關(guān)于南京地鐵AFC系統網(wǎng)絡(luò )化建設思路和再思考論文
1.南京地鐵AFC系統建設概況
2010年5月,隨著(zhù)南京地鐵2號線(xiàn)和1號線(xiàn)南延的開(kāi)通試運營(yíng),南京地鐵進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò )化建設的時(shí)期,AFC系統的建設面臨著(zhù)嚴峻的挑戰。從總體來(lái)看,網(wǎng)絡(luò )化AFC系統建設具有以下特點(diǎn):
1)由單線(xiàn)建設轉變?yōu)槎嗑�(xiàn)建設;
2)需為乘客提供統一的服務(wù)界面和無(wú)障礙換乘;
3)信息化系統建設的發(fā)展對互聯(lián)互通提出了更高的要求;
4)多種技術(shù)和產(chǎn)品(特別是不同技術(shù)接口)之間的矛盾日益突出;
5)系統建設和運營(yíng)經(jīng)驗的積累相對滯后于系統的擴張速度,不斷出現涉及整個(gè)線(xiàn)網(wǎng)運營(yíng)模式、票務(wù)規則、系統接口等方面的需求調整。
為了實(shí)現AFC系統的互聯(lián)互通,保證乘客在各線(xiàn)路間的無(wú)障礙換乘,針對南京地鐵在網(wǎng)絡(luò )化AFC系統建設時(shí)所遇到的問(wèn)題,結合網(wǎng)絡(luò )化AFC系統建設的特點(diǎn),制定總體思路,吸納咨詢(xún)顧問(wèn)力量,解決關(guān)鍵問(wèn)題,適當改造既有線(xiàn)AFC系統,建設ACC(AFCclearingcenter,清算管理中心),保證了多條新建線(xiàn)路AFC系統的無(wú)縫接入,增強了AFC系統的可靠性、安全性和兼容性,提高了AFC系統的建設效率和運行效率,降低了建設成本和維護成本。
2.網(wǎng)絡(luò )化AFC系統建設遇到的問(wèn)題
南京地鐵AFC系統是在既有1號線(xiàn)基礎上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )化建設的,包括新線(xiàn)路的AFC系統建設、ACC系統建設以及原有線(xiàn)路的AFC系統擴改。由于各線(xiàn)路的系統承包商不同,存在原線(xiàn)路所采用的技術(shù)開(kāi)放性不足、接口標準未建立的問(wèn)題,還有原來(lái)所采用的部分技術(shù)不適用于網(wǎng)絡(luò )化環(huán)境的矛盾,導致后續線(xiàn)路AFC系統建設的接入仍然存在障礙。南京地鐵建設網(wǎng)絡(luò )化AFC系統初期遇到如下問(wèn)題:
1)線(xiàn)網(wǎng)AFC系統的建設對目前地鐵AFC系統運營(yíng)模式有何改變,以及對后續線(xiàn)路的建設、運營(yíng)、收益、資源開(kāi)發(fā)等方面帶來(lái)什么樣的影響?
2)ACC系統的功能定位、規模及其建設規劃應該如何確定?
3)原有線(xiàn)路AFC系統的改擴建具體要移植、改造、升級哪些內容,風(fēng)險和代價(jià)有多少?
4)面對各線(xiàn)路AFC系統、設備供貨商不同的情況,后續線(xiàn)路的建設如何協(xié)調使之相互兼容?
5)線(xiàn)網(wǎng)AFC系統各層次間的功能如何合理劃分?
6)新線(xiàn)路AFC系統、ACC系統以及原有線(xiàn)路AFC系統的改擴建順序如何安排?
3.咨詢(xún)力量的引入
為了有效保護投資,贏(yíng)得工程建設的主動(dòng),化解潛在的風(fēng)險,建立節約型、可持續發(fā)展的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò )化建設和運營(yíng)模式,南京地鐵針對軌道交通發(fā)展的實(shí)際情況,規避承包商技術(shù)封閉造成的互聯(lián)風(fēng)險,引入了北京城建設計研究總院和東南大學(xué)兩家咨詢(xún)單位,依托其豐富的咨詢(xún)、設計經(jīng)驗和大量的專(zhuān)業(yè)優(yōu)秀人才,進(jìn)行技術(shù)規程的編制工作,研究并形成了開(kāi)放統一的技術(shù)規范和接口條件,營(yíng)造了有效的競爭環(huán)境,控制并逐步降低了AFC系統新線(xiàn)建設和并網(wǎng)接入的成本。隨著(zhù)各線(xiàn)路和ACC系統的建成及并網(wǎng)運行,進(jìn)一步驗證了技術(shù)規程的可實(shí)施性,確保了技術(shù)規程的正確性和完整性。
4.AFC系統網(wǎng)絡(luò )化建設的總體思路
南京地鐵AFC系統網(wǎng)絡(luò )化建設的基本原則:
1)在1號線(xiàn)成功運營(yíng)的基礎上,為實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化運營(yíng)下AFC系統的互聯(lián)互通,去蕪存菁地采納1號線(xiàn)引進(jìn)的技術(shù),避免對1號線(xiàn)AFC系統進(jìn)行顛覆性改造,降低建設成本,保障改造期間系統的平穩運行;
2)通過(guò)技術(shù)規程的編制,不僅保證既有的1號線(xiàn)、新建的2號線(xiàn)及南延線(xiàn)接入ACC系統,還應保證后續線(xiàn)路的無(wú)縫接入;
3)系統應有可擴展性,可以持續升級,適應未來(lái)新技術(shù)的應用,如新型票卡的應用。
依據上述基本原則,開(kāi)展必要的技術(shù)咨詢(xún)和研究工作,制定統一的技術(shù)規程,合理劃分線(xiàn)網(wǎng)AFC系統各層次間的功能,確定ACC的功能與定位,確定新老線(xiàn)路AFC、ACC的建設順序,研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)品,以較小的代價(jià)確保AFC系統的互聯(lián)互通,滿(mǎn)足新線(xiàn)建設和網(wǎng)絡(luò )化運營(yíng)的要求。
4.1AFC的系統架構
軌道交通AFC系統通常采用5層架構體系:ACC—LC(linecentral,線(xiàn)路中心)—SC(stationcomputer,車(chē)站計算機)—SLE(stationlevelequipment,車(chē)站現場(chǎng)設備)—車(chē)票。
考慮到AFC系統未來(lái)的業(yè)務(wù)模式、票務(wù)處理流程、票卡結構以及所選用的票卡技術(shù)都有可能發(fā)生調整,為此提出6層架構體系,即在車(chē)票和車(chē)站設備兩層之間建立業(yè)務(wù)內置型讀寫(xiě)器層。
所謂業(yè)務(wù)內置型讀寫(xiě)器,即讀寫(xiě)器采用嵌入式32位CPU、大容量存儲器件,可將完整的票務(wù)處理流程軟件部署到讀寫(xiě)器內部,一旦票務(wù)處理流程、票卡結構等發(fā)生調整,通過(guò)網(wǎng)絡(luò )在線(xiàn)升級業(yè)務(wù)內置型讀寫(xiě)器中的軟件即可,無(wú)需改變設備計算機的程序。
使用業(yè)務(wù)內置型讀寫(xiě)器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可確保票務(wù)處理流程的統一,有利于互聯(lián)互通,有利于均衡各線(xiàn)路AFC系統的服務(wù)水準。在目前快速推進(jìn)軌道交通的工程建設中,以標準化的產(chǎn)品貫徹標準、助推標準,不失為一條有效途徑。
4.2ACC的功能與定位
ACC是AFC系統最上層的管理中心,將承擔軌道交通票卡發(fā)行、票務(wù)收入的匯總、清分、資金劃撥和線(xiàn)網(wǎng)AFC系統的運行聯(lián)動(dòng)、監督,同時(shí)還負責處理一卡通車(chē)票在軌道交通中應用的清分和管理,以及對整個(gè)線(xiàn)網(wǎng)客流信息的匯總分析。ACC的基本職能包括收益清分、運營(yíng)管理、票務(wù)管理、分析決策等。
1)收益清分。主要是指制定并實(shí)施清分規則,實(shí)現軌道交通各線(xiàn)之間、軌道交通領(lǐng)域與其他行業(yè)領(lǐng)域之間的收益清分。
2)運營(yíng)管理。主要指客流量、票卡流向、重大故障等線(xiàn)網(wǎng)級運營(yíng)狀況的監視,管理線(xiàn)網(wǎng)屬性、密鑰、票價(jià)參數、車(chē)票種類(lèi)、費率表、乘客服務(wù)界面等相關(guān)參數,并進(jìn)行匯總和轉發(fā)。
3)票務(wù)管理。包括票種的發(fā)行計劃、票卡初始化與分揀、庫存、調撥、注銷(xiāo)銷(xiāo)毀等。
4)分析決策。指充分利用清分系統數據平臺中的信息資源,為政府決策部門(mén)的決策制定提供準確、豐富的數據支持。
4.3AFC系統的改擴建方案
在制定線(xiàn)網(wǎng)AFC技術(shù)規程和1號線(xiàn)改擴建方案時(shí),充分尊重1號線(xiàn)的既有技術(shù)方案,吸納1號線(xiàn)引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù),保留對互聯(lián)互通無(wú)影響的技術(shù)方案,摒棄不利于系統互聯(lián)互通的技術(shù)。
1)推廣使用原有1號線(xiàn)AFC系統的先進(jìn)技術(shù)。如基于PKI(publickeyinfrastructure,公開(kāi)密鑰體系)安全機制的密鑰管理系統,用以實(shí)現讀寫(xiě)器設備的簽到、文件的數據簽名以及單程票密鑰的下載,提高了系統的安全性和可靠性,應用效果顯著(zhù)。
2)保留不阻礙系統互聯(lián)互通的技術(shù)。避免對1號線(xiàn)AFC系統進(jìn)行顛覆性改造,降低建設成本。如數據傳輸方面,在不影響互聯(lián)互通的前提下,采用CORBA(公共對象請求代理體系結構)方式傳輸實(shí)時(shí)數據,采用FTP(文件傳輸協(xié)議)方式傳輸非實(shí)時(shí)數據。
3)摒棄不利于系統互聯(lián)互通的技術(shù)。如原票卡結構等數據規劃僅適用于單線(xiàn)運營(yíng),不滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )化AFC系統的需求,需重新設計。
4.4新老線(xiàn)路的改擴建順序
本著(zhù)平滑過(guò)渡、逐步驗證的原則,確定新老線(xiàn)路AFC系統及ACC系統的建設和改擴建順序:
1)首先,制定AFC系統技術(shù)規程;
2)然后,進(jìn)行1號線(xiàn)的改擴建,驗證技術(shù)規程的可實(shí)施性;
3)建設ACC系統,并與1號線(xiàn)對接,在單線(xiàn)運行條件下可以驗證數據通信接口、清分系統、密鑰管理系統及監控系統的正確性與穩定性;
4)最后,將2號線(xiàn)及1號線(xiàn)南延線(xiàn)的AFC系統接入,進(jìn)行聯(lián)調測試,確保接入系統的可靠性與兼容性,實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化系統的并網(wǎng)運行。
4.5研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品
在編制AFC技術(shù)規程時(shí),需要對一些技術(shù)難題進(jìn)行攻克,如單程票密鑰和業(yè)務(wù)內置型IC卡讀寫(xiě)器等。以咨詢(xún)單位為技術(shù)依托,由ACC及AFC系統承包商進(jìn)行技術(shù)實(shí)現,確保技術(shù)攻關(guān)的正確性和有效性。
由于目前主流的單程票產(chǎn)品多是存儲卡,卡內數據可自由讀寫(xiě),存在密鑰被破譯的可能。為解決這一問(wèn)題,采用在線(xiàn)更新的方式實(shí)現票卡密鑰的下載,即ACC系統在需要下載密鑰時(shí),可直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò )下載至前端,若發(fā)現異常,可迅速更換交易密鑰,從而保證單程票的交易安全。
為了提高AFC系統的兼容性,降低系統升級維護的費用,南京地鐵率先提出了業(yè)務(wù)內置型IC卡讀寫(xiě)器。業(yè)務(wù)內置型讀寫(xiě)器將票卡的數據結構、安全密鑰等處理過(guò)程封裝在裝置內部,避免上述數據的外漏,有效地保護了軌道交通核心數據安全。
4.6研究可嵌入、可擴展的平滑升級技術(shù)
系統通過(guò)關(guān)鍵產(chǎn)品和技術(shù)的.模塊化,運營(yíng)參數化,實(shí)現系統的可嵌入、可擴展性。
1)關(guān)鍵產(chǎn)品的模塊化封裝。如業(yè)務(wù)內置型IC卡讀寫(xiě)器。當票務(wù)流程發(fā)生變更時(shí),該讀寫(xiě)器支持ACC下發(fā)的交易流程處理模塊,實(shí)現對票務(wù)規則的在線(xiàn)下載更新,無(wú)需修改其他軟、硬件,這有利于系統的維護和升級,保證了系統的統一性與標準性,在軌道交通建設中創(chuàng )造了可觀(guān)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
2)票務(wù)運營(yíng)參數化。南京地鐵將單程票、儲值票和計次票作為基本票種,在基本票種的基礎上,通過(guò)設備運行參數(equipmentoperatingdata,EOD)和票卡結構參數的設置生成新的票種,即票卡產(chǎn)品,以滿(mǎn)足細化市場(chǎng)的需求。豐富的票卡產(chǎn)品一方面降低了票務(wù)管理的難度和復雜度,另一方面給乘客提供了多樣化的選擇,對客流的吸引、客流量的調節均具有重要作用。
3)人機界面參數化。如自動(dòng)售票機(ticketvendingmachine,TVM)界面元素,包括地圖區域、按票價(jià)購票區域、功能選擇區域、單程票購買(mǎi)張數選擇和信息提示區等參數化處理。在網(wǎng)絡(luò )拓撲環(huán)境下,可通過(guò)軟件形成相關(guān)線(xiàn)路、站點(diǎn)的信息,當線(xiàn)路或車(chē)站信息發(fā)生變更時(shí),只需更改相關(guān)參數,不需要更改系統的軟、硬件。
5.網(wǎng)絡(luò )化運營(yíng)再思考
隨著(zhù)2號線(xiàn)和1號線(xiàn)南延線(xiàn)接入ACC系統,南京地鐵AFC系統網(wǎng)絡(luò )化建設進(jìn)入了一個(gè)新的階段。展望未來(lái),也面臨著(zhù)一些新的問(wèn)題。
1)技術(shù)規程和一般事物一樣,總是需要在不斷完善中逐漸成熟。而技術(shù)規程在已有線(xiàn)網(wǎng)成型的情況下,是否可以進(jìn)行調整?調整如何規避風(fēng)險?一旦調整,既有線(xiàn)路AFC系統是否必須隨之調整?
2)目前,仍有新的系統架構需求提出。如區域性的票務(wù)中心,此種結構是否適用于南京地鐵?架構調整后,目前的技術(shù)規程是否需要隨之調整?是否會(huì )影響目前ACC的定位?
3)南京地鐵AFC項目采用了業(yè)務(wù)流程內置型IC卡讀寫(xiě)器,未來(lái)票卡結構、處理流程的變更可通過(guò)升級讀寫(xiě)器軟件來(lái)實(shí)現。受硬件的限定,目前只能兼容ISO14443的TYPEA或TYPEB的票卡,一旦有新的不同標準的票卡介質(zhì)推出(如前段時(shí)間手機運營(yíng)商推行過(guò)RFID-SIM的移動(dòng)支付技術(shù)),將如何適應這種需求?
6結語(yǔ)
南京地鐵遵循AFC系統網(wǎng)絡(luò )化建設的基本原則,引入咨詢(xún)力量,確定AFC系統網(wǎng)絡(luò )化建設的總體思路。針對網(wǎng)絡(luò )化建設中面臨的問(wèn)題,逐一解決,保證技術(shù)規程的完整性、適用性和可擴展性,以最小的代價(jià)確保1號線(xiàn)、1號線(xiàn)南延線(xiàn)和2號線(xiàn)的互聯(lián)互通,最終使后續線(xiàn)路建設遵循相同標準,逐步推行AFC系統國產(chǎn)化,更好地滿(mǎn)足新線(xiàn)建設和網(wǎng)絡(luò )化運營(yíng)的要求。對技術(shù)規程進(jìn)行總結與思考,并及時(shí)做相應的調整,確保網(wǎng)絡(luò )化AFC系統的順利建設。
在網(wǎng)絡(luò )化的過(guò)程中,南京地鐵將不斷發(fā)現問(wèn)題、思考問(wèn)題,和全國同行及致力于軌道交通研究和建設的各方力量一起,共同尋求解決之道。
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