西安地鐵線網(wǎng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計探討

呂 毅

（西安市地下鐵道有限責(zé)任公司，西安 710016）

為緩解交通擁堵、拓展城市空間結(jié)構(gòu)，西安加快了地鐵建設(shè)步伐。依據(jù)西安地鐵建設(shè)規(guī)劃，到2015年西安將建成通車1號、2號、3號線，并在“十二五”期間開工建設(shè)4號、5號、6號線，到2018年西安主城區(qū)地鐵線網(wǎng)將基本建成，通車總里程達到191.7 km，從而成為城市公共交通體系的支撐系統(tǒng)[1～2]。

自動售檢票（Automatic Fare Collection，AFC）作為一個與乘客有密切聯(lián)系的窗口，是實現(xiàn)地鐵售票、檢票、收費、統(tǒng)計、清分、管理等全過程的自動化系統(tǒng)，是一個復(fù)雜的綜合業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)，是地鐵線網(wǎng)化運營管理的基礎(chǔ)，其建設(shè)要求高，所涉及的問題較多、也較為復(fù)雜，需結(jié)合實際情況進行認真分析與研究[3]。在西安地鐵建設(shè)初期，線網(wǎng)規(guī)模尚未形成的情況下，本著經(jīng)濟、實用的原則，1號、2號線AFC系統(tǒng)采用了構(gòu)建小清分系統(tǒng)的建設(shè)模式，即在2號線線路中心配置小清分系統(tǒng)，1號線線路中心接入小清分系統(tǒng)，小清分系統(tǒng)承擔(dān)著1號、2號線的數(shù)據(jù)清分、收益統(tǒng)計、運營管理以及與西安城市一卡通的清算對賬；大的線網(wǎng)清分中心將與3號線同期實施[4]?，F(xiàn)有1號、2號線AFC系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示，其中1號、2號線的差別就是小清分系統(tǒng)的配置，兩條線的線路中心均采用了核心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器集群配置方案，所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備均進行冗余設(shè)計，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

為適應(yīng)西安地鐵的建設(shè)步伐，AFC系統(tǒng)面臨著線網(wǎng)化建設(shè)的嚴峻挑戰(zhàn)，需由單一線路建設(shè)模式轉(zhuǎn)為線網(wǎng)建設(shè)模式，從線網(wǎng)的角度綜合考慮系統(tǒng)的建設(shè)實施，系統(tǒng)架構(gòu)的規(guī)劃與設(shè)計需滿足于線網(wǎng)運營管理的要求。

1 傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計所存在的問題

圖1 西安地鐵1、2號線AFC系統(tǒng)架構(gòu)圖

雖然西安地鐵在1號、2號線AFC系統(tǒng)的建設(shè)過程中采用了小清分的建設(shè)模式，但基本上是按照車票、車站終端設(shè)備、車站計算機系統(tǒng)、線路中央計算機系統(tǒng)、清分管理系統(tǒng)等5層標準架構(gòu)進行了功能部署和邏輯層次的劃分[5]，這種系統(tǒng)架構(gòu)也已被國內(nèi)許多城市所采用，如北京、上海、廣州、深圳等。隨著西安地鐵后續(xù)線路的規(guī)劃實施以及多條線路的同期開工建設(shè)，傳統(tǒng)“一線一中心”的單線設(shè)計理念以及標準系統(tǒng)架構(gòu)所存在的問題也逐漸顯現(xiàn)，主要有：

（1）單線建設(shè)成本較高，多線同期實施難度較大。

（2）運營管理模式單一，不能適應(yīng)管理組織結(jié)構(gòu)的靈活調(diào)整。

（3）系統(tǒng)管理及維護成本較高，且效率低下。

（4）難以根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需求進行更加合理的資源整合與共享。

系統(tǒng)架構(gòu)的規(guī)劃與設(shè)計對整個線網(wǎng)AFC系統(tǒng)的建設(shè)起著重要的引導(dǎo)性和決定性作用。因此，在對AFC系統(tǒng)進行線網(wǎng)化建設(shè)時，有必要結(jié)合西安地鐵線網(wǎng)建設(shè)進程、運營管理需求等多方面因素，對線網(wǎng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)進行合理規(guī)劃與設(shè)計，以適應(yīng)線網(wǎng)建設(shè)要求。

2 線網(wǎng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)分析

2.1 各地AFC系統(tǒng)建設(shè)狀況

為了實現(xiàn)資源共享以及集約化管理，北京地鐵采用了多線共用AFC系統(tǒng)線路中心的建設(shè)模式，即將多個線路AFC中央系統(tǒng)資源進行集合，將原本分散在各條線路中的管理及維護工作職能整合，使得運營管理更加安全、高效，降低了系統(tǒng)建設(shè)及運營維護成本[6]。南京地鐵在北京地鐵的基礎(chǔ)上，提出了區(qū)域線路中心的建設(shè)模式，即以區(qū)域作為建設(shè)管理單位，區(qū)域既可以是多條線路的集合也可以是某些車站的集合[7~8]，從而有利于系統(tǒng)設(shè)備的日常管理和維護保養(yǎng)。

西安地鐵正處于線網(wǎng)建設(shè)初期，AFC標準體系正在建設(shè)中，各類標準和技術(shù)規(guī)范正在逐步完善，因此多線共用AFC系統(tǒng)線路中心的建設(shè)模式在西安地鐵并不具備充分的實施條件。

2.2 西安地鐵AFC系統(tǒng)架構(gòu)

依據(jù)西安地鐵現(xiàn)有的建設(shè)模式，建設(shè)管理的基本單元是線路，各線路會由不同的系統(tǒng)集成商負責(zé)實施，采用不同的設(shè)計方案及技術(shù)路線；同時，在西安地鐵的建設(shè)規(guī)劃中1號、2號、3號線線路中心位于一個物理位置，4號、5號、6號線線路中心位于一個物理位置。因此，在構(gòu)建西安地鐵線網(wǎng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)時可采用區(qū)域線路中心的建設(shè)模式，在原有五層系統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)上增加區(qū)域線路中心層，將1號、2號、3號線整合接入一個區(qū)域線路中心，4號、5號、6號線接入一個區(qū)域線路中心，后續(xù)建設(shè)線路可根據(jù)建設(shè)時序、物理位置以及運營管理組織架構(gòu)接入不同的區(qū)域線路中心，并將所有區(qū)域線路中心接入統(tǒng)一的線網(wǎng)清分中心，其系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 基于區(qū)域線路中心的線網(wǎng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)

在基于區(qū)域線路中心的線網(wǎng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)中，區(qū)域線路中心成為線路運營管理的組織機構(gòu)，可分區(qū)域整合線路資源，合理調(diào)配使用，有利于線網(wǎng)清分中心對各線路的協(xié)調(diào)管理。所涉及核心問題就是線網(wǎng)清分中心、區(qū)域線路中心以及線路中心的功能定位。

2.3 各中心的關(guān)系

線網(wǎng)清分中心依然是線網(wǎng)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心、清算對賬中心及運營管理中心，負責(zé)與西安城市一卡通以及地鐵網(wǎng)內(nèi)各區(qū)域線路中心或各線路間的清算對帳、地鐵各類票卡的統(tǒng)一發(fā)行及管理、線網(wǎng)數(shù)據(jù)和參數(shù)的管理以及線網(wǎng)內(nèi)各線路運營模式的統(tǒng)一。

2.4 各區(qū)域線路中心的責(zé)任

區(qū)域線路中心是AFC區(qū)域管理中心，負責(zé)幾條線路的接入管理，負責(zé)接收線網(wǎng)清分中心下發(fā)的參數(shù)及命令，并下發(fā)至線路中心；同時，匯總線路中心上送的交易數(shù)據(jù)，并上傳至線網(wǎng)清分中心；并作為所管理線路中心的上位系統(tǒng)接收線網(wǎng)清分中心的對賬文件，進行清算對賬，以及監(jiān)控所接入線路的系統(tǒng)運行狀況。線路中心的功能就相對簡單一些，主要是負責(zé)各類數(shù)據(jù)的上送與下發(fā)，起著數(shù)據(jù)匯聚點的作用。

在這種建設(shè)模式下，雖然增加系統(tǒng)架構(gòu)邏輯層次，但可有效地降低線路中心的建設(shè)成本，并可依據(jù)線網(wǎng)運營組織架構(gòu)的定義對線路管理進行靈活調(diào)整，可在有效地管理范圍內(nèi)對數(shù)據(jù)、參數(shù)、票卡、設(shè)備、人員等資源進行合理配置及按需調(diào)配，避免了線網(wǎng)管理面太大效率低下等問題，有利于系統(tǒng)的維護與使用，實現(xiàn)了資源的有效整合與共享。

3 相關(guān)建議及注意事項

構(gòu)建基于區(qū)域線路中心的線網(wǎng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)符合西安地鐵線網(wǎng)結(jié)構(gòu)要求，具有重要應(yīng)用價值。區(qū)域線路中心的引入，改變了傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)的設(shè)計模式，解決了線網(wǎng)AFC系統(tǒng)建設(shè)及運營管理過程中所面臨的一些問題，但在實施過程中會存在有諸多問題，需結(jié)合西安地鐵實際情況進行認真分析與研究，并在兼容已有建設(shè)成果的基礎(chǔ)上不斷加以調(diào)整和完善。

3.1 功能劃分

引入?yún)^(qū)域線路中心的概念后，線網(wǎng)AFC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由5層調(diào)整至6層，對線路中心的影響較大，需重新對原有的線網(wǎng)清分中心、線路中心進行職能定位，進一步明確線網(wǎng)清分中心與區(qū)域線路中心、區(qū)域線路中心與線路中心的功能劃分，理清各結(jié)構(gòu)層次間的協(xié)作關(guān)系，進一步明確各層所應(yīng)承擔(dān)的功能，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和運行效率。

3.2 標準化建設(shè)

由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，對于AFC標準化建設(shè)的要求將更加明確，區(qū)域線路中心的接入規(guī)則、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議等需提前進行標準化建設(shè)，建立兼容性強、靈活性好、可靠性高的技術(shù)實施規(guī)范。

3.3 滿足線網(wǎng)化運營管理要求

區(qū)域線路中心的設(shè)置需與線網(wǎng)運營管理組織架構(gòu)相協(xié)調(diào)，系統(tǒng)功能的實現(xiàn)需與運營業(yè)務(wù)處理流程相匹配，只有在此基礎(chǔ)上才能體現(xiàn)設(shè)置區(qū)域線路中心的優(yōu)勢，資源的整合與共享才能更加合理有效。

3.4 已有建設(shè)成果的繼承

目前，西安地鐵已建成2號線AFC系統(tǒng)和小清分系統(tǒng)，1號線AFC系統(tǒng)正在建設(shè)實施，將于2013年9月建成。為了保證建設(shè)的延續(xù)性，使得后期建設(shè)是完全建立在已有建設(shè)成果之上，最大程度的降低對已有系統(tǒng)的影響，確保系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量及進度，線網(wǎng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)的進一步細化以及區(qū)域線路中心的建設(shè)實施應(yīng)盡量參考已有系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)文檔，避免對已運行系統(tǒng)的大規(guī)模改造，并最大程度的降低對原始數(shù)據(jù)和參數(shù)結(jié)構(gòu)的改動。

4 結(jié)束語

隨著西安地鐵建設(shè)步伐的加快，作為地鐵運營管理的核心系統(tǒng)，線網(wǎng)AFC系統(tǒng)的建設(shè)是一項復(fù)雜而艱巨的系統(tǒng)工程，系統(tǒng)架構(gòu)的規(guī)劃與設(shè)計對于整個線網(wǎng)AFC系統(tǒng)的建設(shè)起著至關(guān)重要的作用，這也是地鐵線網(wǎng)化運營的基礎(chǔ)。本文在對西安地鐵AFC系統(tǒng)建設(shè)概況總結(jié)分析的基礎(chǔ)上，參考了其它城市建設(shè)經(jīng)驗，對西安地鐵線網(wǎng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)的規(guī)劃與設(shè)計進行了探討，提出了構(gòu)建基于區(qū)域線路中心的線網(wǎng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計思路，以期為后續(xù)建設(shè)工作的順利展開提供可供參考的技術(shù)方案。

[1] 西安市地下鐵道有限責(zé)任公司，中鐵第一勘察設(shè)計院.西安市城市快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃[R] .西安：西安市地下鐵道有限責(zé)任公司，中鐵第一勘察設(shè)計院. 2005.

[2] 西安市地下鐵道有限責(zé)任公司，中鐵第一勘察設(shè)計院.西安市城市快速軌道交通建設(shè)規(guī)劃調(diào)整[R] .西安：西安市地下鐵道有限責(zé)任公司，中鐵第一勘察設(shè)計院. 2009.

[3] 于江波，王浙君．AFC系統(tǒng)標準化建設(shè)的技術(shù)探討[J] ．現(xiàn)代城市軌道交通，2012（1）：4-7．

[4] 西安市地下鐵道有限責(zé)任公司．西安市地鐵二號線一期工程自動售檢票系統(tǒng)集成采購項目招標文件[R] ．西安：西安市地下鐵道有限責(zé)任公司，2009：61-62．

[5] GB/T 20907—2007城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)技術(shù)條件[S] ．北京：中華人民共和國質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準管理委員會，2007．

[6] 李道全，趙華偉.多線共用AFC系統(tǒng)線路中心設(shè)計探討[J] . 都市快軌交通，2012（10）：71-74.

[7] 吳 娟，徐鐘全，毛 建.南京地鐵AFC區(qū)域線路中心的規(guī)劃設(shè)計[J] . 鐵路通信信號工程技術(shù)，2012（10）：63-65.

[8] 胡 冬，楊 洋.南京地鐵AFC系統(tǒng)區(qū)域線路中心建設(shè)需求分析[J] .科技信息，2011（35）：51-52.