北京軌道交通AFC2.0智慧票務(wù)系統(tǒng)研究

帥國瑩，張 莉，成永彬，陳少創(chuàng)

（北京軌道交通路網(wǎng)管理有限公司，北京 100101）

1 北京軌道交通AFC系統(tǒng)現(xiàn)狀及問題

1.1 AFC系統(tǒng)建設(shè)情況

北京軌道交通AFC系統(tǒng)建設(shè)從2006年引進日本、韓國、法國、澳大利亞廠商的系統(tǒng)、設(shè)備，到逐漸實現(xiàn)系統(tǒng)、設(shè)備的國產(chǎn)化，到2017年全網(wǎng)實現(xiàn)AFC系統(tǒng)、設(shè)備的標準化，再到2018年實現(xiàn)二維碼過閘，整個系統(tǒng)的建設(shè)是一個逐步發(fā)展和完善的過程。

北京軌道交通AFC系統(tǒng)的建設(shè)可分為3大建設(shè)階段。

第一階段在2013年前，建設(shè)標準采用《ACC/AFC系統(tǒng)業(yè)務(wù)規(guī)則和技術(shù)規(guī)范》《AFC系統(tǒng)設(shè)計與實施規(guī)范》，統(tǒng)一標準讀寫器，實現(xiàn)全網(wǎng)互聯(lián)互通。

第二階段是2014～2015年，完成北京市軌道交通AFC技術(shù)改造一期工程，執(zhí)行新票價方案，實現(xiàn)計程計時票制及累計積分優(yōu)惠功能。

第三階段是2015～2018年，完成北京市軌道交通AFC技術(shù)改造二期工程，建成AFC監(jiān)視中心；建成運營公司MLC（II）系統(tǒng)。實現(xiàn)AFC系統(tǒng)全網(wǎng)SC系統(tǒng)軟件和終端設(shè)備軟件的標準化；實現(xiàn)一卡通低峰優(yōu)惠和一卡通累積積分轉(zhuǎn)移；實現(xiàn)交通部互通卡購票、充值、進站、出站、補票等業(yè)務(wù)；實現(xiàn)身高1.3 m以下兒童免費過閘；實現(xiàn)對全網(wǎng)AFC終端設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視。

另外，2018年后，北京如易行科技有限公司在公有云的基礎(chǔ)上單獨建設(shè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺，全網(wǎng)AFC系統(tǒng)各層級同步進行改造，逐步在全網(wǎng)范圍內(nèi)實現(xiàn)電子支付（微信、支付寶、銀聯(lián)云閃付、數(shù)字人民幣）和二維碼過閘。

目前，北京市軌道交通票務(wù)系統(tǒng)由AFC系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)兩部分組成，其中AFC系統(tǒng)由1個監(jiān)視中心系統(tǒng)、1個清分系統(tǒng)、5個線路中心系統(tǒng)、400多個車站中心系統(tǒng)和約18 000多臺終端設(shè)備組成；互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)由互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺、互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)交換平臺和車站認證系統(tǒng)組成。

1.2 既有AFC系統(tǒng)目前尚存在的問題

北京市軌道交通2006年引進國外AFC系統(tǒng)，從初期的單線設(shè)置線路中心系統(tǒng)到引領(lǐng)全國建設(shè)熱潮的多線路共用線路中心系統(tǒng)；從封閉的傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)到AFC系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)共存；從單一的IC過閘到支持NFC手機、電子二維碼、人體生物特征識別過閘；從單一的現(xiàn)金支付到實現(xiàn)微信、支付寶、銀聯(lián)云閃付、數(shù)字人民幣等電子支付；率先實現(xiàn)全網(wǎng)車站系統(tǒng)和AFC終端設(shè)備軟件的標準化，并完成軌道交通AFC監(jiān)視中心系統(tǒng)的建設(shè)。以上變化體現(xiàn)了北京軌道交通管理者和建設(shè)者的智慧，起到了科技引領(lǐng)作用。

目前，北京市軌道交通AFC系統(tǒng)的運營管理水平和技術(shù)水平均已達到國際、國內(nèi)領(lǐng)先水平，但AFC系統(tǒng)經(jīng)過多次“打補丁式”的改造和升級，不可避免地會出現(xiàn)一些問題，不利于未來軌道交通智慧化的發(fā)展。

1.2.1 AFC系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)分離，新增業(yè)務(wù)難度高、工作量大

AFC后臺系統(tǒng)的主要功能定位是承擔實體卡等傳統(tǒng)票務(wù)業(yè)務(wù)處理工作，互聯(lián)網(wǎng)平臺的主要功能定位是承擔互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)業(yè)務(wù)處理工作。AFC系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)平臺兩套系統(tǒng)共用AFC系統(tǒng)建設(shè)的終端設(shè)備。現(xiàn)有AFC終端設(shè)備是在滿足傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能基礎(chǔ)上逐步擴展物聯(lián)網(wǎng)票務(wù)功能，從而實現(xiàn)對傳統(tǒng)實體卡業(yè)務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的雙重支持。

AFC系統(tǒng)的架構(gòu)是基于20世紀90年代末和21世紀初的技術(shù)條件進行設(shè)計的，票務(wù)服務(wù)和系統(tǒng)功能以脫機為主、聯(lián)機為輔；而互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)的票務(wù)服務(wù)和系統(tǒng)功能則以實時聯(lián)機驗證為主、脫機為輔。AFC系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸和檢驗的實時性要求沖突。由于互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)沒有專用的終端設(shè)備，而是在AFC終端設(shè)備傳統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上疊加互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)的相關(guān)功能，這種技術(shù)路線沖突的問題，造成傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)在應(yīng)對互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)服務(wù)需求時，終端設(shè)備軟件實現(xiàn)復(fù)雜，修改和調(diào)整難度大。每次終端設(shè)備的功能調(diào)整都需要對AFC系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用軟件進行升級，并進行大量的功能測試，稍有不慎將可能給AFC系統(tǒng)引入一定的安全隱患。

從北京軌道交通既有票務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)可以看出，AFC系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)平臺系統(tǒng)的架構(gòu)基本類似，均可分為車站級、線路級和路網(wǎng)級，兩個系統(tǒng)獨立建設(shè)、獨立運營管理，這種多系統(tǒng)獨立建設(shè)、打補丁的建設(shè)方式，造成整個票務(wù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流向復(fù)雜、功能設(shè)置分散、內(nèi)部接口眾多，任何票務(wù)業(yè)務(wù)的修改或新增都需要AFC系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)平臺系統(tǒng)的同步開發(fā)、測試和升級，導(dǎo)致新開線路或新增業(yè)務(wù)時工作量大、周期長、投資高，出現(xiàn)問題的幾率大，容易引發(fā)不可預(yù)知的故障。

1.2.2 系統(tǒng)層級多、數(shù)據(jù)分散，不滿足軌道交通智慧化發(fā)展的要求

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的進一步普及和社會經(jīng)濟不斷的發(fā)展，出行總量持續(xù)增加，交通需求從“走得了”逐步演化為“走得好”，人民群眾對城市軌道交通安全、高效、舒適、經(jīng)濟多樣化的要求越來越高，單純的安全可達、方便快捷已難以滿足地鐵出行需求，出行品質(zhì)正成為乘客關(guān)注的重點。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的進一步普及和發(fā)展，軌道交通的票務(wù)服務(wù)已從單一的傳統(tǒng)IC卡轉(zhuǎn)變?yōu)閭鹘y(tǒng)IC卡+互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)。服務(wù)模式也從“我們給什么，乘客用什么”轉(zhuǎn)變?yōu)椤俺丝托枰裁?，我們提供什么”?/p>

傳統(tǒng)的AFC系統(tǒng)是根據(jù)各級企業(yè)的運營管理體制需求建設(shè)的，由監(jiān)視中心、清算系統(tǒng)、線路中心系統(tǒng)、車站中心系統(tǒng)、終端設(shè)備5層架構(gòu)組成，能滿足各企業(yè)日常的運營管理的需要，但隨著北京市軌道交通的線路逐漸增多和新業(yè)務(wù)不斷增加，這種多層級系統(tǒng)的缺點也逐漸顯現(xiàn)。

1.2.3 互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)全部承載于公網(wǎng)平臺，存在一定的信息安全風險

隨著二維碼技術(shù)的發(fā)展和普及，2018年北京市軌道交通完成互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)建設(shè)。建設(shè)初期，由于無法預(yù)估使用互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)的客戶量和服務(wù)量，為降低系統(tǒng)建設(shè)投資，將互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)架設(shè)于公網(wǎng)平臺上。隨著政府和乘客對信息安全的關(guān)注程度提高、二維碼業(yè)務(wù)爆發(fā)式增長和人體生物特征識別過閘業(yè)務(wù)興起，繼續(xù)將所有互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)放置到公網(wǎng)平臺上，一旦發(fā)生信息泄露，造成的社會影響不可估量。

因此，從提升運營安全、信息安全管控等角度出發(fā)，也亟需將互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)轉(zhuǎn)移至北京市軌道私有云，在公網(wǎng)平臺僅保留必要的客戶管理功能。

2 AFC2.0智慧票務(wù)系統(tǒng)研究目標

隨著乘客對地鐵出行智慧化要求的提高，AFC系統(tǒng)也需要不斷變革。乘客由原來的紙票乘車，到使用實體卡乘車，到使用二維碼乘車，隨著社會的發(fā)展和老百姓的需要，未來AFC系統(tǒng)需要滿足乘客的刷臉乘車、電子身份證乘車等需求。為快速滿足乘客需要，AFC系統(tǒng)需由原來的各層系統(tǒng)更改程序來實現(xiàn)功能進而提供服務(wù)的方式，改變?yōu)橛芍行奶峁┓?wù)規(guī)則，系統(tǒng)設(shè)備自動識別并提供服務(wù)的方式。提高系統(tǒng)的自我適應(yīng)和調(diào)整的能力，減少投資成本，提高服務(wù)效率。

AFC2.0智慧票務(wù)系統(tǒng)研究目標，是將AFC傳統(tǒng)票務(wù)業(yè)務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)業(yè)務(wù)融合，重點考慮未來AFC智能化管控需求，采用云計算技術(shù)架構(gòu)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析、人工智能技術(shù)，構(gòu)建一體化、數(shù)字化、智能化的AFC2.0智慧票務(wù)系統(tǒng)。

3 AFC2.0智慧票務(wù)系統(tǒng)研究內(nèi)容

研究傳統(tǒng)票務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)格式，服務(wù)功能和服務(wù)部署方式，進行統(tǒng)一設(shè)計。

研究AFC2.0云平臺結(jié)構(gòu)，將目前互聯(lián)服務(wù)平臺預(yù)付費系統(tǒng)、后付費系統(tǒng)、非現(xiàn)金支付系統(tǒng)、電子發(fā)票系統(tǒng)、億通行APP后臺系統(tǒng)、一碼通系統(tǒng)、SC系統(tǒng)、MLC系統(tǒng)等服務(wù)系統(tǒng)進行遷移，建設(shè)智慧票務(wù)系統(tǒng)，與ACC系統(tǒng)通過接口連接進行票務(wù)數(shù)據(jù)交互。

研究智慧票務(wù)平臺在AFC2.0系統(tǒng)內(nèi)的部署，所有應(yīng)用都采用多點部署方式，防止單點故障造成系統(tǒng)服務(wù)中斷，系統(tǒng)每一種應(yīng)用服務(wù)部署的數(shù)量根據(jù)數(shù)據(jù)量和處理性能的要求，進行彈性部署，但每種應(yīng)用至少部署在兩臺服務(wù)器上，保證高可用性。

研究智慧票務(wù)平臺與內(nèi)部和外部的接口，通過云中心系統(tǒng)統(tǒng)一的接口服務(wù)集群，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)交換，包括對內(nèi)其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，如ACC系統(tǒng)接口、大數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)接口等；對外部的一卡通接口，第三方支付接口等；保證互聯(lián)網(wǎng)的安全接入，支撐億通行APP，為乘客提供移動售檢票服務(wù)。

研究智慧票務(wù)平臺多元化票務(wù)體系的完善，基于用戶賬戶體系，豐富票務(wù)介質(zhì)，如人臉、NFC等；大數(shù)據(jù)分析下，不同乘客，不同線路，月票、季票、次票等個人定制化票務(wù)服務(wù)，既滿足乘客定制化出行需求，又能幫助空閑運力轉(zhuǎn)化為票務(wù)收入；推出標準化線上票務(wù)服務(wù)產(chǎn)品，可實現(xiàn)票務(wù)服務(wù)標準輸出；以地鐵為城市服務(wù)主干網(wǎng)，打通航空，鐵路、出租等周邊交通場景，實現(xiàn)跨場景票務(wù)服務(wù)；將生活服務(wù)和地鐵票服務(wù)打通，使生活服務(wù)的優(yōu)惠措施與乘車費用支付融合掛鉤，實現(xiàn)乘客乘車優(yōu)惠與生活服務(wù)商業(yè)化場景的融合發(fā)展。

4 AFC2.0智慧票務(wù)系統(tǒng)研究路線

4.1 票務(wù)系統(tǒng)融合

研究目前傳統(tǒng)票務(wù)系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式的差異，詳細分析各基本數(shù)據(jù)的需求，統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，形成智慧票務(wù)系統(tǒng)標準數(shù)據(jù)源。

研究目前傳統(tǒng)票務(wù)系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)的服務(wù)分類、服務(wù)功能，歸納相同功能的服務(wù)，進行服務(wù)的融合。

研究目前傳統(tǒng)票務(wù)系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用部署架構(gòu)，基于云平臺的技術(shù)，將兩個系統(tǒng)的應(yīng)用部署方式及應(yīng)用類型統(tǒng)一，完成系統(tǒng)架構(gòu)的融合。

研究目前傳統(tǒng)票務(wù)系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)的系統(tǒng)功能設(shè)計，統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)備管理功能、客流管理功能、票卡管理功能、應(yīng)急管理功能、客戶服務(wù)功能、票務(wù)服務(wù)功能、運營管理功能等系統(tǒng)功能，完成系統(tǒng)功能的融合。

研究目前傳統(tǒng)票務(wù)系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)的接口設(shè)計，統(tǒng)一規(guī)劃智慧票務(wù)平臺的內(nèi)部和外部接口，實現(xiàn)接口標準統(tǒng)一。

4.2 智慧票務(wù)多元化服務(wù)

運用大數(shù)據(jù)分析，研究乘客畫像的建立，包括數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)標簽的建立、數(shù)據(jù)標簽的更新等，根據(jù)乘客畫像數(shù)據(jù)，為乘客自動匹配最便捷、最優(yōu)惠的票務(wù)服務(wù)。

通過需求調(diào)研，進行乘客期望的多元化票務(wù)服務(wù)研究，并通過乘客畫像數(shù)據(jù)和票務(wù)數(shù)據(jù)，分析新業(yè)務(wù)上線后的受益人群范圍，預(yù)測受眾群體及新業(yè)務(wù)上線的使用量，為業(yè)務(wù)上線的研判提供更多的數(shù)據(jù)支撐。

通過調(diào)研其他軌道交通城市的現(xiàn)狀和相關(guān)文獻查閱，研究未來更適應(yīng)地鐵場景的票務(wù)媒介，結(jié)合多元化票務(wù)服務(wù)，帶來更便利、更高效的出行體驗。

研究航空、公交車、出租車等市內(nèi)交通場景的特點，結(jié)合軌道交通場景的特點，推出跨場景的票務(wù)服務(wù)。研究圍繞軌道交通覆蓋范圍內(nèi)的其他生活場景，將生活服務(wù)與乘車服務(wù)有機結(jié)合，實現(xiàn)跨場景的服務(wù)融合。

5 AFC2.0智慧票務(wù)系統(tǒng)

5.1 系統(tǒng)架構(gòu)

智慧票務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)分為4層，如圖1所示，包括數(shù)據(jù)接入層、數(shù)據(jù)層、計算服務(wù)層和應(yīng)用展現(xiàn)示層。

5.1.1 數(shù)據(jù)接入層

數(shù)據(jù)接入層實現(xiàn)中心系統(tǒng)與終端設(shè)備的數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)對終端系統(tǒng)的控制和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的采集。系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口包括內(nèi)部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口和與外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口。

5.1.2 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)兩大部分。生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括設(shè)備、交易、支付等支撐AFC日常業(yè)務(wù)運行的當前階段的數(shù)據(jù)；歷史數(shù)據(jù)則包括較長時間的業(yè)務(wù)歷史數(shù)據(jù)，用于AFC業(yè)務(wù)大數(shù)據(jù)分析，這些數(shù)據(jù)至少應(yīng)該保留3年。

5.1.3 計算服務(wù)層

計算服務(wù)層包括AFC業(yè)務(wù)服務(wù)、實時計算平臺、智能數(shù)據(jù)平臺和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺4個部分。

1）AFC業(yè)務(wù)服務(wù)為設(shè)備管理、客流監(jiān)視、票卡管理等各項AFC業(yè)務(wù)提供后臺服務(wù)支撐，實現(xiàn)這些業(yè)務(wù)流程的管理功能和信息查詢統(tǒng)計。

2）實時計算平臺提供實時計算服務(wù)，通過對從設(shè)備上傳的交易、狀態(tài)數(shù)據(jù)的實時處理和計算，為AFC即時業(yè)務(wù)統(tǒng)計、大屏幕監(jiān)視等業(yè)務(wù)需求提供設(shè)備故障告警、實時客流、動態(tài)票卡庫存等實時數(shù)據(jù)支持。

3）智能數(shù)據(jù)平臺通過對設(shè)備使用、故障、客流、乘客記錄等長時間歷史數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析，對設(shè)備故障規(guī)律、設(shè)備使用規(guī)律、客流規(guī)律、乘客風險等進行數(shù)據(jù)挖掘，支撐AFC設(shè)備智能化管控、智能化維修，以及智能化乘客服務(wù)。

4）互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺提供互聯(lián)網(wǎng)APP用戶管理、支付服務(wù)、客戶服務(wù)、發(fā)票管理等后臺服務(wù)，為手機APP乘客提供后臺服務(wù)支撐。

5.1.4 業(yè)務(wù)展現(xiàn)層

業(yè)務(wù)展現(xiàn)層主要是通過工作站、移動終端為內(nèi)部管理客戶提供客流監(jiān)視、設(shè)備管理、票卡管理、設(shè)備智能管控等業(yè)務(wù)管理界面，通過大屏幕提供集中監(jiān)視大屏幕顯示功能，通過手機端億通行APP為乘客提供互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)服務(wù)。

5.2 內(nèi)外部接口

搭建專用接口服務(wù)，統(tǒng)一進行內(nèi)部接口和外部接口的對接，根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)的特點，通過FTP，MQ，Socket等方式進行數(shù)據(jù)交互，規(guī)范數(shù)據(jù)接口的對接工作，減少系統(tǒng)的復(fù)雜性。改變原來因建設(shè)時期不同，傳統(tǒng)票務(wù)系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)各自進行內(nèi)外部數(shù)據(jù)接口對接的現(xiàn)象。

5.3 多元化票務(wù)服務(wù)

按照現(xiàn)有的數(shù)據(jù)格式內(nèi)容，對原始數(shù)據(jù)進行采集、存儲。通過對采集到的數(shù)據(jù)進行清洗，結(jié)合地鐵乘車的業(yè)務(wù)場景，給乘客賬戶粘貼不同的標簽，如常用站點、通勤站點、上/下班時間、居住區(qū)域等。用豐富的標簽構(gòu)建精準的乘客畫像，根據(jù)乘客的乘車習(xí)慣，給乘客推薦更優(yōu)惠便捷的乘車方案。若乘客每月乘坐機場線次數(shù)大于10次，則給乘客推薦機場線計次票，10次即可省50元，且用的次數(shù)越多省的越多。

用戶畫像的完善可給運營管理人員提供更多的票務(wù)分析規(guī)劃依據(jù)，根據(jù)乘客的乘車規(guī)律，推出適合大部分乘客的乘車方案，實現(xiàn)“乘客需要什么，我們提供什么”。

6 結(jié)論與展望

隨著城市規(guī)模不斷擴大，軌道交通線路不斷擴展，軌道交通影響人群越來越廣，人們對軌道交通整體服務(wù)水平的要求也更高。在這個發(fā)展背景下，城市軌道交通建設(shè)必須與時俱進。

智慧票務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)，能提高票務(wù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性，提高AFC系統(tǒng)對未來增加新業(yè)務(wù)的適應(yīng)性，滿足人民對多樣化、個性化的美好出行的向往，提升乘客對乘坐軌道交通體驗的滿意度。