嚴(yán)浩毓

（太原軌道交通集團(tuán)有限公司，山西 太原 030032）

1 城軌云平臺(tái)上AFC建設(shè)的模式分析

1.1 區(qū)域線路中心的模式

AFC（自動(dòng)售檢票系統(tǒng)）是一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)，可基于計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)技術(shù)執(zhí)行車票銷售、票務(wù)檢查、發(fā)票、統(tǒng)計(jì)、計(jì)費(fèi)、管理和分類的全過程。隨著信息通信技術(shù)的發(fā)展，AFC系統(tǒng)在城市軌道交通的票務(wù)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

在同時(shí)建設(shè)多條新線路和改造及擴(kuò)展現(xiàn)有AFC系統(tǒng)的背景下，如果更多的多軌線路繼續(xù)采用獨(dú)立的單線建設(shè)模式，將不可避免地帶來(lái)高昂的建設(shè)成本、分散的管理和較低的成本。

為了滿足運(yùn)營(yíng)公司對(duì)多線和統(tǒng)一管理的需求，ZLC（區(qū)域線路中心）的模式可以統(tǒng)一線路中心的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，避免因多個(gè)集成商在不同時(shí)期的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)而造成的協(xié)調(diào)問題和技術(shù)障礙，從而提高運(yùn)營(yíng)、管理和維護(hù)的效率，降低成本。其主要優(yōu)勢(shì)如下：①降低多線路的建設(shè)成本。在線路網(wǎng)絡(luò)快速建設(shè)發(fā)展的情況下，可以降低建設(shè)許多新線路的成本，同時(shí)避免了系統(tǒng)的重復(fù)建設(shè)，緩解了政府的財(cái)政壓力。②實(shí)現(xiàn)集中管理，統(tǒng)一協(xié)調(diào)。在大規(guī)模進(jìn)行地鐵建設(shè)時(shí)，區(qū)域線路中心網(wǎng)絡(luò)集中管理模式可以使運(yùn)營(yíng)管理更加高效、有序、科學(xué)。③提高運(yùn)營(yíng)管理及維護(hù)的效率。當(dāng)大規(guī)模構(gòu)建有線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，如果在區(qū)域級(jí)別上進(jìn)行日常的運(yùn)營(yíng)管理和維護(hù)，則可以降低運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本并提高運(yùn)營(yíng)效率[1]。

1.2 多線路中心模式

AFC系統(tǒng)通常采用具有一定程度可擴(kuò)展性的標(biāo)準(zhǔn)5層體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。線的中心是AFC軌道交通系統(tǒng)的核心部分。從ACC（軌道交通自動(dòng)售檢票清算管理中心）的計(jì)費(fèi)中心接收訂單，并將ACC請(qǐng)求的數(shù)據(jù)發(fā)送到AFC。將訂單發(fā)送到SC（車站中心），并接收SC發(fā)送的數(shù)據(jù)。從一條線路的市區(qū)到一條共享線路的市區(qū)的過渡，其將不可避免地導(dǎo)致AFC系統(tǒng)的靈活架構(gòu)。

1.2.1 設(shè)置多線路中心

多線路中心在同一運(yùn)營(yíng)商的管轄范圍內(nèi)共享線路資源，因此可以在ACC層中處理線路之間的信息。在每個(gè)運(yùn)營(yíng)商管轄的多線路中心的基礎(chǔ)上，它可以被視為小型的分揀中心，可以對(duì)其管轄范圍內(nèi)的線路上的操作、票證和數(shù)據(jù)分類進(jìn)行補(bǔ)充管理，從而節(jié)省資源，并提高經(jīng)濟(jì)效率和安全性系統(tǒng)[2]。同時(shí)，ACC是不同的操作員，不再有特定的行，因此簡(jiǎn)化了分類模型并減輕了ACC的工作壓力。

1.2.2 合并多線路中心和清分中心

在計(jì)劃中的短期和長(zhǎng)期路線很少（通常少于6條）的城市中，由于有一名操作員且排隊(duì)的車站較少，因此分類和核算壓力并不大，建立基于經(jīng)濟(jì)和實(shí)踐原則的集成系統(tǒng)是可能的。ACC系統(tǒng)的多線中央系統(tǒng)，每條線路上的站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過線路匯聚設(shè)備直接或間接連接到多線路中心，用于獲取整個(gè)鏈接網(wǎng)絡(luò)的所有交易數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)管理線路操作以及清除和結(jié)算卡以及多合一線路。集成架構(gòu)模型改善了系統(tǒng)，在一定程度上提高了系統(tǒng)效率，節(jié)省了構(gòu)造和維護(hù)資源，并限制了線路接口的邊界。

1.2.3 多線路中心系統(tǒng)的功能定位

在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)、節(jié)省建設(shè)投資、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化等基礎(chǔ)上，提出了多線路中心。多線路中心的引入將導(dǎo)致每個(gè)ACC級(jí)別的多線路中心的功能發(fā)生變化。線路中心和車站中心功能相互作用的準(zhǔn)確定義是提高運(yùn)營(yíng)效率和穩(wěn)定性的前提。

多線路中心系統(tǒng)已成為軌道交通網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的一種趨勢(shì)，對(duì)多線路中心的組成、功能布局和施工計(jì)劃的說(shuō)明是施工的基礎(chǔ)。根據(jù)功能需求，分析了多線路中心的組成，引入后AFC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變化以及使用ACC進(jìn)行功能劃分[3]。最后，結(jié)合北京和深圳的設(shè)計(jì)案例，總結(jié)了各自設(shè)計(jì)模式的特點(diǎn)。為隨后的多線路中心城市化提供提示和參考，每個(gè)城市都可以根據(jù)自己的建筑計(jì)劃和系統(tǒng)架構(gòu)選擇合適的建設(shè)計(jì)劃。隨著AFC系統(tǒng)中在線支付方式的逐步推廣，第二票務(wù)服務(wù)平臺(tái)與多線路中心系統(tǒng)之間的安全內(nèi)部通信需要進(jìn)一步研究。

1.3 多線路中心加車站中心上云模式

作為對(duì)AFC系統(tǒng)現(xiàn)有架構(gòu)進(jìn)行的國(guó)家改革的一部分，通過分析北京地鐵和廣州地鐵采用多線公共線路中心的計(jì)劃，提出了區(qū)域性建議。最終提出了一種基于云策略部署AFC系統(tǒng)的創(chuàng)新方法，該方法大大減小了AFC系統(tǒng)的大小。在對(duì)城市軌道交通自動(dòng)售票系統(tǒng)技術(shù)條件進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，研究自動(dòng)售票系統(tǒng)的組成、結(jié)果和布局，詳細(xì)分析了自動(dòng)售票系統(tǒng)的5層布局并提供了每個(gè)層系統(tǒng)的最終模塊組成。該系統(tǒng)彌補(bǔ)了現(xiàn)有AFC維護(hù)管理系統(tǒng)效率低下的問題，使配置維護(hù)管理更加高效和便捷[4-6]。

2 基于城軌云平臺(tái)的AFC管理模式方案選擇

AFC系統(tǒng)部署在城軌云平臺(tái)上主要有3種模式選擇的方案，即保留各線路中心模式、多線路中心模式和多線路中心加車站中心模式。這3種方案是針對(duì)不同城市不同的建設(shè)投資方式而產(chǎn)生的，如何針對(duì)不同的地鐵建設(shè)投資方式選擇合適的基于城軌云平臺(tái)的AFC系統(tǒng)對(duì)于地鐵線路的決策者和投資方而言無(wú)疑是一種博弈與挑戰(zhàn)。

2.1 模式選擇的依據(jù)

近年來(lái)很多城市開啟了大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，眾所周知，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對(duì)于一個(gè)城市的財(cái)政而言無(wú)疑是一只巨大的“吞金獸”。由于其投資金額巨大、項(xiàng)目建設(shè)周期長(zhǎng)、項(xiàng)目回報(bào)周期長(zhǎng)，很多地方政府的財(cái)政負(fù)擔(dān)增大，政府負(fù)債率偏高，甚至有些地方政府的負(fù)債率已經(jīng)超出了國(guó)家的允許范圍。城市軌道交通對(duì)于地方政府就屬于投資金額巨大的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，對(duì)于很多符合地鐵修建條件的城市來(lái)說(shuō)都不堪重負(fù)，為了減輕財(cái)政負(fù)擔(dān)和不增加政府負(fù)債率，很多城市選擇使用PPP（Public-Private Partnership）模式來(lái)投資建設(shè)城市軌道交通線路，即政府和社會(huì)資本合作。使用該模式可以減輕政府的財(cái)政壓力，但對(duì)于城市軌道交通線路的建設(shè)來(lái)說(shuō)，社會(huì)資本方成立的項(xiàng)目公司注重的是成本的節(jié)約和后期運(yùn)營(yíng)過程中對(duì)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確掌握，而代表地方政府的軌道公司則注重有效管理整個(gè)城市軌道交通線網(wǎng)的運(yùn)行。而AFC系統(tǒng)恰恰是社會(huì)資本方和政府方關(guān)注的焦點(diǎn)，因此必須通過合理的理論為基于城軌云平臺(tái)的AFC系統(tǒng)的管理模式選擇提供有力的支撐。

2.2 模式選擇的過程分析

2.2.1 邏輯維分析

在模式選擇分析中首先要明確問題的性質(zhì)，特別是在問題的形成和規(guī)劃階段，搞清楚要研究的是什么性質(zhì)的問題。對(duì)于該模式選擇的問題，可以明確不同的模式在建設(shè)過程中會(huì)產(chǎn)生不同的投資額度，其中保留各線路中心的模式所產(chǎn)生的的投資是最大的，由于城軌云平臺(tái)本身已經(jīng)提供了足夠的計(jì)算和存儲(chǔ)的資源池，各線路再建設(shè)相應(yīng)的LC（線路中心）時(shí)顯然會(huì)增加成本的支出，其所包含的車站中心同樣在工程建設(shè)的成本之中。MLC（多線路中心）上云模式對(duì)于線路投資方來(lái)說(shuō)相應(yīng)減少了成本的投資額度，但是車站中心的建設(shè)一樣不可避免地需要產(chǎn)生硬件采購(gòu)的成本。多線路中心加車站中心上云模式可以在最大程度上降低線路投資方的成本投入，由于MLC和SC全部部署在城軌云平臺(tái)上，由云平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一納管和統(tǒng)一調(diào)度資源，各線路只需要把相對(duì)應(yīng)的軟件部署使用容器或者虛擬機(jī)的方式部署在云平臺(tái)上，對(duì)應(yīng)的工作站使用云桌面的方式進(jìn)行監(jiān)控和控制管理即可。但是多線路中心加車站中心模式對(duì)于各線路可能造成無(wú)法對(duì)自己所運(yùn)營(yíng)的線路進(jìn)行獨(dú)立的改造和升級(jí)，給線路運(yùn)營(yíng)商獨(dú)立自主的運(yùn)營(yíng)帶來(lái)挑戰(zhàn)。

2.2.2 時(shí)間維分析

從時(shí)間維的角度去進(jìn)行分析，3種不同模式的建設(shè)周期從保留各線路中心模式到多線路中心上云模式再到多線路中心加車站中心上云模式依次減短。由于保留各線路中心模式的硬件設(shè)備最多，所占用的硬件機(jī)房的面積最大，因此該模式在建設(shè)過程中所花費(fèi)的時(shí)間也是最多的。就目前的國(guó)際形勢(shì)而言，全球的芯片產(chǎn)能緊缺，所有的服務(wù)器硬件的芯片到貨時(shí)間基本為6～12個(gè)月，更多數(shù)量的硬件代表著更多時(shí)間的消耗。而多線路中心加車站中心上云的模式由于統(tǒng)一使用城軌云平臺(tái)的硬件資源，故其所花費(fèi)的系統(tǒng)建設(shè)時(shí)間相應(yīng)也是最短的。

2.2.3 知識(shí)維分析

在AFC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建過程中，涉及的接口種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。外部接口主要體現(xiàn)在整個(gè)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的兩端，最低端是車站終端設(shè)備讀卡器與各種票卡的接口，包括地鐵單程票、各類紀(jì)念票和城市一卡通票。頂部是分揀系統(tǒng)和城市智能卡系統(tǒng)之間的分揀和對(duì)接接口。內(nèi)部接口主要是結(jié)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)接口，包括分揀系統(tǒng)與線路中心的接口、線路中心與車站系統(tǒng)的接口以及車站系統(tǒng)與終端設(shè)備的接口。同時(shí)，AFC系統(tǒng)中存在多條線路的內(nèi)部通信節(jié)點(diǎn)較多，物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜。因此，基于網(wǎng)絡(luò)的AFC系統(tǒng)涉及的數(shù)據(jù)類型多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、規(guī)模大、傳輸節(jié)點(diǎn)多，而這些數(shù)據(jù)與地鐵票務(wù)管理和排序統(tǒng)計(jì)相關(guān)，其重要性不言而喻。這樣，在AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，如何有效保證系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的完整性與安全性就顯得尤為重要。城市軌道云平臺(tái)在系統(tǒng)安全中使用防火墻和網(wǎng)關(guān)，可以有效隔離潛在的系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)業(yè)務(wù)，在使用云平臺(tái)時(shí)，端口白名單方式確?；ヂ?lián)網(wǎng)票務(wù)業(yè)務(wù)不受影響的同時(shí)，最大限度地減少對(duì)外網(wǎng)的接入，最大限度地保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)的安全。

3 模式選擇的結(jié)果

選擇的模式為多線路中心加車站中心上云模式。軟件是AFC系統(tǒng)建設(shè)的核心。需求的統(tǒng)一通過軟件實(shí)現(xiàn)，主要目的是保證各線網(wǎng)中各條線路AFC系統(tǒng)的互聯(lián)互通，為各條線路的網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)打下基礎(chǔ)。同時(shí)軟件系統(tǒng)還要保證AFC系統(tǒng)操作規(guī)則、票務(wù)規(guī)則以及相關(guān)業(yè)務(wù)處理流程的統(tǒng)一，模塊間數(shù)據(jù)格式、各組件和接口的統(tǒng)一，為整個(gè)線網(wǎng)互聯(lián)互通、各條線路無(wú)縫接入提供了技術(shù)基礎(chǔ)；密鑰管理系統(tǒng)的輪換和票卡的應(yīng)用統(tǒng)一，保證了各線路的票卡在線路間能夠正常使用[7]。

3.1 關(guān)鍵模塊的統(tǒng)一

在設(shè)備的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，不同的系統(tǒng)集成商都有各自的特點(diǎn)。所有設(shè)備模塊相互兼容的要求對(duì)于系統(tǒng)集成商比較困難，這樣并不利于招標(biāo)工作的開展，而且減少了設(shè)備的選擇。但對(duì)于一些關(guān)鍵模塊，如主控、讀卡器等，應(yīng)制定統(tǒng)一的軟硬件數(shù)據(jù)接口和技術(shù)規(guī)范，可以增加常用部件的數(shù)量和種類，同時(shí)降低維護(hù)成本，減少備件種類和數(shù)量。

3.2 用戶界面的統(tǒng)一

AFC系統(tǒng)的用戶界面一般分為面向乘客的操作界面和運(yùn)維人員的操作界面。在線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)中，用戶界面需要具有統(tǒng)一的要求。面對(duì)乘客和維修人員的相關(guān)軟件界面需要有統(tǒng)一的顯示規(guī)范，如界面的布局、界面元素的大小和顏色、錯(cuò)誤提示信息等，都需要統(tǒng)一的操作流程。針對(duì)各類用戶，保證不同系統(tǒng)集成商開發(fā)的系統(tǒng)在操作和信息獲取上沒有差異，不需要有重復(fù)熟悉的流程，降低培訓(xùn)成本。

3.3 新線AFC系統(tǒng)的接入調(diào)試

在地鐵建設(shè)大規(guī)模進(jìn)行的過程中，一定會(huì)遇到新建線路接入線網(wǎng)系統(tǒng)的問題。新線AFC系統(tǒng)的接入和調(diào)試是一個(gè)非常復(fù)雜的過程。它不僅要保證新線AFC系統(tǒng)的各種功能的驗(yàn)證，還不能影響既有線的正常運(yùn)營(yíng)。同時(shí)，接入調(diào)試還包含大量的培訓(xùn)工作，測(cè)試方案復(fù)雜，耗時(shí)較長(zhǎng)。為確保新線路接入調(diào)試工作順利完成，達(dá)到巡檢系統(tǒng)和維修設(shè)備的目的，要求一方在調(diào)試過程中牽頭，多方配合，提前謀劃，精心準(zhǔn)備，制定詳細(xì)的實(shí)施方案并嚴(yán)格執(zhí)行。同時(shí)，要明確各調(diào)試階段的工作重點(diǎn)，劃分調(diào)試的定性和定量風(fēng)險(xiǎn)，確定工作的優(yōu)先級(jí)別，區(qū)分風(fēng)險(xiǎn)和要求。

太原軌道交通2號(hào)線AFC系統(tǒng)主體部署在太原軌道交通城軌云平臺(tái)中。在控制中心云平臺(tái)中部署LC系統(tǒng)，包含LC數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、LC應(yīng)用/交易服務(wù)器、LC通信服務(wù)器，均采用雙機(jī)部署，由城軌云平臺(tái)提供對(duì)應(yīng)的計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、安全資源，并且為了保證可靠性，LC系統(tǒng)中同業(yè)務(wù)的雙機(jī)由云平臺(tái)的云主機(jī)反親和性配置功能，保證處于不同的宿主機(jī)中；控制中心有城軌云平臺(tái)為AFC系統(tǒng)提供云桌面服務(wù)，實(shí)現(xiàn)工作站的云化部署；車站部署SC系統(tǒng)，每個(gè)車站中部署1臺(tái)SC虛擬機(jī)，承載在城軌云平臺(tái)車站云節(jié)點(diǎn)中，可以通過控制中心云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。

太原2號(hào)線清分中心與互聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng)也采用云化部署模式，并且在傳統(tǒng)IaaS服務(wù)的基礎(chǔ)上，采用了PaaS服務(wù)的形式對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行了支撐。通過城軌云平臺(tái)中的容器服務(wù)與微服務(wù)治理等功能，保證了互聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng)面對(duì)海量數(shù)據(jù)并發(fā)請(qǐng)求的高效響應(yīng)。