自動(dòng)售檢票系統(tǒng)設(shè)備服務(wù)能力評(píng)價(jià)技術(shù)研究

張應(yīng)釗 蕭儀章 張健生 董明明 李志超

摘? 要：在目前的AFC系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)中，關(guān)鍵設(shè)備的能力衰退導(dǎo)致了一定程度的信息滯后及缺失，是影響車站運(yùn)營(yíng)效率進(jìn)一步提升的痛點(diǎn)之一。本文重點(diǎn)研究了AFC系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備整體服務(wù)能力的感知與評(píng)價(jià)方法，分別從核心部件故障監(jiān)測(cè)、能力評(píng)價(jià)模型構(gòu)建、設(shè)備能力評(píng)價(jià)展示等方面提出了幾點(diǎn)對(duì)策和建議。

關(guān)鍵詞：能力感知;城市軌道交通;自動(dòng)售檢票系統(tǒng);故障監(jiān)測(cè);評(píng)價(jià)模型

中圖分類號(hào)：U121? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）24-0110-04

Abstract：In the current operation of AFC system，there is a certain degree of information lag and lack in the capacity decline of key equipment，which is one of the pain points affecting the further improvement of station operation efficiency. This paper focuses on the perception and evaluation method of the overall service capability of key equipment in AFC system. Several countermeasures and suggestions are put forward from the aspects of fault monitoring of core components，construction of capability evaluation model and demonstration of equipment capability evaluation.

Keyword：capability perception;urban rail transit;automatic fare collection system;fault monitoring;evaluation model

0? 引? 言

目前的AFC系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)中，影響車站設(shè)備服務(wù)能力的主要因素是硬件模塊故障。設(shè)備發(fā)生故障后，由站務(wù)人員發(fā)現(xiàn)并通知維修人員，而維修人員往往是按區(qū)段分配，無(wú)法確保第一時(shí)間抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，從而影響車站整體運(yùn)營(yíng)效率的進(jìn)一步提升。及時(shí)獲取AFC系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備在全生命周期內(nèi)的服役能力并形成評(píng)價(jià)，可以提前進(jìn)行檢修、升級(jí)及維修策略優(yōu)化，進(jìn)而延長(zhǎng)AFC設(shè)備的整體服務(wù)周期，增強(qiáng)其整體服務(wù)能力。

本文重點(diǎn)研究AFC系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備整體服務(wù)能力的感知與評(píng)價(jià)方法，一方面對(duì)核心部件（如現(xiàn)金處理模塊、扇門模塊）高發(fā)故障點(diǎn)的狀態(tài)進(jìn)行細(xì)化與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、及時(shí)提供故障處理指引，另一方面利用AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)及歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，構(gòu)建關(guān)鍵設(shè)備整體服務(wù)能力的感知與評(píng)價(jià)模型，通過設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)在線感知設(shè)備服務(wù)能力，并開展預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)，最終進(jìn)行可視化展示，為下一步基于維修成本優(yōu)化的AFC關(guān)鍵部件新技術(shù)研究提供支撐條件。

基于以上思路，可以設(shè)計(jì)一套基于AFC關(guān)鍵設(shè)備服務(wù)能力檢測(cè)與評(píng)價(jià)的原型系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，系統(tǒng)包括以下子模塊：數(shù)據(jù)采集裝置、服務(wù)能力檢測(cè)與評(píng)價(jià)模塊、前端展示模塊以及第三方接入模塊。

1? 系統(tǒng)概述

服務(wù)能力檢測(cè)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集裝置、服務(wù)能力檢測(cè)與評(píng)價(jià)模塊、DB、第三方接入模塊以及前端展示模塊。與既有AFC站級(jí)系統(tǒng)（包括車站計(jì)算機(jī)SC、自動(dòng)檢票機(jī)GATE、自動(dòng)售票機(jī)TVM）的拓?fù)潢P(guān)系如圖1所示。

2? 數(shù)據(jù)采集裝置

本系統(tǒng)需要對(duì)對(duì)故障率較高的核心部件（如現(xiàn)金處理模塊、扇門模塊）的主要故障點(diǎn)的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，這就要求系統(tǒng)首先必須獲取來(lái)自AFC網(wǎng)絡(luò)（具體指本系統(tǒng)研究對(duì)象兩款整機(jī)、四款核心模塊）的原始數(shù)據(jù)，包括交易、狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

在目前地鐵AFC系統(tǒng)中，SC服務(wù)器上已經(jīng)具備了接收來(lái)自SLE的設(shè)備數(shù)據(jù)的功能，例如：紙幣模塊狀態(tài)、硬幣模塊狀態(tài)、讀卡器狀態(tài)、閘門狀態(tài)、單程票模塊狀態(tài)等，其中已經(jīng)包含了關(guān)鍵設(shè)備及模塊的故障，因此目前AFC系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)可以基本滿足本項(xiàng)目相關(guān)的數(shù)據(jù)需求，可以考慮直接獲取AFC系統(tǒng)中的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù)輸入，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)母袷教幚?，轉(zhuǎn)換為本系統(tǒng)要求的特定數(shù)據(jù)格式，以完成本項(xiàng)目中的AFC數(shù)據(jù)輸入功能。

本文對(duì)上述系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，使用一種新型的數(shù)據(jù)采集裝置，連接AFC系統(tǒng)與服務(wù)能力檢測(cè)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)，從AFC系統(tǒng)采集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后將數(shù)據(jù)輸入服務(wù)能力檢測(cè)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)。

AFC系統(tǒng)中設(shè)備狀態(tài)使用Socket的TCP/IP協(xié)議上傳到SC服務(wù)器，本項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)采集裝置安裝在與SLE同一網(wǎng)段的生產(chǎn)網(wǎng)，通過端口監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)抓取等技術(shù)，獲取SLE上傳給SC的數(shù)據(jù)，并將有效數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)能力檢測(cè)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)。如圖2所示。

3? 服務(wù)能力檢測(cè)與評(píng)價(jià)模塊

服務(wù)能力檢測(cè)與評(píng)價(jià)模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心，具體包括數(shù)據(jù)分析、能力評(píng)價(jià)等主要功能。

3.1? 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析功能用于得出服務(wù)能力的檢測(cè)與評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)，根據(jù)該數(shù)據(jù)與服務(wù)能力的正負(fù)相關(guān)性，可分為兩大類。其中正相關(guān)的數(shù)據(jù)類型主要為性能類的指標(biāo)，此類指標(biāo)數(shù)值越大越好;而負(fù)相關(guān)的數(shù)據(jù)類型主要為故障類指標(biāo)，此類指標(biāo)數(shù)值越小，說(shuō)明服務(wù)能力越強(qiáng)。如表1所示。

通過上文的描述，一方面，數(shù)據(jù)采集裝置可以搜集到SLE的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括故障數(shù)據(jù)和寄存器數(shù)據(jù)，比如上述關(guān)于模塊和整機(jī)設(shè)備的指標(biāo)，均可以通過SLE的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)直接獲取或間接計(jì)算得到。另一方面，一套基于兩款整機(jī)、四款核心模塊的服務(wù)能力檢測(cè)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)在上線初期，由于并未采集到足夠樣本的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，其評(píng)價(jià)基礎(chǔ)必須參考既有的AFC運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)。隨著地鐵線網(wǎng)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，運(yùn)營(yíng)單位積累了海量的AFC原始數(shù)據(jù)，包括整機(jī)和模塊的歷史故障情況、壽命情況等，在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，必須考慮如何將這些原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入，以形成后續(xù)搭建數(shù)據(jù)分析和評(píng)價(jià)模型的數(shù)據(jù)支撐。

3.2? 能力評(píng)價(jià)

上文中工作人員手工錄入的數(shù)據(jù)項(xiàng)，將作為系統(tǒng)上線初期對(duì)服務(wù)能力評(píng)價(jià)的依據(jù)。系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)采集裝置獲取或計(jì)算得到的單個(gè)模塊或設(shè)備的SLE數(shù)據(jù)，結(jié)合服務(wù)能力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)加以分析，得到單個(gè)模塊或設(shè)備在相應(yīng)維度上的能力評(píng)價(jià)。

對(duì)于各個(gè)評(píng)價(jià)維度，系統(tǒng)均按優(yōu)、良、中、差的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行能力檢測(cè)并評(píng)價(jià)。

系統(tǒng)允許對(duì)各個(gè)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值進(jìn)行調(diào)整。在上線初期，即缺省狀態(tài)下，正、負(fù)相關(guān)指標(biāo)（如上文所述，主要指衡量性能的指標(biāo)）的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

舉例來(lái)說(shuō)，如果根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)因設(shè)備故障導(dǎo)致的暫停服務(wù)時(shí)間這一指標(biāo)來(lái)進(jìn)行能力評(píng)價(jià)，首先根據(jù)歷史數(shù)據(jù)形成平均值（上線初期手工錄入），處于平均值±5%之間的范圍可判定為“中”等級(jí)，故障時(shí)間大于平均值+5%的范圍可判定為“差”等級(jí)，故障時(shí)間位于平均值-15～-5%的范圍可判定為“良”等級(jí)。

類似的，如果根據(jù)高峰時(shí)段每15分鐘售票數(shù)這一指標(biāo)來(lái)進(jìn)行能力評(píng)價(jià)，首先根據(jù)歷史數(shù)據(jù)形成平均值，處于平均值±5%之間的范圍可判定為“中”，售票數(shù)小于平均值-5%的范圍可判定為“差”，處于平均值+5%～+15%的范圍可判定為“良”。

每個(gè)模塊或整機(jī)設(shè)備，針對(duì)上述不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)均可形成相應(yīng)的等級(jí)評(píng)價(jià)，工作人員可重點(diǎn)關(guān)注評(píng)價(jià)等級(jí)為差的指標(biāo)項(xiàng)，針對(duì)性地進(jìn)行檢查和改善。

此外，本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)并非一成不變的。上線初期由于系統(tǒng)缺少足夠的樣本數(shù)據(jù)，主要依賴于工作人員對(duì)于歷史運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的分析（通常是第三方系統(tǒng)形成的數(shù)據(jù)，或者手工統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)），隨著本系統(tǒng)的運(yùn)行和數(shù)據(jù)采集，可以結(jié)合實(shí)際運(yùn)行中采集到的數(shù)據(jù)，形成動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的平均值，對(duì)既有評(píng)價(jià)指標(biāo)提出修訂建議。此項(xiàng)功能可設(shè)置為自動(dòng)生效或提示性建議（工作人員手動(dòng)設(shè)置生效）。

上述能力評(píng)價(jià)主要針對(duì)單個(gè)模塊或整機(jī)設(shè)備，在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，現(xiàn)場(chǎng)工作人員關(guān)注的不僅是單個(gè)模塊或設(shè)備本身，而是各出入口成組設(shè)備的使用情況，因此，本系統(tǒng)也支持對(duì)成組設(shè)備進(jìn)行能力評(píng)價(jià)。

原則上，對(duì)成組設(shè)備的能力評(píng)價(jià)仍然依賴于組內(nèi)各單臺(tái)設(shè)備的能力現(xiàn)狀，將組內(nèi)各單臺(tái)設(shè)備的性能指標(biāo)形成總數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，再結(jié)合故障設(shè)備的比例，來(lái)評(píng)判該組的整體服務(wù)能力。

4? 前端展示模塊

展示模塊，顧名思義，就是將當(dāng)前設(shè)備、模塊的服務(wù)狀態(tài)及能力評(píng)價(jià)以可視化的方式顯示出來(lái)?？刹捎弥髁鞯腂ootstrap+jQuery+ECharts框架，提供簡(jiǎn)潔、直觀的圖形化界面，以期在交互體驗(yàn)上滿足用戶的需求。

系統(tǒng)提供按模塊、按設(shè)備、按組等方式查詢能力狀態(tài)數(shù)據(jù)的功能，能將特定時(shí)間段的數(shù)據(jù)以折線圖、柱狀圖等方式顯示，展示能力狀態(tài)的變化趨勢(shì)。

5? 第三方接入模塊

本系統(tǒng)通過對(duì)車站SLE狀態(tài)的獲取和分析，形成服務(wù)能力評(píng)價(jià)，并可按約定好的協(xié)議發(fā)送至第三方系統(tǒng)，如AFC系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備維修管理平臺(tái)。相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)和能力評(píng)價(jià)，可作為AFC關(guān)鍵設(shè)備維修知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件平臺(tái)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)輸入，協(xié)助該平臺(tái)進(jìn)行AFC關(guān)鍵設(shè)備的維修行為分析，提高維修策略的適應(yīng)性，最終達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)維修成本、提高AFC系統(tǒng)能力的整體目標(biāo)。

6? 結(jié)? 論

本文根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出一個(gè)針對(duì)AFC系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備服務(wù)能力感知與評(píng)價(jià)的方法，并基于該方法設(shè)計(jì)了一套AFC關(guān)鍵設(shè)備服務(wù)能力檢測(cè)與評(píng)價(jià)的原型系統(tǒng)。

該方法涵蓋了多個(gè)環(huán)節(jié)，包括對(duì)核心部件高發(fā)故障的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、利用AFC歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建關(guān)鍵設(shè)備的能力感知與評(píng)價(jià)模型、根據(jù)設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)預(yù)測(cè)設(shè)備能力并進(jìn)行可視化展示等環(huán)節(jié)，各個(gè)環(huán)節(jié)循序漸進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣;此外，該方法貼近真實(shí)的車站運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景，且有原型系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，因而其成果具有完整性和較高的可信性。

同時(shí)，該方法的研究也為下一步基于維修成本優(yōu)化的AFC關(guān)鍵部件新技術(shù)研究提供了有效的支撐條件，進(jìn)而有助于實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)成本的優(yōu)化和服務(wù)能力的提升。

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作者簡(jiǎn)介：張應(yīng)釗（1982-），男，漢族，廣東惠來(lái)人，就職于AFC開發(fā)四部，經(jīng)理，高級(jí)工程師，2003年畢業(yè)于廣東工業(yè)大學(xué)，工學(xué)學(xué)士，研究方向：軟件開發(fā)。