基于網(wǎng)絡(luò)化的軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)解析

姚 虹，徐秋良，劉 飛

(蘇州軌道交通有限公司運(yùn)營(yíng)分公司)

自動(dòng)售檢票系統(tǒng)是目前軌道交通運(yùn)行中普遍采用的現(xiàn)代化聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)，如上海、北京、廣州、天津、深圳、南京等大城市的軌道交通地鐵站都廣泛使用了自動(dòng)售檢票系統(tǒng)作為重要客運(yùn)服務(wù)管理應(yīng)用。隨著社會(huì)及技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，自動(dòng)售檢票系統(tǒng)將越來(lái)越普及。

1 AFC 系統(tǒng)定義

自動(dòng)售檢票系統(tǒng)(英文為Automatic Fare Collection system，簡(jiǎn)稱AFC)，是實(shí)現(xiàn)軌道交通售票、檢票、計(jì)費(fèi)、收費(fèi)、統(tǒng)計(jì)、清分、管理等全過(guò)程的自動(dòng)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)運(yùn)用了自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)識(shí)別、機(jī)電一體化、嵌入式系統(tǒng)和大型數(shù)據(jù)庫(kù)管理等技術(shù)。從系統(tǒng)層面上分析，AFC 系統(tǒng)可分為五個(gè)層級(jí)，分別是:清分中心系統(tǒng)、線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、車站終端設(shè)備、車票，其具體架構(gòu)示意圖，如圖1 所示。

圖1 AFC 系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

2 AFC 系統(tǒng)各構(gòu)架層功能介紹

2.1 清分中心系統(tǒng)功能介紹

清分中心系統(tǒng)具有以下八項(xiàng)功能:

(1)清分中心系統(tǒng)制定整個(gè)AFC 系統(tǒng)運(yùn)行的各項(xiàng)規(guī)則，如:車票、票價(jià)、清算、對(duì)帳業(yè)務(wù)規(guī)則、車票使用管理及調(diào)配流程、運(yùn)營(yíng)模式控制管理流程、運(yùn)營(yíng)參數(shù)、安全管理的流程與授權(quán)、終端設(shè)備統(tǒng)一乘客服務(wù)界面、系統(tǒng)接口和編碼規(guī)則等。

(2)清分中心系統(tǒng)通過(guò)統(tǒng)一發(fā)行軌道交通車票，并進(jìn)行車票的動(dòng)態(tài)調(diào)配和跟蹤，以實(shí)現(xiàn)軌道交通各線路統(tǒng)一的車票發(fā)行及車票管理。

(3)清分中心系統(tǒng)通過(guò)其全局票務(wù)與安全系統(tǒng)支撐各線路AFC 系統(tǒng)運(yùn)行，負(fù)責(zé)收集、統(tǒng)計(jì)、分析、查詢運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)其他車票交易收益在本系統(tǒng)不同線路之間的清分，實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)與其他系統(tǒng)間的清算、對(duì)帳。

(4)清分中心系統(tǒng)對(duì)整個(gè)AFC 系統(tǒng)下發(fā)各類參數(shù)和命令。

(5)清分中心系統(tǒng)提供AFC 系統(tǒng)的時(shí)鐘源以便整個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘同步。

(6)清分中心系統(tǒng)設(shè)有編碼分揀設(shè)備，該設(shè)備具有對(duì)車票的初始化、賦值、分揀、校驗(yàn)、注銷等功能。

(7)清分中心系統(tǒng)對(duì)AFC 系統(tǒng)密鑰統(tǒng)一管理。

(8)清分中心系統(tǒng)負(fù)責(zé)AFC 系統(tǒng)與外部系統(tǒng)接口處理，包括銀行、移動(dòng)、公交卡等。

2.2 線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能介紹

線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是AFC 系統(tǒng)的核心，是由一組計(jì)算機(jī)組成的幾個(gè)服務(wù)器和幾個(gè)工作站，共同完成服務(wù)器功能和系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)管理的各項(xiàng)功能，主要包括中央主機(jī)(數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器)，通信服務(wù)器，遠(yuǎn)程撥號(hào)服務(wù)器，中央工作站(監(jiān)控、系統(tǒng)設(shè)置、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)管工作站等)，這些計(jì)算機(jī)通過(guò)交換機(jī)等聯(lián)接。

線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有以下六項(xiàng)功能:

(1)線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接收清分中心系統(tǒng)下發(fā)的各參數(shù)及命令，管理線路內(nèi)部參數(shù)，并將參數(shù)下發(fā)給SC，能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)所轄線路AFC 系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)管理;

(2)線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接收清分中心系統(tǒng)的時(shí)鐘同步信號(hào)并完成本線路的時(shí)鐘同步;

(3)線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)本線路內(nèi)的交易等數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并對(duì)交易等數(shù)據(jù)文件重新打包并上傳給清分中心系統(tǒng);

(4)線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成線路的收益管理;

(5)線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所轄線路內(nèi)安全訪問(wèn)控制，包括線路內(nèi)權(quán)限管理、數(shù)據(jù)審核、數(shù)據(jù)備份及恢復(fù)、系統(tǒng)間安全訪問(wèn)控制等;

(6)與清分中心系統(tǒng)對(duì)賬。

2.3 車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能介紹

車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)把一個(gè)車站的自動(dòng)售票機(jī)、人工售票機(jī)、人工補(bǔ)票機(jī)、進(jìn)/出口閘機(jī)等AFC 車站終端設(shè)備聯(lián)系在一起。車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有以下六項(xiàng)功能:

(1)監(jiān)視和控制車站終端設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，收集、統(tǒng)計(jì)各類運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，并上傳至線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

(2)根據(jù)運(yùn)營(yíng)需要啟用降級(jí)模式。

(3)接受線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)車票調(diào)配指令，管理車站內(nèi)車票和現(xiàn)金的流通。

(4)車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接收線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)下發(fā)的參數(shù)，并下發(fā)到終端設(shè)備。

(5)接收線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘同步信號(hào)并完成本車站的時(shí)鐘同步。

(6)管理本站車站終端設(shè)備，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.4 車站終端設(shè)備功能介紹

車站終端設(shè)備主要由自動(dòng)售票機(jī)(TVM)、票房售票機(jī)(BOM)、自動(dòng)檢票機(jī)(AGM)、便攜式驗(yàn)票機(jī)(PCA)等構(gòu)成，其具有以下五項(xiàng)功能:

(1)接收車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)參數(shù)及命令，完成規(guī)定操作及信息提示。

(2)生成并上傳全部交易數(shù)據(jù)、審核數(shù)據(jù)，生成日志數(shù)據(jù)。

(3)按要求存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

(4)設(shè)備故障自診斷和故障提示。

(5)在發(fā)生通信故障時(shí)能獨(dú)立運(yùn)行，并能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，通信故障恢復(fù)后數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳。

2.5 車票功能介紹

車票采用非接觸式IC 卡(又稱射頻卡)，由IC 芯片、感應(yīng)天線組成，封裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PVC 塑料卡片內(nèi)。其將射頻識(shí)別技術(shù)和IC 卡技術(shù)結(jié)合起來(lái)，在一定距離范圍(通常為5 ～10 mm)靠近讀寫(xiě)器表面，通過(guò)無(wú)線電波的傳遞來(lái)完成數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作。其是記錄乘客乘車信息的有效媒介和載體，能記錄車票的系統(tǒng)編號(hào)、安全信息、車票種類、個(gè)人信息、進(jìn)、出站信息、金額、有效期、歷史交易記錄等信息，與車站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備共同完成自動(dòng)售票、檢票功能。

3 AFC 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

3.1 基本要求

AFC 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，故該網(wǎng)絡(luò)需達(dá)到以下七項(xiàng)基本要求，使得AFC 系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。

(1)網(wǎng)絡(luò)須具有高可靠性和抗干擾能力，以保證業(yè)務(wù)處理穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)網(wǎng)絡(luò)傳輸須是基于交換式的，核心部分采用冗余設(shè)計(jì)。

(3)網(wǎng)絡(luò)須具有良好的可測(cè)試性，以方便測(cè)試及維護(hù)。

(4)網(wǎng)絡(luò)須具有可擴(kuò)充性和可維護(hù)性，以提高管理信息系統(tǒng)性能。

(5)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能集中管理。

(6)網(wǎng)絡(luò)須具有完善的自診斷功能及高度數(shù)據(jù)傳輸安全。

(7)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)須有足夠的預(yù)留容量，至少為40%，以保證運(yùn)行可靠及擴(kuò)展需要。

3.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

AFC 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)包括:清分中心系統(tǒng)局域網(wǎng)，各線路線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)局域網(wǎng)，各車站局域網(wǎng)，清分中心系統(tǒng)與各線路線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸通道，清分中心系統(tǒng)與外單位間的數(shù)據(jù)傳輸通道，線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與各車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸通道等。下面對(duì)各局域網(wǎng)進(jìn)行詳細(xì)解析。

(1)清分中心系統(tǒng)局域網(wǎng)

清分中心系統(tǒng)局域網(wǎng)主要包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、應(yīng)用服務(wù)器、通信服務(wù)器、交換機(jī)等，其內(nèi)部通過(guò)以太網(wǎng)相連，并由通信傳輸網(wǎng)與各線路線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連。其在AFC 系統(tǒng)的第一層，實(shí)現(xiàn)上述2 中所提的清分中心系統(tǒng)功能。

圖2 清分中心系統(tǒng)局域網(wǎng)

(2)各線路線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)局域網(wǎng)

各線路線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)局域網(wǎng)主要包括線路中央計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、通信設(shè)備及運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、管理、財(cái)務(wù)、票務(wù)等PC 工作站，并配置高速網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)。其內(nèi)部通過(guò)以太網(wǎng)相連，并通過(guò)通信傳輸網(wǎng)與各車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及清分中心系統(tǒng)相連。其在AFC 系統(tǒng)的第二層，實(shí)現(xiàn)上述2 中所提的各線路線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能。

圖3 線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)局域網(wǎng)

(3)各車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)局域網(wǎng)

各車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)局域網(wǎng)由車站服務(wù)器、監(jiān)控終端、票務(wù)管理終端、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、緊急按鈕及打印機(jī)等構(gòu)成。車站的各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)以太網(wǎng)相連接，并通過(guò)通信傳輸網(wǎng)與各線路線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連。其在AFC 系統(tǒng)的第三層，實(shí)現(xiàn)上述2 中所提的各車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能。

4 總 結(jié)

本文詳細(xì)地描述了網(wǎng)絡(luò)化的自動(dòng)售檢票系統(tǒng)，其是一種由計(jì)算機(jī)集中控制的自動(dòng)售票(包括半自動(dòng)售票)、自動(dòng)檢票以及自動(dòng)收費(fèi)和統(tǒng)計(jì)的封閉式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。詳細(xì)分析了系統(tǒng)的構(gòu)架:各構(gòu)架層功能及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架中闡述了清分中心系統(tǒng)局域網(wǎng)，各線路線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)局域網(wǎng)，各車站局域網(wǎng)及其在系統(tǒng)中的作用。

圖4 xx 車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)局域網(wǎng)

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