統(tǒng)收到數(shù)據(jù)后，應(yīng)在4s內(nèi)在工作站屏幕與大屏幕上顯示及更新。

3）結(jié)束時間指標(biāo)：在運營結(jié)束時，ACC開始處理當(dāng)天的所有交易數(shù)據(jù)。在交易數(shù)據(jù)量達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)定的最大交易量（交易量次數(shù)為1 000萬筆）時，交易清算在1h內(nèi)完成，并可以在2h內(nèi)完成累積2天的交易數(shù)據(jù)清算。所有報表應(yīng)在清算完成后的1 h內(nèi)自動生成完畢。每日數(shù)據(jù)庫的備份應(yīng)在2h內(nèi)完成；全數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)應(yīng)在6h內(nèi)完成。

4）配置裕量指標(biāo)：服務(wù)器、工作站、交換機(jī)等主要設(shè)備的CPU平均不超過20%，最高不超過70%。硬件配置數(shù)量余量為50%，擴(kuò)展能力為100%。清分?jǐn)?shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫的配置余量應(yīng)為50%，并有100%的擴(kuò)展能力。

3 構(gòu)成與功能設(shè)計

3.1 系統(tǒng)構(gòu)成

南京地鐵ACC系統(tǒng)根據(jù)其業(yè)務(wù)功能劃分，由核心業(yè)務(wù)平臺、業(yè)務(wù)支持平臺、公共服務(wù)平臺、聯(lián)機(jī)交換平臺、容災(zāi)備份中心共5部分組成。

南京地鐵ACC系統(tǒng)架構(gòu)的邏輯視圖如圖2所示。

圖2 ACC系統(tǒng)架構(gòu)的邏輯視圖

3.2 系統(tǒng)功能

3.2.1 核心業(yè)務(wù)平臺

核心業(yè)務(wù)平臺包括清分管理系統(tǒng)、運營管理系統(tǒng)和票務(wù)管理系統(tǒng)。其功能結(jié)構(gòu)表如表1所示。

表1 核心業(yè)務(wù)平臺功能結(jié)構(gòu)表

1）清分管理系統(tǒng)：清算管理功能是ACC系統(tǒng)清分清算的核心，需要根據(jù)規(guī)定的清分規(guī)則進(jìn)行交易數(shù)據(jù)的清分，并以批處理方式完成清分、結(jié)算、資金劃撥憑證及報表數(shù)據(jù)生成等功能，并代表軌道交通各運營商與一卡通進(jìn)行清算。ACC的清結(jié)算管理包括ACC清結(jié)算規(guī)則的制定調(diào)整及日常進(jìn)行的清結(jié)算統(tǒng)計等功能，包括清分規(guī)則制定、交易日終處理、清分、對帳、結(jié)算等功能，還包括可疑交易處理，賬務(wù)手工調(diào)整等模塊組成。

2）運營管理系統(tǒng)：運營管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)實現(xiàn)參數(shù)管理、運營模式管理、線路及設(shè)備監(jiān)控等功能。ACC負(fù)責(zé)ACC系統(tǒng)、ACC系統(tǒng)與AFC系統(tǒng)共同參數(shù)的維護(hù)、參數(shù)文件的生成、版本控制、有效期管理、分發(fā)監(jiān)控；并負(fù)責(zé)對各線路AFC系統(tǒng)的運行模式（正常運行模式、降級運行模式、緊急放行模式）的下發(fā)、收集和轉(zhuǎn)發(fā)。

ACC除可監(jiān)視本地設(shè)備外，還可監(jiān)視各LC設(shè)備。對于LC設(shè)備的監(jiān)視主要包括：線路總體運行狀態(tài)、車站總體運行狀態(tài)和設(shè)備總體運行狀態(tài)等?？傮w運行狀態(tài)主要包括正常、關(guān)閉、故障、維修、離線、降級、緊急等，其中故障報警的等級由清分中心統(tǒng)一定義，各線路將故障報警上傳ACC。

3）票務(wù)管理系統(tǒng)：ACC的票務(wù)管理完成地鐵回收類車票的采購、初始化、分配、調(diào)撥、清洗、銷毀等管理。ACC的票務(wù)管理系統(tǒng)作為軌道交通專用一票通的發(fā)行機(jī)構(gòu)，統(tǒng)一采購、定義、發(fā)行、管理非回收類車票。

3.2.2 業(yè)務(wù)支持平臺

業(yè)務(wù)支持平臺包括信息管理系統(tǒng)以及清分管理系統(tǒng)的清分規(guī)則功能模塊。功能結(jié)構(gòu)表如表2所示。

表2 業(yè)務(wù)支持平臺功能結(jié)構(gòu)表

1）信息管理系統(tǒng)：信息管理系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)對ACC系統(tǒng)接受的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，提供客流分析、數(shù)據(jù)分析、決策支持及報表生成功能。系統(tǒng)根據(jù)各線路AFC上傳的交易數(shù)據(jù)，對各線路運營情況、收益、客流、票卡可靠性等信息提供不同時間段的匯總及同期對照報表等功能，并根據(jù)對各種信息的匯總分析，發(fā)布地鐵總體信息，為政府、各線路運營商、民眾等提供決策、出行等方面的參考。信息發(fā)布的途徑可以是互聯(lián)網(wǎng)、大屏幕、短信等方式。

2）清分規(guī)則管理子系統(tǒng)：清分規(guī)則管理子系統(tǒng)的清分規(guī)則功能是一個相對獨立的功能，對數(shù)據(jù)沒有實時性要求，考慮配置到業(yè)務(wù)支持平臺。清分規(guī)則管理子系統(tǒng)包括線網(wǎng)建模、線網(wǎng)費率設(shè)置和清分權(quán)重設(shè)置與調(diào)整等功能。

3.2.3 公共服務(wù)平臺

公共服務(wù)平臺包括安全密鑰系統(tǒng)、系統(tǒng)管理系統(tǒng)以及測試培訓(xùn)系統(tǒng)。其功能結(jié)構(gòu)表如表3所示。

表3 公共服務(wù)平臺功能結(jié)構(gòu)表

1）安全密鑰系統(tǒng)：安全密鑰系統(tǒng)為全系統(tǒng)運行提供安全支持，其主要功能包括設(shè)備的注冊與認(rèn)證、業(yè)務(wù)密鑰管理和交易的認(rèn)證管理等。ACC線網(wǎng)中的所有設(shè)備都要經(jīng)過注冊才能使用。在ACC中注冊設(shè)備時，ACC要給指定的設(shè)備分配編碼，同時為此設(shè)備生成設(shè)備證書及相應(yīng)的PK－SAM（PK－SAM，Secure Access Module）卡。設(shè)備持有此PKSAM卡，并經(jīng)過合法的認(rèn)證后，才能入網(wǎng)使用／工作。在ACC線網(wǎng)中，由于票卡的使用，將會產(chǎn)生大量的交易。當(dāng)交易被傳輸?shù)紸CC時，由ACC通過認(rèn)證服務(wù)器對這筆交易判別，從而決定這些交易是否合法、有無篡改。

2）系統(tǒng)管理系統(tǒng)：系統(tǒng)管理系統(tǒng)為全系統(tǒng)提供公共的管理平臺。管理系統(tǒng)的管理對象包括了應(yīng)用系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、主機(jī)系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等，提供權(quán)限管理、系統(tǒng)監(jiān)察、數(shù)據(jù)備份、維護(hù)管理、運營日志管理、時鐘同步、網(wǎng)絡(luò)管理等功能，是系統(tǒng)正常、穩(wěn)定運行的重要保證。

3）測試培訓(xùn)系統(tǒng)：測試培訓(xùn)系統(tǒng)包含所有ACC系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)，主要用于對ACC系統(tǒng)的測試、對入網(wǎng)線路的認(rèn)證性測試，以及對操作人員的培訓(xùn)，是ACC系統(tǒng)的一個重要輔助工具。測試培訓(xùn)平臺可模擬ACC系統(tǒng)的所有功能，并可利用真實數(shù)據(jù)或模擬數(shù)據(jù)運行；測試培訓(xùn)平臺提供能生成各種模擬數(shù)據(jù)的功能及測試用的軟件，包括測試數(shù)據(jù)模擬工具、接口測試工具及測試分析系統(tǒng)。另外，ACC測試平臺還與南京市既有的南京地鐵1號線AFC系統(tǒng)測試培訓(xùn)平臺，以及在建的2號線、1號線南延線AFC系統(tǒng)測試培訓(xùn)平臺連接，并能實現(xiàn)模擬在線系統(tǒng)運行的全部功能。

4）電源系統(tǒng)：電源系統(tǒng)主要包括UPS（不間斷電源）和配電系統(tǒng)，按照ACC系統(tǒng)設(shè)備部署位置劃分主要分為運營中心電源系統(tǒng)、測試培訓(xùn)中心電源系統(tǒng)及遠(yuǎn)程備份中心電源系統(tǒng)。

3.2.4 聯(lián)機(jī)交換平臺

聯(lián)機(jī)交換平臺作為連接ACC內(nèi)部系統(tǒng)和外部各線路中心、城市公交一卡通公司和系統(tǒng)其他外部接口的通信樞紐，負(fù)責(zé)ACC系統(tǒng)與各外部接口系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)處理、傳遞、轉(zhuǎn)發(fā)，要求有很高的性能以及可靠性、可用性和安全性。為了防止因單臺主機(jī)問題造成的通信中斷，聯(lián)機(jī)交換平臺采用冗余配置，采用負(fù)載均衡和并行處理，確保生產(chǎn)中心通信服務(wù)器的高可靠性及高可用性，保證ACC中心和外部數(shù)據(jù)通信的暢通，不會發(fā)生通信中斷。

聯(lián)機(jī)交換平臺功能結(jié)構(gòu)表如表4所示。

3.2.5 容災(zāi)備份中心

根據(jù)南京地鐵建設(shè)運營的實際需求，南京地鐵ACC系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)備份異地容災(zāi)系統(tǒng)。

表4 聯(lián)機(jī)交換平臺功能結(jié)構(gòu)表

在ACC正常工作時，異地備份容災(zāi)系統(tǒng)不與公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，所有數(shù)據(jù)通過地鐵通信主干網(wǎng)進(jìn)行交換，數(shù)據(jù)的備份是實時的在線備份，通過專業(yè)的災(zāi)備軟件和數(shù)據(jù)接收程序?qū)崿F(xiàn)，ACC對外發(fā)送的原始數(shù)據(jù)都傳送到異地備份容災(zāi)系統(tǒng)中；一旦ACC出現(xiàn)嚴(yán)重故障，異地備份容災(zāi)系統(tǒng)實現(xiàn)全部數(shù)據(jù)的備份，當(dāng)ACC系統(tǒng)恢復(fù)，則可從容災(zāi)備份中心實現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復(fù)，保證數(shù)據(jù)不丟失。

4 工程設(shè)計

4.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

ACC系統(tǒng)的運營中心網(wǎng)絡(luò)由2臺核心交換機(jī)組成了兩路百兆／千兆以太網(wǎng)，2臺核心交換機(jī)通過萬兆以太網(wǎng)實現(xiàn)連接，提供了充分的網(wǎng)絡(luò)冗余帶寬。所有服務(wù)器均以雙路千兆以太網(wǎng)連接到核心交換機(jī)中。數(shù)據(jù)交換服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器通過SAN（存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）結(jié)構(gòu)實現(xiàn)存儲功能。制卡服務(wù)器（票卡編碼分揀管理計算機(jī)）上連核心千兆以太網(wǎng)，又通過工作組交換機(jī)與所有車票編碼分揀機(jī)相連。在網(wǎng)絡(luò)安全方面，雙機(jī)防火墻通過冗余方式連接到核心交換機(jī)雙機(jī)上，組成了充分的冗余和熱備份。在服務(wù)器子網(wǎng)內(nèi)連接1臺千兆IDS（入侵檢測系統(tǒng)），進(jìn)而充分監(jiān)督內(nèi)部針對服務(wù)器的非法行為。

遠(yuǎn)程備份中心通過地鐵部門的光纖專用通道與ACC運營中心相連接。

ACC測試培訓(xùn)開發(fā)中心防火墻與地鐵1、2號線和1號線南延線的以及將來線路的AFC測試培訓(xùn)中心相連接。

南京地鐵ACC總體系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖3所示。

4.2 與主要外接系統(tǒng)的接口

1）與“一卡通”系統(tǒng)的接口：在公共數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN、FR等）和／或直通專線連接的基礎(chǔ)上，基于TCP／IP協(xié)議，ACC系統(tǒng)建設(shè)與城市“一卡通”系統(tǒng)的接口。

圖3 ACC總體系統(tǒng)拓?fù)鋱D

2）與綜合信息系統(tǒng)的接口：為ACC系統(tǒng)建設(shè)與綜合信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，保證運營商統(tǒng)一管理監(jiān)視各系統(tǒng)，實現(xiàn)客流、收益、線路設(shè)備運行狀態(tài)等信息。

3）預(yù)留接口：南京地鐵ACC系統(tǒng)在滿足現(xiàn)有業(yè)務(wù)需求的同時，應(yīng)該適應(yīng)ACC系統(tǒng)發(fā)展，設(shè)計系統(tǒng)預(yù)留外部接口。預(yù)留接口系統(tǒng)主要有通用移動支付系統(tǒng)及財務(wù)系統(tǒng)等。但目前預(yù)留接口的方式僅從系統(tǒng)能力、功能支持方面考慮，接口具體實現(xiàn)方案按南京地鐵要求在后續(xù)工程中考慮。

5 結(jié) 語

ACC系統(tǒng)的建設(shè)過程從某種意義上講，也就是一個城市軌道交通線網(wǎng)AFC系統(tǒng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的過程。在南京地鐵ACC建設(shè)項目實施過程中，由北京城建設(shè)計研究總院聯(lián)合東南大學(xué)組成 “南京ACC及線網(wǎng)AFC互聯(lián)技術(shù)專題咨詢”小組，通過“工程咨詢成果指導(dǎo)建設(shè)過程，建設(shè)過程驗證咨詢成果”的方式，對項目進(jìn)行全程跟蹤咨詢，針對性地解決工程中一些技術(shù)難題，形成了科研咨詢成果，為建設(shè)需求與開發(fā)供貨之間架起了溝通的橋梁，確保了最終建設(shè)完成的系統(tǒng)與南京地鐵實際運營情況更加和諧；同時也大大降低了ACC建設(shè)成本，改變了當(dāng)時國內(nèi)ACC系統(tǒng)建設(shè)“大系統(tǒng)、高費用”的現(xiàn)狀。

南京地鐵ACC系統(tǒng)于2009年12月底建成并投入運營以來，系統(tǒng)運行狀況良好，其設(shè)計思路及效果得到了業(yè)主及有關(guān)各方的多次表揚(yáng)，并先后榮獲北京市、全國勘查設(shè)計協(xié)會優(yōu)秀工程設(shè)計二、三等獎。

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