西安地鐵線網AFC系統架構設計探討

呂 毅

（西安市地下鐵道有限責任公司，西安 710016）

為緩解交通擁堵、拓展城市空間結構，西安加快了地鐵建設步伐。依據西安地鐵建設規劃，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4號、5號、6號線，到2018年西安主城區地鐵線網將基本建成，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[1～2]。

自動售檢票（Automatic Fare Collection，AFC）作為一個與乘客有密切聯系的窗口，是實現地鐵售票、檢票、收費、統計、清分、管理等全過程的自動化系統，是一個復雜的綜合業務處理系統，是地鐵線網化運營管理的基礎，其建設要求高，所涉及的問題較多、也較為復雜，需結合實際情況進行認真分析與研究[3]。在西安地鐵建設初期，線網規模尚未形成的情況下，本著經濟、實用的原則，1號、2號線AFC系統采用了構建小清分系統的建設模式，即在2號線線路中心配置小清分系統，1號線線路中心接入小清分系統，小清分系統承擔著1號、2號線的數據清分、收益統計、運營管理以及與西安城市一卡通的清算對賬；大的線網清分中心將與3號線同期實施[4]。現有1號、2號線AFC系統架構圖如圖1所示，其中1號、2號線的差別就是小清分系統的配置，兩條線的線路中心均采用了核心數據庫服務器集群配置方案，所有網絡設備均進行冗余設計，保證了系統的穩定運行。

為適應西安地鐵的建設步伐，AFC系統面臨著線網化建設的嚴峻挑戰，需由單一線路建設模式轉為線網建設模式，從線網的角度綜合考慮系統的建設實施，系統架構的規劃與設計需滿足于線網運營管理的要求。

1 傳統AFC系統架構設計所存在的問題

圖1 西安地鐵1、2號線AFC系統架構圖

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

（1）單線建設成本較高，多線同期實施難度較大。

（2）運營管理模式單一，不能適應管理組織結構的靈活調整。

（3）系統管理及維護成本較高，且效率低下。

（4）難以根據業務發展的需求進行更加合理的資源整合與共享。

系統架構的規劃與設計對整個線網AFC系統的建設起著重要的引導性和決定性作用。因此，在對AFC系統進行線網化建設時，有必要結合西安地鐵線網建設進程、運營管理需求等多方面因素，對線網AFC系統架構進行合理規劃與設計，以適應線網建設要求。

2 線網AFC系統架構分析

2.1 各地AFC系統建設狀況

為了實現資源共享以及集約化管理，北京地鐵采用了多線共用AFC系統線路中心的建設模式，即將多個線路AFC中央系統資源進行集合，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，降低了系統建設及運營維護成本[6]。南京地鐵在北京地鐵的基礎上，提出了區域線路中心的建設模式，即以區域作為建設管理單位，區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]，從而有利于系統設備的日常管理和維護保養。

西安地鐵正處于線網建設初期，AFC標準體系正在建設中，各類標準和技術規范正在逐步完善，因此多線共用AFC系統線路中心的建設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系統架構

依據西安地鐵現有的建設模式，建設管理的基本單元是線路，各線路會由不同的系統集成商負責實施，采用不同的設計方案及技術路線；同時，在西安地鐵的建設規劃中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，在構建西安地鐵線網AFC系統架構時可采用區域線路中心的建設模式，在原有五層系統架構的基礎上增加區域線路中心層，將1號、2號、3號線整合接入一個區域線路中心，4號、5號、6號線接入一個區域線路中心，后續建設線路可根據建設時序、物理位置以及運營管理組織架構接入不同的區域線路中心，并將所有區域線路中心接入統一的線網清分中心，其系統架構圖如圖2所示。

圖2 基于區域線路中心的線網AFC系統架構

在基于區域線路中心的線網AFC系統架構中，區域線路中心成為線路運營管理的組織機構，可分區域整合線路資源，合理調配使用，有利于線網清分中心對各線路的協調管理。所涉及核心問題就是線網清分中心、區域線路中心以及線路中心的功能定位。

2.3 各中心的關系

線網清分中心依然是線網統一的數據中心、清算對賬中心及運營管理中心，負責與西安城市一卡通以及地鐵網內各區域線路中心或各線路間的清算對帳、地鐵各類票卡的統一發行及管理、線網數據和參數的管理以及線網內各線路運營模式的統一。

2.4 各區域線路中心的責任

區域線路中心是AFC區域管理中心，負責幾條線路的接入管理，負責接收線網清分中心下發的參數及命令，并下發至線路中心；同時，匯總線路中心上送的交易數據，并上傳至線網清分中心；并作為所管理線路中心的上位系統接收線網清分中心的對賬文件，進行清算對賬，以及監控所接入線路的系統運行狀況。線路中心的功能就相對簡單一些，主要是負責各類數據的上送與下發，起著數據匯聚點的作用。

在這種建設模式下，雖然增加系統架構邏輯層次，但可有效地降低線路中心的建設成本，并可依據線網運營組織架構的定義對線路管理進行靈活調整，可在有效地管理范圍內對數據、參數、票卡、設備、人員等資源進行合理配置及按需調配，避免了線網管理面太大效率低下等問題，有利于系統的維護與使用，實現了資源的有效整合與共享。

3 相關建議及注意事項

構建基于區域線路中心的線網AFC系統架構符合西安地鐵線網結構要求，具有重要應用價值。區域線路中心的引入，改變了傳統AFC系統的設計模式，解決了線網AFC系統建設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，并在兼容已有建設成果的基礎上不斷加以調整和完善。

3.1 功能劃分

引入區域線路中心的概念后，線網AFC系統結構由5層調整至6層，對線路中心的影響較大，需重新對原有的線網清分中心、線路中心進行職能定位，進一步明確線網清分中心與區域線路中心、區域線路中心與線路中心的功能劃分，理清各結構層次間的協作關系，進一步明確各層所應承擔的功能，從而提高系統的穩定性和運行效率。

3.2 標準化建設

由于系統結構的調整，對于AFC標準化建設的要求將更加明確，區域線路中心的接入規則、數據傳輸協議等需提前進行標準化建設，建立兼容性強、靈活性好、可靠性高的技術實施規范。

3.3 滿足線網化運營管理要求

區域線路中心的設置需與線網運營管理組織架構相協調，系統功能的實現需與運營業務處理流程相匹配，只有在此基礎上才能體現設置區域線路中心的優勢，資源的整合與共享才能更加合理有效。

3.4 已有建設成果的繼承

目前，西安地鐵已建成2號線AFC系統和小清分系統，1號線AFC系統正在建設實施，將于2013年9月建成。為了保證建設的延續性，使得后期建設是完全建立在已有建設成果之上，最大程度的降低對已有系統的影響，確保系統建設質量及進度，線網AFC系統架構的進一步細化以及區域線路中心的建設實施應盡量參考已有系統的相關技術文檔，避免對已運行系統的大規模改造，并最大程度的降低對原始數據和參數結構的改動。

4 結束語

隨著西安地鐵建設步伐的加快，作為地鐵運營管理的核心系統，線網AFC系統的建設是一項復雜而艱巨的系統工程，系統架構的規劃與設計對于整個線網AFC系統的建設起著至關重要的作用，這也是地鐵線網化運營的基礎。本文在對西安地鐵AFC系統建設概況總結分析的基礎上，參考了其它城市建設經驗，對西安地鐵線網AFC系統架構的規劃與設計進行了探討，提出了構建基于區域線路中心的線網AFC系統架構的設計思路，以期為后續建設工作的順利展開提供可供參考的技術方案。

[1] 西安市地下鐵道有限責任公司，中鐵第一勘察設計院.西安市城市快速軌道交通線網規劃[R] .西安：西安市地下鐵道有限責任公司，中鐵第一勘察設計院. 2005.

[2] 西安市地下鐵道有限責任公司，中鐵第一勘察設計院.西安市城市快速軌道交通建設規劃調整[R] .西安：西安市地下鐵道有限責任公司，中鐵第一勘察設計院. 2009.

[3] 于江波，王浙君．AFC系統標準化建設的技術探討[J] ．現代城市軌道交通，2012（1）：4-7．

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

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

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

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

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