深圳地鐵三期工程AFC系統建設與創新實踐

■ 廖東玲

深圳地鐵三期工程AFC系統建設與創新實踐

■ 廖東玲

介紹深圳地鐵三期工程自動售檢票系統的遷改ACC系統、建設CLC系統、適應新線建設而進行既有線改造等多項建設內容，提出深圳地鐵自動售檢票系統的主要特點及創新點。為國內快速發展的城市軌道交通自動售檢票系統建設提供參考。

深圳地鐵；三期工程；AFC系統；售檢票；ACC；CLC

0 引言

城市軌道交通自動售檢票（AFC）系統是集計算機、網絡、數據庫、自動控制、光機電一體化、傳感、識別、智能卡、信息安全認證等諸多高新技術于一體，通過系統集成，實現軌道交通售票、多因素復雜計費、檢票、數據采集、票務與收益管理、清算結算與審計、遠程監控管理、客流統計等自動化、智能化的信息管理系統。AFC系統是城市軌道交通機電設備系統的重要組成部分，設備種類和數量眾多、構成復雜、技術綜合、智能化程度高，技術含量高，運營管理復雜。AFC系統要在無人值守的情況下直接與乘客打交道，對系統安全性、可靠性和可用性要求極高。AFC系統作為運營收益的支撐系統，必須不間斷運行，確保數據準確，支付交易無差錯，還要具備事后審計功能[1-2]。AFC系統必須在本地線網中統一管理運營，因此后期建設開通線路系統必須與先期開通建設的系統兼容，實現一票通達。同時還需兼容軌道交通以外的城市一卡通系統，與其互聯，并實現聯乘優惠。未來還需兼容全國城市通卡和銀行卡等。AFC系統是不斷變化的系統，如支付手段、收費政策、票種變化、線網更新、擴展（每逢新線建設都會發生）、業務內容擴展、業務流程改進等，以上變化均需要對既有AFC系統進行升級與改造。

城市每新開通一條軌道交通線都同時要將新建AFC系統接入既有AFC系統網絡中。因此，除新線AFC系統建設外，還包括其他方面工作。

（1）新線AFC系統建設，包括：需求確定、系統設計、樣機試制、設備制造、軟件開發、系統測試、設備系統安裝、線路系統調試；

（2）接入既有線網AFC系統的設計、開發、測試與調試；

（3）既有AFC系統的升級改造和實施工作（因具有新功能的線路入網給既有線帶來的變化所導致）；

（4）換乘站既有線系統與新線系統的接口設計、開發、測試和調試（因前后建設的兩條軌道交通線共用車站AFC控制系統所導致）；

（5）新線與既有線網就新的全局票價進行線網大聯調；

（6）軌道交通清分中心（ACC）制定新的線路清分規則、升級系統、增加新的清分對賬接口等[3]。

1 深圳地鐵AFC系統建設內容

1.1 深圳地鐵AFC系統架構演變

深圳地鐵AFC系統架構經歷了一期、二期（1、2、3、4、5號線）架構，三期（7、9、11號線）開通架構，到三期（7、9、11號線）開通后進一步升級架構，既有線路接入多線路共享中心系統（CLC）后的最終架構的演變（見圖1—圖4）。

1.2 三期AFC系統建設內容

（1）遷移和升級改造正在運行的ACC系統；

（2）建設了業界領先的多線路共享中心CLC系統，大大降低深圳地鐵AFC系統新線建設的難度，節省AFC系統新線建設和運營管理的成本；

圖1 一期、二期（1、2、3、4、5號線）架構

圖2 三期（7、9、11號線）開通架構

圖3 三期（7、9、11號線）開通后進一步升級架構

圖4 既有線路接入CLC后的最終架構

（3）建設了7、9、11號線AFC系統；

（4）對既有AFC線網設備和系統進行改造升級以實現新建11號線機場商務票功能（涉及100多座車站和線路中心系統，數千臺終端設備軟件的改造升級）；

（5）對既有在線運行的AFC線網系統升級接入到新的AFC線網系統中聯網運行。

2 ACC系統遷改

2.1 項目概況

ACC是整個線網的最上層系統，承擔許多重要的線網級工作，主要包括：

（1）數據中心——全部線路的各類數據，最終匯集到ACC；

（2）安全中心——線網密鑰系統、SAM卡管理系統由ACC建設并管理；

（3）運營中心——票價參數、線網級參數、黑名單等均由ACC統一生成和下發；

（4）清分中心——負責深鐵、港鐵、一卡通的票款收益清分結算，各運營商每月的收益以ACC劃賬建議為準。

ACC物理架構及邏輯架構見圖5、圖6。根據ACC系統的應用特征和數據使用特征，以及與外部系統之間的關系，將ACC系統從邏輯上劃分為：核心業務系統、業務支持系統、公共服務系統、異地容災系統。

深圳地鐵ACC系統于2010年7月正式開通運營，由于三期建設規劃，需將竹子林ACC系統搬遷至深云中心，并進行必要擴容和升級，以滿足三期新線路接入ACC線網的功能和性能要求，主要體現在：

（1）實現竹子林系統搬遷和數據遷移；

（2）實現深云機房新ACC系統的建設與開通；

（3）實現三期線網清分算法升級；

（4）實現三期11號線商務票清分功能；

（5）實現三期ACC應用軟件功能和性能升級。

2.2 創新點

（1）并行運行：采用“兩階段、雙機制”方式，在通信網未連通情況下采用脫機并行運行方式進行系統驗證，通信網連通后采用聯機并行運行方式進行系統驗證，實現了深云新ACC機房及系統進行3個月的充分驗證，并提前開通。

（2）軟件實現性能突破：由于預算有限，深云新ACC機房硬件性能提升非常有限，對此只能通過軟件升級提升整體性能，開發了全新數據處理系統，采用海量數據處理架構，并對數據進行細化分類，將有限的硬件資源性能全部發揮出來，最終深云新建ACC系統的性能是竹子林既有ACC系統的5倍，超出了合同設計要求的40%。

（3）完全清分技術：一般ACC系統均采用單筆清分，即收到一筆有值交易后就按固定比例進行清分，這種技術存在清分不準確的情況。深圳地鐵ACC系統創新提出完全清分技術，當一套有值交易全部上傳完整后才進行清分結算，針對無法匹配的一套交易，通過交易補全技術、協議清分技術均能滿足全部業務場景，提高清分準確性，保證全部金額均可清分。

（4）商務票清分技術：11號線商務票是全國首創，在制定清分方案時，同樣遵循完全清分技術的基本原則，以清分結果準確為目標進行設計，最終通過對商務單程票、深圳通卡、普通單程票換商務單程票等全部業務的深入分類整理，提出普通單程票、商務單程票的合并匹配、正常清分、特殊清分、協議清分、補全等一系列技術。

圖5 ACC物理架構

圖6 ACC邏輯架構

3 CLC項目

3.1 項目概況

CLC系統是AFC系統多個線路中心系統的集合，CLC管轄深圳地鐵三期工程同期建設線路（包括7、9、11號線）及后續建設線路（6、8、10號線），并將深圳地鐵公司管理的一、二期工程AFC系統接入CLC系統（包括1、2、3、5號線），CLC對所有接入線路統一進行運營管理。CLC系統滿足深圳地鐵2020年開通線路接入及運營要求，并適當考慮預留，因此本項目CLC系統按滿足12條線、500座車站、800萬客流的接入能力進行建設。CLC物理架構見圖7。

3.2 創新點

（1）首創多線路中心。CLC系統實現了全業務、數據、接口、車站設備的集中管理，實現了業務、流程、軟件、接口、安全等一系列標準化工作，支持12條線路車站的接入。

（2）首創標準車站軟件。車站SC系統是線路AFC系統的核心，向上連接CLC，向下管理終端設備，是集管理和控制于一身的關鍵系統。車站SC系統的接口、業務、流程、工作界面進行了標準化設計開發，提供了線網統一版本的車站SC系統軟件，后續新線路建設不需再開發SC系統軟件，僅需按標準提供相應終端設備即可。換乘站的SC系統軟件可同時兼容二期及三期設備。

（3）首創同網雙票價機制。以往采用同線網同票價的計價體系，深圳地鐵11號線設置了商務車廂專用票，票價高于普通車廂票價，因此在同一線網內有2套票價，CLC創新設計了1個線網、2套不同票價的計價體系，并對既有線路進行相應軟件升級，實現了1個線網2套票價的機制。

圖7 CLC物理架構

（4）軟件高性能。CLC將陸續接入12條線路，未來將會有300座以上車站、上萬臺設備直接接入CLC，對通信、數據處理、監控、在線充值性能、并發性、吞吐率等均有較高要求，預計是原來LC系統10倍以上的性能要求。軟件架構方面進行多項創新（通信系統、數據系統、監控、額度授權等），最終測試結果達到預期性能要求。

（5）自動化升級。應用軟件可從CLC中心自動下發升級，極大減少了線路設備軟件升級工作量，實現了CLC應用軟件的自動更新升級。

（6）遠程監控。CLC系統可從中心遠程監控，實現從中心對車站的服務器及網絡設備進行遠程監控，統一了IT監控管理，減少了管理工作量，在中心即可清楚了解線路IT設備狀態，出現問題及時處理，確保系統穩定可靠。

4 7、9、11號線AFC項目

4.1 項目概況

7號線AFC項目：包含24座車站、1座特殊車站及1個車輛段（含檢測中心、維修中心及培訓中心）的AFC系統及終端設備，自動檢票機673臺、自動售票機267臺、半自動售票機79臺及自動充值驗票機55臺等的設計、開發、樣機試制、生產、供貨、安裝調試及CLC系統的接入；還包含7個與既有線換乘站設備的遷改及新舊系統的兼容改造等。

9號線AFC項目：包含21座車站、1個僑城東車輛段（含檢測中心、維修中心及培訓中心）的AFC系統及終端設備，自動售票機278臺、自動檢票機625臺、自動充值驗票機48臺及半自動售票機70臺等設備的設計、開發、樣機試制、生產、供貨、安裝調試及CLC系統的接入；還包含1個與既有線換乘站設備的遷改及新舊系統的兼容改造等。

11號線AFC項目：包含17座車站、1個松崗車輛段（含檢測中心、維修中心及培訓中心）的AFC系統及終端設備，自動檢票機520臺、自動售票機245臺、半自動售票機75臺、自動充值驗票機40臺、商務車廂核準機72臺等設備的設計、開發、樣機試制、生產、供貨、安裝調試及CLC系統的接入；還包含3個與既有線換乘站設備的遷改及新舊系統的兼容改造等。

4.2 創新點

（1）7、9、11號線首次采用國內領先的大讀寫器。

軟件方面：采用分層架構的票卡全業務下移讀寫器，將自動檢票機、自動售票機、半自動售票機等設備的票卡業務下移至讀寫器中，保證票卡業務的模塊化、標準化，并方便后續運營維護，可實現讀寫器模塊互換。

硬件方面：采用國際領先的硬件配置。工控機CPU主頻達1G以上，內置大容量存儲器（4G）；內嵌LINUX操作系統；具有獨立的顯示、網絡、USB及I/O接口；帶8個密鑰SAM卡卡槽，具有充分的擴展性。

兼容票卡方面處于國內領先水平，兼容多種票卡：符合ISO 14443 TYPEA/B標準的非接觸式CPU卡；SONY的Felica卡（八達通兼容技術條件）；金融標準IC卡（銀行卡兼容技術條件）；具有深圳特色的RF-SIM 2．4G手機卡；具有NFC移動支付功能。

（2）11號線采用了國內首次使用的商務票核準機，用于深圳通票卡乘坐商務車廂時使用，并可在有效時間內取消核準，乘坐普通車廂。

（3）TVM人性化人機交互設計。界面操作區域集中、便于乘客操作；硬幣一把式投入，提高售票速度；找零和車票位于乘客前面漏斗中，便于快速取走，避免遺漏。

5 既有線改造

5.1 項目概況

11號線規劃了商務車票，票價采用全新票價體系，并設計了綠色普通單程票可以換黃色商務車廂專用單程票業務，設計了既有線路的半自動售票機可購買黃色商務車廂專用單程票業務，深圳通卡可在核準后乘坐商務車廂業務等，這些業務對于既有線路系統及設備、ACC系統來說，差異非常大，無法兼容和支持。因此，需對既有線路的系統及終端設備和ACC系統進行改造，以支撐11號線商務票業務的處理。

5.2 創新點

創新點：既有線雙票價及清分技術。

既有線路要實現商務票的處理功能，需要實現：

（1）11號線商務車廂專用單程票及一卡通的計價規劃；

（2）普通單程票換取商務車廂專用單程票的規劃；

（3）規劃商務車廂專用單程票、帶核準標準一卡通的清分結算方案規則。

最終在既有1、2、3、4、5號線上實現了處理商務車票的全部功能。

6 既有線路接入CLC項目

6.1 項目概況

CLC系統的開通能夠有效對三期多條新建線路進行統一運營管理，但與既有線架構和設計的不同導致無法兼容既有線路1、2、3、5號線，為了便于運營統一管理，運營單位提出對既有線路進行部分升級改造，將部分線網類功能接入CLC系統，實現統一運營管理。

6.2 創新點

（1）異構系統整合技術。如何將2套不同技術、異構系統進行整合是一個比較大的技術難題，通過采用中間件技術，對2套系統相像業務進行接口抽象，數據整合，實現在2套異構系統間數據和業務的傳遞功能。

（2）數據兼容技術。既有線路的數據格式與三期數據格式有一定差異，而將既有線路部分業務遷移到CLC系統，需要CLC系統能夠兼容既有線路的數據。為此，CLC的數據處理系統采用了可配置化的數據處理架構，能夠靈活配置各類數據格式，解析方法，達到1套CLC系統能夠兼容多套數據格式的目的。

7 后續建設展望

（1）CLC系統的建設是深圳地鐵AFC系統建設及運營模式改變的第一步。隨著CLC系統的建成，CLC系統應用軟件及接口實現了標準化，后續線路的建設將不再沿用現有單線建設模式，線路AFC系統的建設將根據CLC系統的特點，采用更有針對性的設計，保證后續線路AFC系統能夠更好地融入CLC系統提供的網絡化運營環境。

（2）CLC系統建成后，可為后續線路建設提供統一的SC應用軟件及管理平臺，后續線路僅需建設本線路終端設備及車站SC硬件，避免了系統應用軟件的重復開發，降低了系統建設投資及后續線路的建設難度，并可便利實現與既有線路的互聯互通。后續線路采用統一的系統應用軟件，也便于運營實現線網內各車站間設備的自由調配。

（3）深圳地鐵后續新線路建設中，將引入“AFC+互聯網”模式，建設云管理平臺、引入多種支付手段用于購票，并研究多種直接過閘通行技術，為乘客提供更便捷的服務。

[1] 李昱見，管宏．新建軌道交通第二條線路AFC系統并網的關鍵問題[J]．中國鐵路，2013(8)：76-80．

[2] 胡冬．城市軌道交通AFC區域中心系統設計[D]．南京：東南大學，2015．

[3] 張程．城市軌道交通清分中心系統建設[J]．中國鐵路，2012(4)：103-105．

廖東玲：深圳市地鐵集團有限公司，高級工程師，廣東??深圳，?518026

責任編輯高紅義

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