关于南京地铁AFC系统网络化建设思路和再思考论文

　　1。南京地铁AFC系统建设概况
　　2010年5月，随着南京地铁2号线和1号线南延的开通试运营，南京地铁进入了网络化建设的时期，AFC系统的建设面临着严峻的挑战。从总体来看，网络化AFC系统建设具有以下特点：
　　1）由单线建设转变为多线建设；
　　2）需为乘客提供统一的服务界面和无障碍换乘；
　　3）信息化系统建设的发展对互联互通提出了更高的要求；
　　4）多种技术和产品（特别是不同技术接口）之间的矛盾日益突出；
　　5）系统建设和运营经验的积累相对滞后于系统的扩张速度，不断出现涉及整个线网运营模式、票务规则、系统接口等方面的需求调整。
　　为了实现AFC系统的互联互通，保证乘客在各线路间的无障碍换乘，针对南京地铁在网络化AFC系统建设时所遇到的问题，结合网络化AFC系统建设的特点，制定总体思路，吸纳咨询顾问力量，解决关键问题，适当改造既有线AFC系统，建设ACC（AFCclearingcenter，清算管理中心），保证了多条新建线路AFC系统的无缝接入，增强了AFC系统的可靠性、安全性和兼容性，提高了AFC系统的建设效率和运行效率，降低了建设成本和维护成本。
　　2。网络化AFC系统建设遇到的问题
　　南京地铁AFC系统是在既有1号线基础上进行网络化建设的，包括新线路的AFC系统建设、ACC系统建设以及原有线路的AFC系统扩改。由于各线路的系统承包商不同，存在原线路所采用的技术开放性不足、接口标准未建立的问题，还有原来所采用的部分技术不适用于网络化环境的矛盾，导致后续线路AFC系统建设的接入仍然存在障碍。南京地铁建设网络化AFC系统初期遇到如下问题：
　　1）线网AFC系统的建设对目前地铁AFC系统运营模式有何改变，以及对后续线路的建设、运营、收益、资源开发等方面带来什么样的影响？
　　2）ACC系统的功能定位、规模及其建设规划应该如何确定？
　　3）原有线路AFC系统的改扩建具体要移植、改造、升级哪些内容，风险和代价有多少？
　　4）面对各线路AFC系统、设备供货商不同的情况，后续线路的建设如何协调使之相互兼容？
　　5）线网AFC系统各层次间的功能如何合理划分？
　　6）新线路AFC系统、ACC系统以及原有线路AFC系统的改扩建顺序如何安排？
　　3。咨询力量的引入
　　为了有效保护投资，赢得工程建设的主动，化解潜在的风险，建立节约型、可持续发展的城市轨道交通网络化建设和运营模式，南京地铁针对轨道交通发展的实际情况，规避承包商技术封闭造成的互联风险，引入了北京城建设计研究总院和东南大学两家咨询单位，依托其丰富的咨询、设计经验和大量的专业优秀人才，进行技术规程的编制工作，研究并形成了开放统一的技术规范和接口条件，营造了有效的竞争环境，控制并逐步降低了AFC系统新线建设和并网接入的成本。随着各线路和ACC系统的建成及并网运行，进一步验证了技术规程的可实施性，确保了技术规程的正确性和完整性。
　　4。AFC系统网络化建设的总体思路
　　南京地铁AFC系统网络化建设的基本原则：
　　1）在1号线成功运营的基础上，为实现网络化运营下AFC系统的互联互通，去芜存菁地采纳1号线引进的技术，避免对1号线AFC系统进行颠覆性改造，降低建设成本，保障改造期间系统的平稳运行；
　　2）通过技术规程的编制，不仅保证既有的1号线、新建的2号线及南延线接入ACC系统，还应保证后续线路的无缝接入；
　　3）系统应有可扩展性，可以持续升级，适应未来新技术的应用，如新型票卡的应用。
　　依据上述基本原则，开展必要的技术咨询和研究工作，制定统一的技术规程，合理划分线网AFC系统各层次间的功能，确定ACC的功能与定位，确定新老线路AFC、ACC的建设顺序，研发关键技术与产品，以较小的代价确保AFC系统的互联互通，满足新线建设和网络化运营的要求。
　　4。1AFC的系统架构
　　轨道交通AFC系统通常采用5层架构体系：ACCLC（linecentral，线路中心）SC（stationcomputer，车站计算机）SLE（stationlevelequipment，车站现场设备）车票。
　　考虑到AFC系统未来的业务模式、票务处理流程、票卡结构以及所选用的票卡技术都有可能发生调整，为此提出6层架构体系，即在车票和车站设备两层之间建立业务内置型读写器层。
　　所谓业务内置型读写器，即读写器采用嵌入式32位CPU、大容量存储器件，可将完整的票务处理流程软件部署到读写器内部，一旦票务处理流程、票卡结构等发生调整，通过网络在线升级业务内置型读写器中的软件即可，无需改变设备计算机的程序。
　　使用业务内置型读写器的另一个优点是可确保票务处理流程的统一，有利于互联互通，有利于均衡各线路AFC系统的服务水准。在目前快速推进轨道交通的工程建设中，以标准化的产品贯彻标准、助推标准，不失为一条有效途径。
　　4。2ACC的功能与定位
　　ACC是AFC系统最上层的管理中心，将承担轨道交通票卡发行、票务收入的汇总、清分、资金划拨和线网AFC系统的运行联动、监督，同时还负责处理一卡通车票在轨道交通中应用的清分和管理，以及对整个线网客流信息的汇总分析。ACC的基本职能包括收益清分、运营管理、票务管理、分析决策等。
　　1）收益清分。主要是指制定并实施清分规则，实现轨道交通各线之间、轨道交通领域与其他行业领域之间的收益清分。
　　2）运营管理。主要指客流量、票卡流向、重大故障等线网级运营状况的监视，管理线网属性、密钥、票价参数、车票种类、费率表、乘客服务界面等相关参数，并进行汇总和转发。
　　3）票务管理。包括票种的发行计划、票卡初始化与分拣、库存、调拨、注销销毁等。
　　4）分析决策。指充分利用清分系统数据平台中的信息资源，为政府决策部门的决策制定提供准确、丰富的数据支持。
　　4。3AFC系统的改扩建方案
　　在制定线网AFC技术规程和1号线改扩建方案时，充分尊重1号线的既有技术方案，吸纳1号线引进的先进技术，保留对互联互通无影响的技术方案，摒弃不利于系统互联互通的技术。
　　1）推广使用原有1号线AFC系统的先进技术。如基于PKI（publickeyinfrastructure，公开密钥体系）安全机制的密钥管理系统，用以实现读写器设备的签到、文件的数据签名以及单程票密钥的下载，提高了系统的安全性和可靠性，应用效果显著。
　　2）保留不阻碍系统互联互通的技术。避免对1号线AFC系统进行颠覆性改造，降低建设成本。如数据传输方面，在不影响互联互通的前提下，采用CORBA（公共对象请求代理体系结构）方式传输实时数据，采用FTP（文件传输协议）方式传输非实时数据。
　　3）摒弃不利于系统互联互通的技术。如原票卡结构等数据规划仅适用于单线运营，不满足网络化AFC系统的需求，需重新设计。
　　4。4新老线路的改扩建顺序
　　本着平滑过渡、逐步验证的原则，确定新老线路AFC系统及ACC系统的建设和改扩建顺序：
　　1）首先，制定AFC系统技术规程；
　　2）然后，进行1号线的改扩建，验证技术规程的可实施性；
　　3）建设ACC系统，并与1号线对接，在单线运行条件下可以验证数据通信接口、清分系统、密钥管理系统及监控系统的正确性与稳定性；
　　4）最后，将2号线及1号线南延线的AFC系统接入，进行联调测试，确保接入系统的可靠性与兼容性，实现网络化系统的并网运行。
　　4。5研发关键技术和产品
　　在编制AFC技术规程时，需要对一些技术难题进行攻克，如单程票密钥和业务内置型IC卡读写器等。以咨询单位为技术依托，由ACC及AFC系统承包商进行技术实现，确保技术攻关的正确性和有效性。
　　由于目前主流的单程票产品多是存储卡，卡内数据可自由读写，存在密钥被破译的可能。为解决这一问题，采用在线更新的方式实现票卡密钥的下载，即ACC系统在需要下载密钥时，可直接通过网络下载至前端，若发现异常，可迅速更换交易密钥，从而保证单程票的交易安全。
　　为了提高AFC系统的兼容性，降低系统升级维护的费用，南京地铁率先提出了业务内置型IC卡读写器。业务内置型读写器将票卡的数据结构、安全密钥等处理过程封装在装置内部，避免上述数据的外漏，有效地保护了轨道交通核心数据安全。
　　4。6研究可嵌入、可扩展的平滑升级技术
　　系统通过关键产品和技术的模块化，运营参数化，实现系统的可嵌入、可扩展性。
　　1）关键产品的模块化封装。如业务内置型IC卡读写器。当票务流程发生变更时，该读写器支持ACC下发的交易流程处理模块，实现对票务规则的在线下载更新，无需修改其他软、硬件，这有利于系统的维护和升级，保证了系统的统一性与标准性，在轨道交通建设中创造了可观的经济效益和社会效益。
　　2）票务运营参数化。南京地铁将单程票、储值票和计次票作为基本票种，在基本票种的基础上，通过设备运行参数（equipmentoperatingdata，EOD）和票卡结构参数的设置生成新的票种，即票卡产品，以满足细化市场的需求。丰富的票卡产品一方面降低了票务管理的难度和复杂度，另一方面给乘客提供了多样化的选择，对客流的吸引、客流量的调节均具有重要作用。
　　3）人机界面参数化。如自动售票机（ticketvendingmachine，TVM）界面元素，包括地图区域、按票价购票区域、功能选择区域、单程票购买张数选择和信息提示区等参数化处理。在网络拓扑环境下，可通过软件形成相关线路、站点的信息，当线路或车站信息发生变更时，只需更改相关参数，不需要更改系统的软、硬件。
　　5。网络化运营再思考
　　随着2号线和1号线南延线接入ACC系统，南京地铁AFC系统网络化建设进入了一个新的阶段。展望未来，也面临着一些新的问题。
　　1）技术规程和一般事物一样，总是需要在不断完善中逐渐成熟。而技术规程在已有线网成型的情况下，是否可以进行调整？调整如何规避风险？一旦调整，既有线路AFC系统是否必须随之调整？
　　2）目前，仍有新的系统架构需求提出。如区域性的票务中心，此种结构是否适用于南京地铁？架构调整后，目前的技术规程是否需要随之调整？是否会影响目前ACC的定位？
　　3）南京地铁AFC项目采用了业务流程内置型IC卡读写器，未来票卡结构、处理流程的变更可通过升级读写器软件来实现。受硬件的限定，目前只能兼容ISO14443的TYPEA或TYPEB的票卡，一旦有新的不同标准的票卡介质推出（如前段时间手机运营商推行过RFIDSIM的移动支付技术），将如何适应这种需求？
　　6结语
　　南京地铁遵循AFC系统网络化建设的基本原则，引入咨询力量，确定AFC系统网络化建设的总体思路。针对网络化建设中面临的问题，逐一解决，保证技术规程的完整性、适用性和可扩展性，以最小的代价确保1号线、1号线南延线和2号线的互联互通，最终使后续线路建设遵循相同标准，逐步推行AFC系统国产化，更好地满足新线建设和网络化运营的要求。对技术规程进行总结与思考，并及时做相应的调整，确保网络化AFC系统的顺利建设。
　　在网络化的过程中，南京地铁将不断发现问题、思考问题，和全国同行及致力于轨道交通研究和建设的各方力量一起，共同寻求解决之道。