城市軌道交通AFC智慧系統架構研究

隋麗莉，張 莉，張 坤，孟怡聲

（北京軌道交通路網管理有限公司，北京 100101）

智慧化的軌道交通自動售檢票（AFC）兩層架構系統在傳統AFC系統的基礎上，融合了互聯網平臺、監視中心的全部需求，為智慧地鐵建設的 AFC智能化管理和智慧化服務建設指明方向。

1 現有AFC系統建設概況

傳統AFC系統多數采用5層架構模式，分為清分中心（ACC）、線路中心（LC）、車站計算機（SC）、終端設備（SLE）、車票。架構層級分明，各層級系統執行相應職責，保證AFC系統為地鐵乘客提供便捷服務。其中ACC為系統清分中心，承擔著軌道交通線網票款清分清算、客流數據統計，一票通票卡的發行和管理，售票終端的認證管理等功能；LC為線路中心計算機系統，負責線網級的運營管理、下屬車站的參數管理、設備軟件管理等；SC為車站計算機系統，實現車站運營管理、車站設備管理、車站級系統管理、車站數據管理、車站收益管理、車站報表管理、車站權限管理等內容，實現車站級票務、維修、與多線路管理中心（MLC）/LC系統通信傳輸數據，接收 MLC/LC下發參數、模式、指令等信息，對車站 AFC 系統進行整體管理，并上傳本站相關運營數據；SLE為終端設備層，通過終端設備為乘客提供購票、補票、充值、進/出站等服務；車票層重點關注票卡信息，實現卡的使用信息記錄，對車票的信息有效性進行驗證，并記錄和產生交易數據，上傳至上層中心系統。

近幾年，伴隨著各超一線、一線、二線等人口巨大的城市化地鐵建設逐漸成熟化，軌道交通城市運營經驗，線網規模逐漸擴大，為滿足網絡化運營的需要，降本增效，提出多線共用線路中心系統概念并在多地實現落地應用，如：北京地鐵多線路共用線路中心系統（MLC）、南京地鐵區域線路中心系統（ZLC）、深圳地鐵多線共享中心系統（CLC）等。鄭州地鐵在借鑒南京、北京、深圳等地建設經驗的基礎之上，結合云平臺、大數據等新技術的發展趨勢及線路建設的實際需要，通過大量調研、方案討論及多次技術瓶頸的突破，融合MLC系統和ACC系統，建設了鄭州地鐵自動售檢票線網管理中心系統（ANCC）。

另一方面，在傳統AFC 5層架構滿足基礎業務的基礎上，根據互聯網技術在軌道交通行業的應用，各地為滿足非現金業務需求，采用云平臺技術進行了兩層架構的互聯網業務中心系統建設，并提供相應手機端APP系統，滿足乘客的日常出行需求。

同時為提高AFC系統運營效率，AFC監視中心進行落地建設，實現對 AFC 系統各層級設備數據、參數數據、交易數據、軟件版本、客流數據、票卡數據等統一監控管理，及時對運營發生的問題進行統一處理。參數升級時管理分散，降低效率，人力物力成本增加，對系統數據進行統計分析，提供決策支持。

以北京AFC系統架構體系為例，系統建設總體結構如圖1所示。

圖1 當前北京軌道交通AFC系統總體結構Fig.1 Overall architecture of the current AFC system for Beijing rail transit

雖然近年來，AFC系統進行各層級的系統建設，包括LC層的多線路中心系統共建，ACC層與LC層的線網中心級系統共建，互聯網中心系統搭建，監視中心平臺建設。但各業務仍有明顯的層級區分，只是在一定程度上簡化了系統層級，各業務系統不統一，需要各自進行建設，仍需要大量的技術設施建設成本；系統間數據不能共享，傳輸層的數據差異，異常糾紛仍消耗大量人力資源；同時，系統主要的關注點仍是解決常規的售檢票服務，無法滿足多層次、多樣化的乘客出行需求，智慧運營、智慧維修、智慧客流等高層次的智慧交通的建設需求日益迫切。

2 AFC智能化管控系統

智慧地鐵建設是國內城市軌道交通行業信息化建設的重點，利用云計算、大數據、人工智能等先進技術，建設智能化的新一代AFC系統，是適應智慧城市建設，滿足智慧化型軌道交通運營管理的必然要求。

隨著信息技術的飛速發展，云計算、大數據、人工智能等新興技術大量應用，技術成熟度不斷提升，在各行業中廣泛應用，國內已有其他城市基于云計算技術構建軌道交通信息化設施，正在不斷推廣應用；AFC監視中心集中化管理模式為未來在多運營主體條件下AFC2.0 系統的集中管理方式在管理上進行了充分的準備，監視中心系統扁平化的直連設備的技術架構為 AFC2.0 系統的大規模（超過18 000臺）設備直管技術進行了有效的驗證。因此，云化的 AFC2.0 系統建設在業務、管理和技術上都具有完全的可行性。AFC2.0 系統改變傳統的從SLE到SC，到LC/MLC，到ACC的4層結構體系，采用扁平化的兩層結構設計，即由云化 AFC 中心系統直接連接和控制終端設備。具體如圖2所示。

圖2 AFC2.0系統總體架構Fig.2 Overall architecture of the system of AFC 2.0

AFC2.0 系統采用云計算技術，整合原有的車站SC 系統、 MLC 系統、監視中心系統、互聯網平臺系統，構建一體化的 AFC 云中心系統，節約資源，數據共享，提供完整的 AFC 業務管理服務。AFC 終端設備（包括 AG、TVM、BOM、ITVM 等）直接與云中心系統連接，上傳AFC 交易數據，接收云中心系統的控制指令，為乘客提供售檢票服務。在車站級設置邊緣計算服務器，為生物識別、智慧地鐵等業務提供車站級的邊緣計算服務。同時邊緣計算服務器也作為 AFC2.0 系統的車站應急服務器，用于網絡故障等突發情況下對終端設備的應急保障支撐。邊緣計算服務器根據具體業務需要靈活配置，可以每站設置，也可以幾個相鄰站共享一套。車站業務人員、企業管理人員、中心管理人員都直接訪問云中心系統，按照各自的業務職責、管轄權限和范圍完成 AFC 系統的業務管理工作。在云中心系統統一設置系統數據接口，實現數據通信和數據交換，包括對內其他系統的數據接口，如 ACC 系統接口、大數據中心系統接口等；對外部的一卡通接口，第三方支付接口等；互聯網的安全接入，支撐互聯網APP，為乘客提供移動售檢票服務。

3 系統優勢

3.1 層級簡化，業務擴充

AFC2.0系統采用兩層的扁平化架構，并整合了傳統票務和互聯網票務，有利于票務服務智能化，持續開展乘客服務細化。AFC上云后，根據業務發展的需要，以傳統的AFC業務、互聯網業務以及監視中心整體協調的業務為基礎，采用全新的模式進行整合。使AFC上云后具備現有3個板塊的內容，并有機結合，減少因多個系統存在而導致的重復建設和系統間的數據接口，統一運維管理等。

3.2 降低建設成本

AFC上云后的系統統一建設，改變原有線路中心、車站中心、監視中心、互聯網、ACC 多個系統分別建設的格局，采用大量交易數據、狀態數據集中處理和存儲及管理，減少重復建設，節省系統建設和運維投資。同時，系統除設備外，做到了一中心，統籌全路網數據，在新線接入、新站接入時更加簡化，極大地降低了線網擴充的接入實施難度，為新線及新站的接入提供安全可靠的保障。

以北京路網多線路管理中心為例，MLC系統建設服務器資源說明如表1所示。

表1 MLC建設資源評估說明Tab.1 Assessment description of MLC construction resource

目前北京地鐵網包含7個MLC系統，每個MLC進行單獨建設，所需硬件資源不能共享，資源利用率難以提升。

統一中心化的AFC2.0系統，在設計上實現了硬件資源的各業務層級資源共享，系統維護上采用統一的用戶管理服務進行各業務層級的需求支撐、運維，極大地縮減了系統建設成本，達到了降本增效的良好效果。

3.3 智能運行，系統科學、經濟運轉

傳統 AFC 系統，在運營時段內，為滿足乘客服務，運營企業要求所有車站設備開機率100%。售票類設備在通勤車站全部開機，使用率低，既不經濟又不科學。隨著人工智能技術的發展，采用人工智能技術對 AFC 系統運營數據進行分析，可以有效地對運營時段設備的運行進行自動管理。依據全網現在的日均客流數量，評估不同設備群組在不同時間服務供應量，有計劃啟用或停用設備，減少設備損耗、降低設備故障，如：每天每站的設備幾點開機、多少臺設備開機、每個運行時段多少臺設備提供服務、如果一臺設備故障，需要哪臺設備開啟提供服務。通過上述智能計算，降低成本的同時提高設備利用率，使AFC系統達到經濟科學的運轉效率。

3.4 智能維修，設備狀態精準跟蹤

傳統 AFC 系統的運營維修，是計劃修。為滿足全設備提供服務的要求，運營企業對所有的故障設備全部維修，且維修時間要求基本一致，維修維護成本高。隨著人工智能技術的發展，采用人工智能技術對 AFC 系統運營數據和運行數據進行分析，根據每座車站當前時段的客流特點，精準計算出運營時段內每站每類型設備提供服務的數量，當一臺設備故障時，合理分配設備維修時間，以提高維修效率，并降低維修成本。

3.5 智能服務，緊跟智慧地鐵建設大方向

隨著政府對智慧化的要求，AFC 系統也要滿足人們對美好生活的需要。由傳統的“我們提供什么，乘客使用什么”，逐步轉變為“乘客需要什么，我們就提供什么”。乘客由原來的紙票乘車，到使用IC 卡乘車，到使用二維碼乘車，隨著社會的發展和人們的需要，未來 AFC 系統需要滿足乘客的刷臉乘車、電子身份證乘車等需求。為了快速滿足乘客的需要，AFC 系統就需要由原來的各層系統更改程序來實現功能進而提供服務的方式，改變為由中心提供服務規則，系統設備自動識別并提供服務的方式。提高系統的自我適應和調整的能力，減少投資成本，提高服務效率。AFC 上云后強化了設備使用數據、設備狀態數據、乘客行為數據、票務人員操作行為數據等的智能感知，結合新建的智能控制平臺，才能實現 AFC 系統的智能化轉型，提升系統的控制能力和服務擴展能力。

4 結束語

AFC2.0系統將車票以上的傳統4層架構層級系統精簡為兩層架構層級系統的同時，對互聯網平臺及監視中心進行融合，加強了對AFC系統內數據的管控，對地鐵內出行數據的完整信息鏈進行全程管控，解決系統層級間的對賬糾紛，并增加對設備的管控能力，做到對乘客行為的及時響應，使AFC傳統業務的運營得到了質的提升。同時，智慧化的數據分析、感知能力，提升了乘客服務質量，是智慧出行的一大步，緊跟智慧地鐵、智慧城市的大趨勢，使地鐵出行體驗具備無限的可能。