■ 廖東玲

深圳地鐵三期工程AFC系統(tǒng)建設與創(chuàng)新實踐

■ 廖東玲

介紹深圳地鐵三期工程自動售檢票系統(tǒng)的遷改ACC系統(tǒng)、建設CLC系統(tǒng)、適應新線建設而進行既有線改造等多項建設內(nèi)容，提出深圳地鐵自動售檢票系統(tǒng)的主要特點及創(chuàng)新點。為國內(nèi)快速發(fā)展的城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)建設提供參考。

深圳地鐵；三期工程；AFC系統(tǒng)；售檢票；ACC；CLC

0 引言

城市軌道交通自動售檢票（AFC）系統(tǒng)是集計算機、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫、自動控制、光機電一體化、傳感、識別、智能卡、信息安全認證等諸多高新技術于一體，通過系統(tǒng)集成，實現(xiàn)軌道交通售票、多因素復雜計費、檢票、數(shù)據(jù)采集、票務與收益管理、清算結算與審計、遠程監(jiān)控管理、客流統(tǒng)計等自動化、智能化的信息管理系統(tǒng)。AFC系統(tǒng)是城市軌道交通機電設備系統(tǒng)的重要組成部分，設備種類和數(shù)量眾多、構成復雜、技術綜合、智能化程度高，技術含量高，運營管理復雜。AFC系統(tǒng)要在無人值守的情況下直接與乘客打交道，對系統(tǒng)安全性、可靠性和可用性要求極高。AFC系統(tǒng)作為運營收益的支撐系統(tǒng)，必須不間斷運行，確保數(shù)據(jù)準確，支付交易無差錯，還要具備事后審計功能[1-2]。AFC系統(tǒng)必須在本地線網(wǎng)中統(tǒng)一管理運營，因此后期建設開通線路系統(tǒng)必須與先期開通建設的系統(tǒng)兼容，實現(xiàn)一票通達。同時還需兼容軌道交通以外的城市一卡通系統(tǒng)，與其互聯(lián)，并實現(xiàn)聯(lián)乘優(yōu)惠。未來還需兼容全國城市通卡和銀行卡等。AFC系統(tǒng)是不斷變化的系統(tǒng)，如支付手段、收費政策、票種變化、線網(wǎng)更新、擴展（每逢新線建設都會發(fā)生）、業(yè)務內(nèi)容擴展、業(yè)務流程改進等，以上變化均需要對既有AFC系統(tǒng)進行升級與改造。

城市每新開通一條軌道交通線都同時要將新建AFC系統(tǒng)接入既有AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡中。因此，除新線AFC系統(tǒng)建設外，還包括其他方面工作。

（1）新線AFC系統(tǒng)建設，包括：需求確定、系統(tǒng)設計、樣機試制、設備制造、軟件開發(fā)、系統(tǒng)測試、設備系統(tǒng)安裝、線路系統(tǒng)調(diào)試；

（2）接入既有線網(wǎng)AFC系統(tǒng)的設計、開發(fā)、測試與調(diào)試；

（3）既有AFC系統(tǒng)的升級改造和實施工作（因具有新功能的線路入網(wǎng)給既有線帶來的變化所導致）；

（4）換乘站既有線系統(tǒng)與新線系統(tǒng)的接口設計、開發(fā)、測試和調(diào)試（因前后建設的兩條軌道交通線共用車站AFC控制系統(tǒng)所導致）；

（5）新線與既有線網(wǎng)就新的全局票價進行線網(wǎng)大聯(lián)調(diào)；

（6）軌道交通清分中心（ACC）制定新的線路清分規(guī)則、升級系統(tǒng)、增加新的清分對賬接口等[3]。

1 深圳地鐵AFC系統(tǒng)建設內(nèi)容

1.1 深圳地鐵AFC系統(tǒng)架構演變

深圳地鐵AFC系統(tǒng)架構經(jīng)歷了一期、二期（1、2、3、4、5號線）架構，三期（7、9、11號線）開通架構，到三期（7、9、11號線）開通后進一步升級架構，既有線路接入多線路共享中心系統(tǒng)（CLC）后的最終架構的演變（見圖1—圖4）。

1.2 三期AFC系統(tǒng)建設內(nèi)容

（1）遷移和升級改造正在運行的ACC系統(tǒng)；

（2）建設了業(yè)界領先的多線路共享中心CLC系統(tǒng)，大大降低深圳地鐵AFC系統(tǒng)新線建設的難度，節(jié)省AFC系統(tǒng)新線建設和運營管理的成本；

圖1 一期、二期（1、2、3、4、5號線）架構

圖2 三期（7、9、11號線）開通架構

圖3 三期（7、9、11號線）開通后進一步升級架構

圖4 既有線路接入CLC后的最終架構

（3）建設了7、9、11號線AFC系統(tǒng)；

（4）對既有AFC線網(wǎng)設備和系統(tǒng)進行改造升級以實現(xiàn)新建11號線機場商務票功能（涉及100多座車站和線路中心系統(tǒng)，數(shù)千臺終端設備軟件的改造升級）；

（5）對既有在線運行的AFC線網(wǎng)系統(tǒng)升級接入到新的AFC線網(wǎng)系統(tǒng)中聯(lián)網(wǎng)運行。

2 ACC系統(tǒng)遷改

2.1 項目概況

ACC是整個線網(wǎng)的最上層系統(tǒng)，承擔許多重要的線網(wǎng)級工作，主要包括：

（1）數(shù)據(jù)中心——全部線路的各類數(shù)據(jù)，最終匯集到ACC；

（2）安全中心——線網(wǎng)密鑰系統(tǒng)、SAM卡管理系統(tǒng)由ACC建設并管理；

（3）運營中心——票價參數(shù)、線網(wǎng)級參數(shù)、黑名單等均由ACC統(tǒng)一生成和下發(fā)；

（4）清分中心——負責深鐵、港鐵、一卡通的票款收益清分結算，各運營商每月的收益以ACC劃賬建議為準。

ACC物理架構及邏輯架構見圖5、圖6。根據(jù)ACC系統(tǒng)的應用特征和數(shù)據(jù)使用特征，以及與外部系統(tǒng)之間的關系，將ACC系統(tǒng)從邏輯上劃分為：核心業(yè)務系統(tǒng)、業(yè)務支持系統(tǒng)、公共服務系統(tǒng)、異地容災系統(tǒng)。

深圳地鐵ACC系統(tǒng)于2010年7月正式開通運營，由于三期建設規(guī)劃，需將竹子林ACC系統(tǒng)搬遷至深云中心，并進行必要擴容和升級，以滿足三期新線路接入ACC線網(wǎng)的功能和性能要求，主要體現(xiàn)在：

（1）實現(xiàn)竹子林系統(tǒng)搬遷和數(shù)據(jù)遷移；

（2）實現(xiàn)深云機房新ACC系統(tǒng)的建設與開通；

（3）實現(xiàn)三期線網(wǎng)清分算法升級；

（4）實現(xiàn)三期11號線商務票清分功能；

（5）實現(xiàn)三期ACC應用軟件功能和性能升級。

2.2 創(chuàng)新點

（1）并行運行：采用“兩階段、雙機制”方式，在通信網(wǎng)未連通情況下采用脫機并行運行方式進行系統(tǒng)驗證，通信網(wǎng)連通后采用聯(lián)機并行運行方式進行系統(tǒng)驗證，實現(xiàn)了深云新ACC機房及系統(tǒng)進行3個月的充分驗證，并提前開通。

（2）軟件實現(xiàn)性能突破：由于預算有限，深云新ACC機房硬件性能提升非常有限，對此只能通過軟件升級提升整體性能，開發(fā)了全新數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，采用海量數(shù)據(jù)處理架構，并對數(shù)據(jù)進行細化分類，將有限的硬件資源性能全部發(fā)揮出來，最終深云新建ACC系統(tǒng)的性能是竹子林既有ACC系統(tǒng)的5倍，超出了合同設計要求的40%。

（3）完全清分技術：一般ACC系統(tǒng)均采用單筆清分，即收到一筆有值交易后就按固定比例進行清分，這種技術存在清分不準確的情況。深圳地鐵ACC系統(tǒng)創(chuàng)新提出完全清分技術，當一套有值交易全部上傳完整后才進行清分結算，針對無法匹配的一套交易，通過交易補全技術、協(xié)議清分技術均能滿足全部業(yè)務場景，提高清分準確性，保證全部金額均可清分。

（4）商務票清分技術：11號線商務票是全國首創(chuàng)，在制定清分方案時，同樣遵循完全清分技術的基本原則，以清分結果準確為目標進行設計，最終通過對商務單程票、深圳通卡、普通單程票換商務單程票等全部業(yè)務的深入分類整理，提出普通單程票、商務單程票的合并匹配、正常清分、特殊清分、協(xié)議清分、補全等一系列技術。

圖5 ACC物理架構

圖6 ACC邏輯架構

3 CLC項目

3.1 項目概況

CLC系統(tǒng)是AFC系統(tǒng)多個線路中心系統(tǒng)的集合，CLC管轄深圳地鐵三期工程同期建設線路（包括7、9、11號線）及后續(xù)建設線路（6、8、10號線），并將深圳地鐵公司管理的一、二期工程AFC系統(tǒng)接入CLC系統(tǒng)（包括1、2、3、5號線），CLC對所有接入線路統(tǒng)一進行運營管理。CLC系統(tǒng)滿足深圳地鐵2020年開通線路接入及運營要求，并適當考慮預留，因此本項目CLC系統(tǒng)按滿足12條線、500座車站、800萬客流的接入能力進行建設。CLC物理架構見圖7。

3.2 創(chuàng)新點

（1）首創(chuàng)多線路中心。CLC系統(tǒng)實現(xiàn)了全業(yè)務、數(shù)據(jù)、接口、車站設備的集中管理，實現(xiàn)了業(yè)務、流程、軟件、接口、安全等一系列標準化工作，支持12條線路車站的接入。

（2）首創(chuàng)標準車站軟件。車站SC系統(tǒng)是線路AFC系統(tǒng)的核心，向上連接CLC，向下管理終端設備，是集管理和控制于一身的關鍵系統(tǒng)。車站SC系統(tǒng)的接口、業(yè)務、流程、工作界面進行了標準化設計開發(fā)，提供了線網(wǎng)統(tǒng)一版本的車站SC系統(tǒng)軟件，后續(xù)新線路建設不需再開發(fā)SC系統(tǒng)軟件，僅需按標準提供相應終端設備即可。換乘站的SC系統(tǒng)軟件可同時兼容二期及三期設備。

（3）首創(chuàng)同網(wǎng)雙票價機制。以往采用同線網(wǎng)同票價的計價體系，深圳地鐵11號線設置了商務車廂專用票，票價高于普通車廂票價，因此在同一線網(wǎng)內(nèi)有2套票價，CLC創(chuàng)新設計了1個線網(wǎng)、2套不同票價的計價體系，并對既有線路進行相應軟件升級，實現(xiàn)了1個線網(wǎng)2套票價的機制。

圖7 CLC物理架構

（4）軟件高性能。CLC將陸續(xù)接入12條線路，未來將會有300座以上車站、上萬臺設備直接接入CLC，對通信、數(shù)據(jù)處理、監(jiān)控、在線充值性能、并發(fā)性、吞吐率等均有較高要求，預計是原來LC系統(tǒng)10倍以上的性能要求。軟件架構方面進行多項創(chuàng)新（通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)、監(jiān)控、額度授權等），最終測試結果達到預期性能要求。

（5）自動化升級。應用軟件可從CLC中心自動下發(fā)升級，極大減少了線路設備軟件升級工作量，實現(xiàn)了CLC應用軟件的自動更新升級。

（6）遠程監(jiān)控。CLC系統(tǒng)可從中心遠程監(jiān)控，實現(xiàn)從中心對車站的服務器及網(wǎng)絡設備進行遠程監(jiān)控，統(tǒng)一了IT監(jiān)控管理，減少了管理工作量，在中心即可清楚了解線路IT設備狀態(tài)，出現(xiàn)問題及時處理，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

4 7、9、11號線AFC項目

4.1 項目概況

7號線AFC項目：包含24座車站、1座特殊車站及1個車輛段（含檢測中心、維修中心及培訓中心）的AFC系統(tǒng)及終端設備，自動檢票機673臺、自動售票機267臺、半自動售票機79臺及自動充值驗票機55臺等的設計、開發(fā)、樣機試制、生產(chǎn)、供貨、安裝調(diào)試及CLC系統(tǒng)的接入；還包含7個與既有線換乘站設備的遷改及新舊系統(tǒng)的兼容改造等。

9號線AFC項目：包含21座車站、1個僑城東車輛段（含檢測中心、維修中心及培訓中心）的AFC系統(tǒng)及終端設備，自動售票機278臺、自動檢票機625臺、自動充值驗票機48臺及半自動售票機70臺等設備的設計、開發(fā)、樣機試制、生產(chǎn)、供貨、安裝調(diào)試及CLC系統(tǒng)的接入；還包含1個與既有線換乘站設備的遷改及新舊系統(tǒng)的兼容改造等。

11號線AFC項目：包含17座車站、1個松崗車輛段（含檢測中心、維修中心及培訓中心）的AFC系統(tǒng)及終端設備，自動檢票機520臺、自動售票機245臺、半自動售票機75臺、自動充值驗票機40臺、商務車廂核準機72臺等設備的設計、開發(fā)、樣機試制、生產(chǎn)、供貨、安裝調(diào)試及CLC系統(tǒng)的接入；還包含3個與既有線換乘站設備的遷改及新舊系統(tǒng)的兼容改造等。

4.2 創(chuàng)新點

（1）7、9、11號線首次采用國內(nèi)領先的大讀寫器。

軟件方面：采用分層架構的票卡全業(yè)務下移讀寫器，將自動檢票機、自動售票機、半自動售票機等設備的票卡業(yè)務下移至讀寫器中，保證票卡業(yè)務的模塊化、標準化，并方便后續(xù)運營維護，可實現(xiàn)讀寫器模塊互換。

硬件方面：采用國際領先的硬件配置。工控機CPU主頻達1G以上，內(nèi)置大容量存儲器（4G）；內(nèi)嵌LINUX操作系統(tǒng)；具有獨立的顯示、網(wǎng)絡、USB及I/O接口；帶8個密鑰SAM卡卡槽，具有充分的擴展性。

兼容票卡方面處于國內(nèi)領先水平，兼容多種票卡：符合ISO 14443 TYPEA/B標準的非接觸式CPU卡；SONY的Felica卡（八達通兼容技術條件）；金融標準IC卡（銀行卡兼容技術條件）；具有深圳特色的RF-SIM 2．4G手機卡；具有NFC移動支付功能。

（2）11號線采用了國內(nèi)首次使用的商務票核準機，用于深圳通票卡乘坐商務車廂時使用，并可在有效時間內(nèi)取消核準，乘坐普通車廂。

（3）TVM人性化人機交互設計。界面操作區(qū)域集中、便于乘客操作；硬幣一把式投入，提高售票速度；找零和車票位于乘客前面漏斗中，便于快速取走，避免遺漏。

5 既有線改造

5.1 項目概況

11號線規(guī)劃了商務車票，票價采用全新票價體系，并設計了綠色普通單程票可以換黃色商務車廂專用單程票業(yè)務，設計了既有線路的半自動售票機可購買黃色商務車廂專用單程票業(yè)務，深圳通卡可在核準后乘坐商務車廂業(yè)務等，這些業(yè)務對于既有線路系統(tǒng)及設備、ACC系統(tǒng)來說，差異非常大，無法兼容和支持。因此，需對既有線路的系統(tǒng)及終端設備和ACC系統(tǒng)進行改造，以支撐11號線商務票業(yè)務的處理。

5.2 創(chuàng)新點

創(chuàng)新點：既有線雙票價及清分技術。

既有線路要實現(xiàn)商務票的處理功能，需要實現(xiàn)：

（1）11號線商務車廂專用單程票及一卡通的計價規(guī)劃；

（2）普通單程票換取商務車廂專用單程票的規(guī)劃；

（3）規(guī)劃商務車廂專用單程票、帶核準標準一卡通的清分結算方案規(guī)則。

最終在既有1、2、3、4、5號線上實現(xiàn)了處理商務車票的全部功能。

6 既有線路接入CLC項目

6.1 項目概況

CLC系統(tǒng)的開通能夠有效對三期多條新建線路進行統(tǒng)一運營管理，但與既有線架構和設計的不同導致無法兼容既有線路1、2、3、5號線，為了便于運營統(tǒng)一管理，運營單位提出對既有線路進行部分升級改造，將部分線網(wǎng)類功能接入CLC系統(tǒng)，實現(xiàn)統(tǒng)一運營管理。

6.2 創(chuàng)新點

（1）異構系統(tǒng)整合技術。如何將2套不同技術、異構系統(tǒng)進行整合是一個比較大的技術難題，通過采用中間件技術，對2套系統(tǒng)相像業(yè)務進行接口抽象，數(shù)據(jù)整合，實現(xiàn)在2套異構系統(tǒng)間數(shù)據(jù)和業(yè)務的傳遞功能。

（2）數(shù)據(jù)兼容技術。既有線路的數(shù)據(jù)格式與三期數(shù)據(jù)格式有一定差異，而將既有線路部分業(yè)務遷移到CLC系統(tǒng)，需要CLC系統(tǒng)能夠兼容既有線路的數(shù)據(jù)。為此，CLC的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用了可配置化的數(shù)據(jù)處理架構，能夠靈活配置各類數(shù)據(jù)格式，解析方法，達到1套CLC系統(tǒng)能夠兼容多套數(shù)據(jù)格式的目的。

7 后續(xù)建設展望

（1）CLC系統(tǒng)的建設是深圳地鐵AFC系統(tǒng)建設及運營模式改變的第一步。隨著CLC系統(tǒng)的建成，CLC系統(tǒng)應用軟件及接口實現(xiàn)了標準化，后續(xù)線路的建設將不再沿用現(xiàn)有單線建設模式，線路AFC系統(tǒng)的建設將根據(jù)CLC系統(tǒng)的特點，采用更有針對性的設計，保證后續(xù)線路AFC系統(tǒng)能夠更好地融入CLC系統(tǒng)提供的網(wǎng)絡化運營環(huán)境。

（2）CLC系統(tǒng)建成后，可為后續(xù)線路建設提供統(tǒng)一的SC應用軟件及管理平臺，后續(xù)線路僅需建設本線路終端設備及車站SC硬件，避免了系統(tǒng)應用軟件的重復開發(fā)，降低了系統(tǒng)建設投資及后續(xù)線路的建設難度，并可便利實現(xiàn)與既有線路的互聯(lián)互通。后續(xù)線路采用統(tǒng)一的系統(tǒng)應用軟件，也便于運營實現(xiàn)線網(wǎng)內(nèi)各車站間設備的自由調(diào)配。

（3）深圳地鐵后續(xù)新線路建設中，將引入“AFC+互聯(lián)網(wǎng)”模式，建設云管理平臺、引入多種支付手段用于購票，并研究多種直接過閘通行技術，為乘客提供更便捷的服務。

[1] 李昱見，管宏．新建軌道交通第二條線路AFC系統(tǒng)并網(wǎng)的關鍵問題[J]．中國鐵路，2013(8)：76-80．

[2] 胡冬．城市軌道交通AFC區(qū)域中心系統(tǒng)設計[D]．南京：東南大學，2015．

[3] 張程．城市軌道交通清分中心系統(tǒng)建設[J]．中國鐵路，2012(4)：103-105．

廖東玲：深圳市地鐵集團有限公司，高級工程師，廣東??深圳，?518026

責任編輯高紅義

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1672-061X（2016）06-0017-06