基于智慧地鐵視角的廣州地鐵AFC系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

羅 慧 梁 笛

(廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司， 510010， 廣州∥第一作者，高級(jí)工程師)

“十三五”時(shí)期全球信息技術(shù)革命持續(xù)迅猛發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng) +”和大數(shù)據(jù)技術(shù)上升為國(guó)家戰(zhàn)略，互聯(lián)網(wǎng)已成為交通運(yùn)輸行業(yè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，智慧化也成為了交通運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)轉(zhuǎn)變的顯著特征。智慧地鐵的核心是在價(jià)值鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)中都要從“以用戶為中心”的角度來(lái)考慮問(wèn)題，滿足各類用戶的功能需求，實(shí)現(xiàn)企業(yè)發(fā)展目標(biāo)。通過(guò)建立智慧的地鐵綜合業(yè)務(wù)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)針對(duì)不同人員的應(yīng)用系統(tǒng)，可達(dá)到建成“高效、環(huán)保、安全、舒適、先進(jìn)”智慧地鐵的目標(biāo)。

截至2018年12月28日，廣州地鐵運(yùn)營(yíng)線網(wǎng)總長(zhǎng)度為477.7 km，共有14條運(yùn)營(yíng)線路、257座車站。其線網(wǎng)總長(zhǎng)度居中國(guó)第三、世界前十，線網(wǎng)的單日最高客運(yùn)量超過(guò)1 000萬(wàn)人次。按照建設(shè)計(jì)劃，廣州地鐵運(yùn)營(yíng)線網(wǎng)總長(zhǎng)度在2020年達(dá)到600 km的基礎(chǔ)上，2023年將達(dá)到800 km， 2025年將達(dá)到1 000 km。隨著線網(wǎng)的持續(xù)快速擴(kuò)張，廣州地鐵將進(jìn)一步整合企業(yè)內(nèi)部的優(yōu)勢(shì)資源。新一輪建設(shè)線路的技術(shù)方案在未來(lái)應(yīng)有足夠的先進(jìn)性，以提升企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，發(fā)揮企業(yè)在行業(yè)中的引領(lǐng)作用。

自動(dòng)售檢票(AFC)系統(tǒng)是城市軌道交通中與乘客接觸最為緊密的系統(tǒng)。廣州地鐵積極引入了云計(jì)算、人工智能、“互聯(lián)網(wǎng)+”等新技術(shù)，致力于打造智慧型的AFC系統(tǒng)。AFC系統(tǒng)的線網(wǎng)相關(guān)性較大，其系統(tǒng)總體架構(gòu)的設(shè)計(jì)是整個(gè)AFC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，本文著重對(duì)此展開(kāi)研究分析。

1 既有AFC架構(gòu)及服務(wù)模式

1.1 AFC系統(tǒng)架構(gòu)及服務(wù)模式現(xiàn)狀分析

廣州地鐵既有線路AFC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)均按五層架構(gòu)搭建，每一層次都具有比較完整的獨(dú)立子系統(tǒng)。AFC系統(tǒng)各層級(jí)逐級(jí)管理、各司其職，能在一定條件下獨(dú)立完成該層級(jí)子系統(tǒng)及其設(shè)備的運(yùn)營(yíng)管理和控制工作，這對(duì)于系統(tǒng)的快速建設(shè)和部署有很大的幫助。但是，隨著路網(wǎng)規(guī)模和業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)大以及新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，五層架構(gòu)體系呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)多層處理，以及存儲(chǔ)、擴(kuò)展性不強(qiáng)等不足。

在服務(wù)模式方面，廣州地鐵既有線路普遍采用人工客服方式，站務(wù)或票務(wù)人員主要通過(guò)語(yǔ)言對(duì)話交互方式為乘客提供服務(wù)。隨著信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，乘客對(duì)綜合服務(wù)有更高的需求，期待得到更人性化的乘坐服務(wù)、更便捷的商業(yè)服務(wù)、更全面的延伸服務(wù)。

1.2 線網(wǎng)清分系統(tǒng)架構(gòu)演變

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的提升，以及云計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展，使得城市軌道交通線網(wǎng)的AFC系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)集中管理和架構(gòu)簡(jiǎn)化成為了可能。

廣州地鐵結(jié)合實(shí)際運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)及既有的管理架構(gòu)，對(duì)在建線路的線網(wǎng)清分系統(tǒng)采用“云架構(gòu)”，利用其高擴(kuò)展性，通過(guò)擴(kuò)展服務(wù)器等設(shè)備的方式，將LCC(線路中央計(jì)算機(jī))系統(tǒng)整合至清分中心的云平臺(tái)中，并在云平臺(tái)開(kāi)發(fā)LCC的相關(guān)功能，以實(shí)現(xiàn)共享AFC數(shù)據(jù)、匯總運(yùn)營(yíng)票務(wù)報(bào)表、分析客流情況、權(quán)限統(tǒng)一管理等需求。同時(shí)，云平臺(tái)可減少運(yùn)營(yíng)管理維護(hù)人員，簡(jiǎn)化系統(tǒng)層級(jí)，形成ICCS(綜合中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng))-SC(車站計(jì)算機(jī))-SLE(車站終端設(shè)備)-車票的四層架構(gòu)體系。后續(xù)新建線路的SC通過(guò)數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)均可接入清分云平臺(tái)。

2 AFC系統(tǒng)中新技術(shù)的應(yīng)用

2.1 多元化支付平臺(tái)的融合統(tǒng)一

為適應(yīng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，廣州地鐵對(duì)多種支付平臺(tái)進(jìn)行了試點(diǎn)。由于試點(diǎn)系統(tǒng)在報(bào)文格式、業(yè)務(wù)風(fēng)格、部署方式等方面存在一定的差異，而且不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)沒(méi)有統(tǒng)一，存在多個(gè)用戶、賬戶系統(tǒng)分別與第三方進(jìn)行結(jié)算對(duì)賬的情況。此外，這些支付平臺(tái)并沒(méi)有形成地鐵統(tǒng)一的發(fā)卡發(fā)碼系統(tǒng)，導(dǎo)致財(cái)務(wù)對(duì)賬結(jié)算繁瑣、乘客的用戶體驗(yàn)不一致等問(wèn)題。隨著各支付平臺(tái)乘客使用量的增加，城市軌道交通AFC系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)壓力持續(xù)增大。

為了適應(yīng)廣州地鐵“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展趨勢(shì)，踐行“智慧地鐵出行”理念，提升乘客的用戶體驗(yàn)，廣州地鐵建立了集二維碼支付業(yè)務(wù)、金融IC(集成電路)卡業(yè)務(wù)、云卡業(yè)務(wù)和既有ITS(互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng))業(yè)務(wù)于一體的統(tǒng)一多元化支付平臺(tái)，以達(dá)到統(tǒng)一數(shù)據(jù)、統(tǒng)一支付、統(tǒng)一管理的目標(biāo)。

目前，在建的廣州地鐵統(tǒng)一多元化支付平臺(tái)按照“線網(wǎng)層—站點(diǎn)層”兩層架構(gòu)設(shè)計(jì)，并和線網(wǎng)清分系統(tǒng)充分融合。該平臺(tái)作為線網(wǎng)清分系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)多元化業(yè)務(wù)的管理，以及與第三方支付通道的支付和對(duì)賬。多元化支付平臺(tái)的架構(gòu)如圖1所示，車站終端設(shè)備通過(guò)車站計(jì)算機(jī)接入車站網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)和多元化支付平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)連接。

圖1 多元化支付平臺(tái)架構(gòu)圖

2.2 智能客服功能的引入

隨著通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的不斷更迭，乘客的溝通習(xí)慣也會(huì)隨之改變。若城市軌道交通車站與乘客溝通的窗口仍停留在實(shí)體客服中心或票亭，勢(shì)必?zé)o法跟上當(dāng)今社會(huì)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的節(jié)奏。因此，如何提高車站客服中心的工作效率，提升乘客服務(wù)水平，減少運(yùn)營(yíng)人力耗費(fèi)，是目前迫切需要解決的問(wèn)題。

廣州地鐵在新一輪線路的建設(shè)中，致力于打造智能客服系統(tǒng)。通過(guò)開(kāi)發(fā)智能客服中心、乘客自助客服機(jī)、智能客服機(jī)器人等多元化服務(wù)載體，逐步將查詢、咨詢、更新、視頻對(duì)講、電子發(fā)票、補(bǔ)票、兌零、充值、實(shí)名驗(yàn)證等業(yè)務(wù)由人工服務(wù)模式轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾O(shè)備/智能設(shè)備/遠(yuǎn)程客服模式。

由于智能客服系統(tǒng)的多類終端都具有車票查詢和處理等功能，因此，應(yīng)把與票務(wù)相關(guān)的終端設(shè)備接入AFC系統(tǒng)中，并接受AFC系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)控管理及票務(wù)管理。AFC系統(tǒng)各層級(jí)設(shè)計(jì)均需考慮智能客服設(shè)備的接入，并完善智能客服相關(guān)功能。

智能客服系統(tǒng)按線網(wǎng)層管理、線網(wǎng)層和現(xiàn)場(chǎng)層兩級(jí)控制的架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖2所示。

2.3 電子發(fā)票系統(tǒng)的對(duì)接

目前，乘客乘坐地鐵后可通過(guò)客服中心獲取紙質(zhì)發(fā)票。為響應(yīng)國(guó)家規(guī)范電子商務(wù)納稅的相關(guān)要求，節(jié)省發(fā)票的印制成本和發(fā)放的人力成本，廣州地鐵在2018年啟動(dòng)了電子發(fā)票管理系統(tǒng)的建設(shè)工作：對(duì)地鐵管理內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行集中部署、集中建設(shè)和管理，實(shí)現(xiàn)電子發(fā)票開(kāi)具、發(fā)票數(shù)據(jù)上傳歸屬稅務(wù)局等相關(guān)功能；通過(guò)集中建設(shè)電子發(fā)票服務(wù)平臺(tái)，所開(kāi)具的電子發(fā)票數(shù)據(jù)發(fā)送至電子發(fā)票服務(wù)平臺(tái)中，用以提供電子發(fā)票的長(zhǎng)期存儲(chǔ)、流轉(zhuǎn)、查詢、交付等功能，同時(shí)提供紙質(zhì)發(fā)票通知和打印服務(wù)，實(shí)現(xiàn)多主體稅號(hào)下業(yè)態(tài)網(wǎng)點(diǎn)為乘客提供便捷的增值稅電子發(fā)票服務(wù)。

圖2 智能客服系統(tǒng)架構(gòu)圖

在電子發(fā)票業(yè)務(wù)中，通過(guò)AFC系統(tǒng)發(fā)起的相關(guān)需求占很大比例，因此，需要把清分系統(tǒng)和電子發(fā)票系統(tǒng)對(duì)接。廣州地鐵電子發(fā)票系統(tǒng)的整體建設(shè)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 電子發(fā)票系統(tǒng)架構(gòu)圖

3 新一輪建設(shè)中AFC系統(tǒng)的總體架構(gòu)

3.1 AFC系統(tǒng)總體架構(gòu)

AFC系統(tǒng)作為城市軌道交通中與乘客接觸最為緊密的系統(tǒng)，需解決的問(wèn)題已不僅限于傳統(tǒng)的售、檢票功能，而是要重視乘客出行體驗(yàn)，鏈接乘客的生活要素，在滿足乘客出行需求的基礎(chǔ)上，向乘客提供更多增值服務(wù)。為此，廣州地鐵新一輪建設(shè)線路的AFC系統(tǒng)通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)層級(jí)、整合多元化支付平臺(tái)、引入智能客服功能、對(duì)接電子發(fā)票系統(tǒng)等措施，規(guī)劃設(shè)計(jì)了適用于廣州地鐵新一輪建設(shè)線路的AFC系統(tǒng)架構(gòu)，如圖4所示。

圖4 AFC系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

3.2 各子系統(tǒng)的主要功能

3.2.1 線網(wǎng)清分系統(tǒng)

線網(wǎng)清分系統(tǒng)對(duì)廣州地鐵已開(kāi)通及在建線路的AFC系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，收集線網(wǎng)的客流和票務(wù)信息，具有數(shù)據(jù)清分、密鑰管理、發(fā)卡管理、運(yùn)營(yíng)管理、決策支持、通信服務(wù)和異地容災(zāi)等功能，可實(shí)現(xiàn)車票交易數(shù)據(jù)整體處理及統(tǒng)計(jì)分析，完成軌道交通各線路間以及軌道交通線路與第三方支付系統(tǒng)之間的清算分賬。此外，線網(wǎng)清分系統(tǒng)可根據(jù)運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)的各種情況，調(diào)整各線路的運(yùn)營(yíng)模式。

3.2.2 線網(wǎng)智能客服系統(tǒng)

線網(wǎng)智能客服系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)與線網(wǎng)內(nèi)所有客服現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程音視頻交互、乘客信息可視化、乘客問(wèn)詢數(shù)據(jù)的收集和挖掘，以及系統(tǒng)管理等功能。

3.2.3 電子發(fā)票系統(tǒng)

在滿足國(guó)家稅務(wù)總局《增值稅電子發(fā)票系統(tǒng)技術(shù)方案》的要求和各級(jí)國(guó)家稅務(wù)部門對(duì)電子發(fā)票技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求，以及廣州地鐵電子發(fā)票管理制度要求的基礎(chǔ)上，電子發(fā)票系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)電子發(fā)票的開(kāi)戶登記、領(lǐng)用、開(kāi)具、傳輸、繳銷、查驗(yàn)、推送、查詢等功能。此外，電子發(fā)票系統(tǒng)可通過(guò)線網(wǎng)清分系統(tǒng)導(dǎo)入車票扣費(fèi)記錄，實(shí)現(xiàn)本地扣費(fèi)記錄查詢功能。

3.2.4 車站計(jì)算機(jī)(SC)系統(tǒng)

SC系統(tǒng)可管理本站設(shè)備，監(jiān)視和控制車站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，收集、統(tǒng)計(jì)各類運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，并上傳到線網(wǎng)清分系統(tǒng)。SC系統(tǒng)可從線網(wǎng)清分系統(tǒng)下載票價(jià)表、車票種類、運(yùn)營(yíng)模式等參數(shù)。

3.2.5 車站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

1) 半自動(dòng)售票機(jī)。對(duì)車票進(jìn)行發(fā)售、分析、無(wú)效更新、充值、替換、退款、交易查詢等處理。在新線開(kāi)通初期，該設(shè)備可作為智能客服設(shè)備的輔助。后期根據(jù)智能客服系統(tǒng)的發(fā)展，半自動(dòng)售票機(jī)將逐步被智能客服終端取代。

2) 自動(dòng)售票機(jī)。具有儲(chǔ)值票充值，以及硬幣、紙幣、電子支付購(gòu)買單程票和硬幣、紙幣找零等功能。

3) 云購(gòu)票機(jī)。通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)電子支付/銀聯(lián)卡支付的方式購(gòu)買單程票，或通過(guò)有效憑證實(shí)現(xiàn)取票功能。

4) 自動(dòng)檢票機(jī)。按設(shè)定的票務(wù)規(guī)則處理車票，能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付、人臉識(shí)別、指紋識(shí)別、eID(電子身份證)等多元化支付及過(guò)閘功能。

5) 智能客服終端。乘客可通過(guò)智能客服終端的自助操作，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)金及非現(xiàn)金票務(wù)、電子發(fā)票、咨詢、導(dǎo)航、投訴、查詢、增值等服務(wù)。

6) 乘客自助終端。該終端設(shè)置于非付費(fèi)區(qū)和付費(fèi)區(qū)，由乘客自助操作，可實(shí)現(xiàn)非現(xiàn)金票務(wù)、電子發(fā)票、咨詢、查詢、導(dǎo)航、投訴、查詢、增值、人臉/指紋過(guò)閘注冊(cè)等服務(wù)。

7) 智能咨詢終端。該終端采用嵌入式，安裝于站廳及站臺(tái)墻面/柱面等處，以方便乘客操作。該終端支持觸屏、NFC(近場(chǎng)通信)及二維碼處理等功能，通過(guò)自助操作實(shí)現(xiàn)乘客的咨詢需求。

8) 移動(dòng)式客服終端。該終端為站務(wù)員隨身攜帶，可實(shí)現(xiàn)乘客常規(guī)事務(wù)的快速在線/離線處理。該終端具備信息查詢功能，可與智能客服系統(tǒng)連接，并接受智能客服系統(tǒng)的設(shè)備管理及客服人員的呼叫。

9) 客服機(jī)器人。客服機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)企業(yè)介紹、站內(nèi)導(dǎo)航、換乘指導(dǎo)、運(yùn)營(yíng)時(shí)刻、周邊信息查詢、線網(wǎng)地圖、票價(jià)體系、票種介紹等信息的自動(dòng)應(yīng)答。客服機(jī)器人可以根據(jù)乘客的需求，實(shí)現(xiàn)與線網(wǎng)智能客服中心音視頻交互，能夠進(jìn)行乘客人臉生物識(shí)別，實(shí)現(xiàn)客服人員的問(wèn)詢、投訴等服務(wù)。

3.2.6 AFC系統(tǒng)架構(gòu)的延伸

廣州地鐵新一輪線路的各生產(chǎn)系統(tǒng)將共建統(tǒng)一的智慧地鐵綜合業(yè)務(wù)云平臺(tái)，包括綜合監(jiān)控系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、集中告警系統(tǒng)、線網(wǎng)指揮系統(tǒng)、線網(wǎng)視頻系統(tǒng)、智能運(yùn)維、智能客服、安檢系統(tǒng)、AFC系統(tǒng)等。其中，AFC系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)充分考慮與智慧地鐵綜合業(yè)務(wù)云平臺(tái)的融合，做好了相關(guān)的規(guī)劃及預(yù)留，在云平臺(tái)運(yùn)作的初期可實(shí)現(xiàn)相互間的信息互通，后期可考慮將線網(wǎng)清分系統(tǒng)云平臺(tái)的相關(guān)業(yè)務(wù)逐步飄移至智慧地鐵綜合業(yè)務(wù)云平臺(tái)中。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，廣州地鐵新一輪建設(shè)線路的AFC系統(tǒng)已完成了設(shè)備招標(biāo)工作，AFC系統(tǒng)將基于最新的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行建設(shè)，以打造綜合服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)智能票務(wù)服務(wù)。其最終目標(biāo)是將廣州地鐵從“群體性服務(wù)”發(fā)展成為面向“個(gè)體化定制”的精準(zhǔn)服務(wù)。