多線共用AFC系統(tǒng)線路中心設(shè)計(jì)探討

李道全 趙華偉

(北京城建設(shè)計(jì)研究總院有限責(zé)任公司 北京 100037)

1 多線共用AFC系統(tǒng)線路中心的建設(shè)背景

隨著時(shí)間的推移，城市軌道交通由“從無(wú)到有”發(fā)展到“從有到多”，并逐步形成了城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)格局。從1998年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)就采用AFC系統(tǒng)進(jìn)行收費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了軌道交通的自動(dòng)和半自動(dòng)售票、自動(dòng)檢票、計(jì)費(fèi)、收費(fèi)、統(tǒng)計(jì)、結(jié)算等全過(guò)程的自動(dòng)化管理。其中，線路中心(LC)系統(tǒng)為軌道交通AFC系統(tǒng)的核心部分，可實(shí)現(xiàn)對(duì)所轄線路AFC系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)、票務(wù)、收益、維修、培訓(xùn)的集中管理功能。因此，LC系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)線網(wǎng)的AFC系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)將起到重要的引導(dǎo)性和決定性作用。為了滿足網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)需求，從“資源共享”角度出發(fā)，采用何種LC系統(tǒng)的建設(shè)模式才能更好地適應(yīng)軌道交通的建設(shè)和發(fā)展，是各地軌道交通AFC系統(tǒng)的線路中心系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)中一個(gè)非常突出的問(wèn)題，在城市軌道交通建設(shè)中得到了各參建單位的高度關(guān)注。因此，非常有必要對(duì)線網(wǎng)AFC系統(tǒng)的LC系統(tǒng)的資源共享問(wèn)題展開(kāi)探討，以促進(jìn)我國(guó)城市軌道交通AFC系統(tǒng)建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展。

2 國(guó)內(nèi)AFC系統(tǒng)構(gòu)成現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

目前，在國(guó)內(nèi)外城市軌道交通的大多數(shù)既有和在建線路中，AFC系統(tǒng)都是按照“一線一中心”的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)原則進(jìn)行構(gòu)建的:第1層是清算系統(tǒng)(ACC)，第2層是線路中心(LC)，第3層是車(chē)站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(SC)，第4層是車(chē)站終端設(shè)備(SLE)，第5層是車(chē)票。按此架構(gòu)形成的建設(shè)模式已在國(guó)內(nèi)眾多城市中體現(xiàn)，如上海、北京、廣州、南京、武漢、杭州、深圳等城市。

各城市軌道交通線網(wǎng)在不斷擴(kuò)大，在建線路也越來(lái)越多，若每條線路均設(shè)置LC系統(tǒng)，將造成投資和資源(如系統(tǒng)設(shè)備、用房等)上的極大浪費(fèi)。在ACC層面搜集的信息較少，而線路之間的信息在ACC下層無(wú)法實(shí)現(xiàn)共享，同時(shí)也增加了運(yùn)營(yíng)管理、票務(wù)管理、維修管理的定員，造成管理效率較低。因此，在對(duì)LC系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)時(shí)，有必要結(jié)合線網(wǎng)建設(shè)時(shí)序、管理需求等多方面因素，開(kāi)展對(duì)LC系統(tǒng)建設(shè)模式的研究分析。

3 多線共用AFC系統(tǒng)線路中心的建設(shè)目的

我國(guó)目前正處于城市軌道交通建設(shè)的高峰期，為了實(shí)現(xiàn)線網(wǎng)LC系統(tǒng)建設(shè)的資源共享化、管理集束標(biāo)準(zhǔn)化、信息安全化、流程動(dòng)態(tài)可視化和位置高度專(zhuān)業(yè)化，需進(jìn)行多線共用線路中心(MLC)的建設(shè)。

3.1 適應(yīng)系列化標(biāo)準(zhǔn)需要

隨著北京城市軌道交通線網(wǎng)AFC系統(tǒng)技術(shù)的不斷發(fā)展，在北京市交通委員會(huì)的指導(dǎo)下，北京市軌道交通路網(wǎng)公司、北京市地鐵建設(shè)管理公司及北京市地鐵運(yùn)營(yíng)公司等部門(mén)共同參與制定了暫規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。在這些文件的指導(dǎo)下，北京的軌道交通線網(wǎng)AFC系統(tǒng)已經(jīng)形成了部分系列化標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(如統(tǒng)一讀寫(xiě)器等)，為MLC的規(guī)劃建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為了充分利用北京軌道交通系列化標(biāo)準(zhǔn)成果，落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，非常有必要實(shí)施MLC系統(tǒng)項(xiàng)目。

3.2 滿足網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)需求

國(guó)內(nèi)較早實(shí)施AFC系統(tǒng)的城市(如天津、上海、廣州、北京、南京、深圳等地)均經(jīng)歷了先期單條線路AFC系統(tǒng)各自建設(shè)線路中心這一過(guò)程，隨著時(shí)間的推移，其弊端越來(lái)越明顯。為了能更好地滿足網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)需求，實(shí)現(xiàn)城市“一卡通”、軌道交通“一票通”的運(yùn)營(yíng)目標(biāo)，便于乘客在線路間無(wú)障礙換乘，保證軌道交通與城市一卡通間的清分及管理，完成運(yùn)營(yíng)線路間的清分及管理，解決工程實(shí)施中的接口及互聯(lián)互通等問(wèn)題，從線網(wǎng)建設(shè)及運(yùn)營(yíng)角度考慮，非常有必要實(shí)施MLC項(xiàng)目建設(shè)。

3.3 節(jié)省項(xiàng)目建設(shè)投資

按北京軌道交通建設(shè)規(guī)劃，1個(gè)MLC項(xiàng)目包括大約10余條線路的車(chē)站AFC系統(tǒng)的接入，也就是說(shuō)，1個(gè)MLC系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模相當(dāng)于將10余條線路LC系統(tǒng)整合了的規(guī)模。無(wú)論是從設(shè)備的配置、用房、用電還是從工程實(shí)施等方面看，建設(shè)MLC項(xiàng)目的總投資都少于各自獨(dú)立建設(shè)線路中心項(xiàng)目的總投資。為此，從節(jié)省建設(shè)投資考慮，非常有必要實(shí)施MLC項(xiàng)目。

3.4 提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)實(shí)施MLC項(xiàng)目，一方面，可以最大限度地實(shí)現(xiàn)資源共享，大大降低建設(shè)成本和運(yùn)營(yíng)成本，促進(jìn)管理的規(guī)范化;另一方面，在設(shè)備系統(tǒng)的采購(gòu)上，可以按國(guó)內(nèi)供貨商的技術(shù)特長(zhǎng)選擇產(chǎn)品，再自行組合成系統(tǒng)，從而大大提高國(guó)產(chǎn)化率，降低建設(shè)投資。另外，從某種意義上來(lái)說(shuō)，MLC項(xiàng)目實(shí)質(zhì)上就是對(duì)北京軌道交通AFC系統(tǒng)的一個(gè)提前規(guī)劃，可實(shí)現(xiàn)北京軌道交通AFC系統(tǒng)的“分期建設(shè)”目標(biāo)，做到投資效益最大化。

4 北京軌道交通MLC建設(shè)方案比選

隨著AFC系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，按不同的城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)特點(diǎn)，MLC的建設(shè)方案主要有兩種。

4.1 方案1:MLC與ACC分開(kāi)設(shè)置的方案

在此方案中，城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)和應(yīng)用劃分為5個(gè)層次:第1層是城市軌道交通清分系統(tǒng)(ACC)，第2層是線路中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(LC)，第3層是車(chē)站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(SC)，第4層是車(chē)站終端設(shè)備(SLE)，第5層是車(chē)票。

ACC是軌道交通整個(gè)線網(wǎng)AFC系統(tǒng)的控制管理中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道交通線網(wǎng)內(nèi)各運(yùn)營(yíng)商的統(tǒng)一協(xié)調(diào)以及系統(tǒng)和安全的管理，負(fù)責(zé)軌道交通各線一票通及一卡通的運(yùn)營(yíng)管理、票務(wù)管理，負(fù)責(zé)軌道交通與一卡通系統(tǒng)的清算、對(duì)賬及與各線路間的清算，負(fù)責(zé)對(duì)外的信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)軌道交通各線路LC系統(tǒng)的有效接入。

MLC是軌道交通AFC系統(tǒng)多線共用線路的管理中心，在軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行下接受ACC指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)所監(jiān)控接入線路的運(yùn)營(yíng)管理，并向ACC上傳交易數(shù)據(jù);與ACC進(jìn)行對(duì)賬;實(shí)現(xiàn)對(duì)所管轄接入線路票務(wù)及設(shè)備的管理;當(dāng)出現(xiàn)通信故障必須由MLC獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，獨(dú)立管理所監(jiān)控接入線路系統(tǒng)的運(yùn)行。各線路上的車(chē)站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)線路數(shù)據(jù)匯聚設(shè)備，直接與MLC連接。

MLC與ACC分開(kāi)設(shè)置的方案如圖1所示。

圖1 MLC與ACC分開(kāi)設(shè)置的方案

4.2 方案2:MLC與ACC合并設(shè)置的方案

將原ACC清分清算功能集中到LC系統(tǒng)，其系統(tǒng)架構(gòu)分為4個(gè)層次:第1層是線路中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(含城市軌道交通清分系統(tǒng))，第2層是車(chē)站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，第3層是車(chē)站終端設(shè)備，第4層是車(chē)票，即建立一個(gè)集成ACC的MLC。

集成ACC的MLC是將城市軌道交通線網(wǎng)中所有的線路統(tǒng)一設(shè)置為1個(gè)LC系統(tǒng)，各線路上的車(chē)站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)線路數(shù)據(jù)匯聚設(shè)備直接與MLC連接。集成ACC的MLC相當(dāng)于AFC系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，負(fù)責(zé)獲取全線網(wǎng)的所有交易數(shù)據(jù)，同時(shí)負(fù)責(zé)線路的運(yùn)營(yíng)管理及與一卡通、線路間的清分清算。

由于線網(wǎng)的所有信息都由集中式線路中心系統(tǒng)統(tǒng)一處理，所以集成ACC的MLC需要具備較大的存儲(chǔ)容量和高速處理能力。同時(shí)，由于集中管理，所以對(duì)集中式線路中心的可靠性也提出了較高的要求。從投資的角度看，這種方案節(jié)省投資，可以實(shí)現(xiàn)資源共享及網(wǎng)絡(luò)化管理。

MLC與ACC合并設(shè)置方案如圖2所示。

圖2 MLC與ACC合并設(shè)置的方案

4.3 北京市軌道交通MLC建設(shè)推薦方案

2009年北京軌道交通線網(wǎng)LC系統(tǒng)概況及線路建設(shè)規(guī)劃時(shí)序如表1所示。

表1 2009年已開(kāi)通線路LC系統(tǒng)構(gòu)成概況

由表1可知，截至2009年，除M1與M2、M10一期與M8一期合建AFC線路中心系統(tǒng)外，其余均采用“一線一中心”的建設(shè)模式。而M8一期在M8二期建成后，將從M10一期剝離，納入M8二期設(shè)置的LC系統(tǒng)。按2009年的線網(wǎng)規(guī)劃，2010至2015年，將建成開(kāi)通亦莊線、房山線、昌平線、大興線、M15 一期、M6、M9、M8、M10二期、M7、M14共11條線路，除大興線已確定運(yùn)營(yíng)主體為京港地鐵運(yùn)營(yíng)公司外，其余運(yùn)營(yíng)主體均暫定為北京地鐵運(yùn)營(yíng)公司。

由于上述規(guī)劃線路建設(shè)期間隔較短，相對(duì)集中，因此很有必要對(duì)同一家運(yùn)營(yíng)主體管理的亦莊線、房山線、昌平線、M15 一期、M6、M9、M8、M10 二期、M7、M14 等10余條線路進(jìn)行LC系統(tǒng)資源共享。結(jié)合2009年北京軌道交通線網(wǎng)線路建設(shè)規(guī)劃的特點(diǎn)，同時(shí)考慮到北京軌道交通線網(wǎng)ACC已于2008年投入使用，線網(wǎng)內(nèi)存在兩家運(yùn)營(yíng)商，ACC必須本著公平、公正、公開(kāi)的原則進(jìn)行清分對(duì)賬，因此推薦北京市軌道交通MLC建設(shè)采用方案1:MLC與ACC分開(kāi)設(shè)置。

5 北京軌道交通MLC具體實(shí)施方案

5.1 MLC總體構(gòu)成

北京市軌道交通MLC由正式中心、災(zāi)備中心組成，按北京市建設(shè)規(guī)劃，MLC正式中心設(shè)置在小營(yíng)軌道交通指揮中心大樓內(nèi)，MLC災(zāi)備中心設(shè)置在M13指揮中心大樓內(nèi)。MLC正式中心主要由運(yùn)營(yíng)中心、維修中心、票務(wù)中心、接入測(cè)試中心、調(diào)試中心等系統(tǒng)組成。MLC災(zāi)備中心主要由災(zāi)備運(yùn)營(yíng)中心、災(zāi)備維修中心、災(zāi)備票務(wù)中心等系統(tǒng)組成。MLC體系框架如圖3所示。

圖3 MLC系統(tǒng)框架

5.2 與所轄線路AFC系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)方案

為了確保在調(diào)試及運(yùn)營(yíng)階段各線路能獨(dú)立安全運(yùn)行，界面明確，各條線路之間、各線路與MLC之間網(wǎng)絡(luò)相對(duì)隔離，同時(shí)在安全方面各自責(zé)任界面無(wú)相互交叉，有必要設(shè)置各線路AFC系統(tǒng)線路數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)。

線路數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)由防病毒服務(wù)器、防火墻、入侵檢測(cè)系統(tǒng)、交換機(jī)、路由器、工作站、機(jī)柜等設(shè)備組成。線路數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)所配置的設(shè)備安裝在各線路OCC機(jī)房(控制中心或臨時(shí)中心)內(nèi)，各線路通信專(zhuān)業(yè)提供線路數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)與MLC接口所需的2個(gè)獨(dú)立10/100(Mbit/s)以太網(wǎng)接口，帶寬分別為100 Mbit/s，接口位置在各線路OCC機(jī)房(控制中心或臨時(shí)中心)通信專(zhuān)業(yè)配線架的外側(cè);通信專(zhuān)業(yè)提供從線路OCC機(jī)房(控制中心或臨時(shí)中心)通信配線架外側(cè)至小營(yíng)東輔樓TCC通信配線架外側(cè)的傳輸通道，MLC專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)從小營(yíng)東輔樓TCC通信配線架外側(cè)至MLC傳輸通道的施工。

5.3 與所轄線路ISCS系統(tǒng)接口方案

今后，北京市軌道交通的待建線路均要接入MLC，這些新待建線路的綜合監(jiān)控系統(tǒng)(ISCS)需直接與MLC接口，取消ISCS與各接入線路AFC系統(tǒng)(線路中心LC)的接口。為了滿足運(yùn)營(yíng)需求，各新待建線路通信專(zhuān)業(yè)提供ISCS所需的2個(gè)獨(dú)立10/100(Mbit/s)以太網(wǎng)接口，帶寬分別為10 Mbit/s，接口位置在各新待建線路設(shè)備機(jī)房(控制中心或臨時(shí)中心)通信專(zhuān)業(yè)的配線架外側(cè);通信專(zhuān)業(yè)提供從各新待建線路設(shè)備機(jī)房(控制中心或臨時(shí)中心)通信專(zhuān)業(yè)配線架外側(cè)至小營(yíng)東輔樓TCC通信配線架外側(cè)的傳輸通道;MLC專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)從小營(yíng)東輔樓TCC通信配線架外側(cè)至MLC傳輸通道的施工。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)城市軌道交通建設(shè)步伐的加快，做好軌道交通線網(wǎng)AFC系統(tǒng)線路中心資源共享是十分必要的，可達(dá)到事半功倍的效果。線網(wǎng)LC系統(tǒng)為線路的重要節(jié)點(diǎn)，是構(gòu)成線網(wǎng)的重要元素，與建設(shè)方案與建設(shè)時(shí)序、運(yùn)營(yíng)主體等密不可分。在國(guó)內(nèi)城市軌道交通線網(wǎng)AFC系統(tǒng)線路中心資源的整合實(shí)施過(guò)程中，北京軌道交通線網(wǎng)AFC系統(tǒng)率先于2010年年底建成并投入使用。經(jīng)過(guò)近兩年的正常運(yùn)營(yíng)，證明了MLC達(dá)到了預(yù)期的建設(shè)目標(biāo)，提出的資源整合方案是成功的，實(shí)現(xiàn)了所管轄線路之間的信息、人力、物力等方面的資源共享，實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)營(yíng)控制、票務(wù)管理、維修培訓(xùn)的資源共享、管理集約和成本節(jié)約，對(duì)今后國(guó)內(nèi)外軌道交通線網(wǎng)AFC系統(tǒng)中LC系統(tǒng)資源共享的設(shè)計(jì)研究具有非常重要的指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。

［1］鄧先平，陳鳳敏.我國(guó)城市軌道交通AFC系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展［J］.都市快軌交通，2005，18(3):18-21.

［2］王健，張寧.南京地鐵AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)中面臨的問(wèn)題初探［J］.軌道交通，2006(6):48-50.

［3］朱滬生.上海城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)管理思考［J］.現(xiàn)代城市軌道交通，2007(4):10-13.

［4］李道全.自動(dòng)售檢票系統(tǒng)主干網(wǎng)數(shù)據(jù)流量分析［J］.都市快軌交通，2006，19(1):100-102.

［5］GB 50157—2003地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2003.

［6］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(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.