上海軌道交通12號線自動售檢票系統設計

柳志偉

(上海市隧道工程軌道交通設計研究院,200235,上海//工程師)

上海軌道交通12號線自動售檢票系統設計

柳志偉

(上海市隧道工程軌道交通設計研究院,200235,上海//工程師)

介紹了上海軌道交通12號線自動售檢票(AFC)系統的總體架構、設計原則,線路中央計算機系統、車站計算機系統、車站終端設備的組成及功能。分析了票制及票務管理的特點,以及系統的工程特點。該AFC系統與上海軌道交通網絡AFC系統的結構相同,實現了互聯互通。12號線AFC系統還具有支持手機支付的功能,乘客使用隨身攜帶的手機就能乘坐12號線,使日常出行更為便捷。

上海市軌道交通12號線;自動售檢票系統;系統設計;票務管理機制

Author′s address Shanghai Tunnel Engineering & Rail Transit Design and Research Institute,200235,Shanghai,China

自動售檢票(AFC)系統是城市軌道交通的重要系統,承擔著乘客購票、檢票、客流統計及票務管理等重要職責。本文介紹了上海軌道交通12號線AFC系統的系統結構、設計原則,以及AFC系統車站終端設備的安全性、可靠性設計;分析了12號線票務管理機制的設計特點。

1 AFC系統的設計原則及標準

上海軌道交通12號線AFC系統的設計需符合國家相關標準和規范、上海市地方標準和規范,以及上海申通地鐵集團有限公司的企業標準和規定,滿足上海市軌道交通網絡的聯網收費和上海市“公交與軌道交通聯乘優惠技術方案”等技術文檔的要求,實現軌道交通網絡內地鐵專用車票、上海城市公共交通卡及中移動浦發手機錢包等的“一票換乘”。

上海軌道交通12號線采用非接觸式IC卡收費系統,實行封閉式計程、計次、限時票價制。單程票采用上海軌道交通“一票通”規定的薄型非接觸IC卡;儲值票采用上海城市公共交通“一卡通”規定的標準非接觸IC卡。

系統以無人售票方式為主,并輔以客運服務中心設置半自動售票機的票務處理方式,進出站檢票采用自動檢票方式。設計能力需滿足近/遠期超高峰小時客流量的處理需求;車站終端設備數量按近期超高峰小時客流量進行配置,按遠期超高峰小時客流量預留安裝和接入條件。票務管理采用清分中心、線網區域票卡配送點(運營公司)和沿線各車站三級管理模式。

2 AFC系統的構成及功能

如圖1所示,上海軌道交通12號線AFC系統的總體架構由五層組成,分別為軌道交通清分系統(CCHS)、線路中央計算機系統(LCC)、車站計算機系統(SC)、車站終端設備(SLE)和車票。為實現上海軌道交通的網絡化運營,確保系統間可互聯互通,12號線AFC系統與上海軌道交通網絡AFC系統采用的是同一結構。

2.1 線路中央計算機系統

如圖2所示,線路中央計算系統主要由冗余配置的數據庫服務器、通信前置服務器、磁盤陣列、磁帶庫和操作工作站、網絡設備等組成。

圖1 上海軌道交通12號線AFC系統總體架構圖

圖2 線路中央計算機系統構成示意圖

(1) 與軌道交通清分系統之間通過通信上層網提供的2個100 Mbit/s點對點以太網通道進行通信,實現軌道交通線網內地鐵專用票、上海城市公共交通卡及中移動浦發手機錢包等的“一票換乘”。

(2) 具有系統參數設置、管理和下發功能,接受和處理軌道交通清分系統下發的有關軌道交通網絡圖、車票編號、費率設置、運行參數、黑名單文件等,并下發至車站計算機系統和車站終端設備;能設置和維護本系統內參數,如系統運行模式、設備運作及時鐘同步等,并下發至車站計算機系統和車站終端設備。

(3) 向軌道交通清分中心上傳各類交易數據、寄存器匯總數據等,以便清分中可完成換乘交易清分、對全路網車票調配以及客流和運行模式的監控。

(4) 還可接受軌道交通清分系統生成的對帳數據,并自動將有關數據與線路中央計算機系統生成的數據進行核對,生成差額報告。對出現的差額應能進行單項管理和跟蹤;接受全線車站計算機及車站終端設備上傳的各種數據,建立全線AFC系統數據庫,進行客流、票務和財務收入統計,并打印相關報表。

(5) 還設置了黑名單管理、設備集中維護、網絡管理及同步本線路內時鐘信號的功能，以及操作權限設置和管理功能,可對應用系統及操作系統的操作權限進行集中設置和管理,防止非法用戶進入,確保系統正常運行。

2.2 車站計算機系統

如圖3所示,車站計算機系統由車站服務器、系統監控工作站、票務管理工作站、網絡設備、緊急按鈕控制器、激光打印機及防火墻等組成。

圖3 車站計算機系統構成示意圖

(1) 通過通信傳輸系統提供的2個100 Mbit/s共享型以太網通道,與線路中央計算機系統進行通信;通過車站AFC系統工業級100 Mbit/s環形以太網與車站終端設備進行通信。

(2) 具有接受和儲存線路中央計算機系統下發的系統運行參數、運營模式及黑名單等,并下發給車站終端設備的功能;可采集和儲存車站終端設備的車票交易數據、寄存器數據、設備狀態數據、收益管理數據及維護管理數據等,并上傳給線路中央計算機系統;實現客流數據的采集與統計;具有時鐘同步、車站級系統參數設置和維護功能,可實時監控車站AFC系統設備的運行情況;具有系統自診斷、設備控制和故障告警等功能;具有對車站客流、車票和現金收益進行統一管理的功能及相應的報表功能。

(3) 當與線路中央計算機系統通信出現故障時,能獨立管理本車站AFC系統設備的正常運行,并保存相關數據。

(4) 緊急情況下,通過綜合后備盤(IBP)上的緊急按鈕或與FAS(火災報警系統)聯動啟動緊急放行模式,控制車站所有進、出站檢票機的三桿下落及扇門打開,以達到乘客快速疏散,同時所有自動售票機將自動退出服務的目的。

2.3 車站終端設備

車站終端設備主要包括自動售票機、自動充值機、半自動售票機、自動檢票機(含進站檢票機、出站檢票機、雙向檢票機、寬通道檢票機)及便攜式檢票機等。漢中路站售檢票終端設備均采用新型設備，其中自動檢票機阻擋形式采用拍打門式,相比傳統的三桿檢票機,其在通行能力及乘客使用體驗上都有較大的提升。

新型自動售票機及自動檢票機的外形尺寸較傳統設備均有大幅改進,自動檢票機機體從傳統的280 mm優化至180 mm,自動售票機設備寬度從既有傳統的900 mm優化至750 mm。車站終端設備具有自動售票、半自動售票及自動檢票的基本功能,可接收硬幣和紙幣的購票方式,具備原幣原退功能、紙幣找零采用循環找零方式。

為確保車站終端設備的可用性、可靠性、安全性,在設計時采取了一系列措施,包括:接受車站計算機系統下發的系統運行參數、運營模式及黑名單等;向車站計算機系統上傳原始交易數據和設備狀態信息;具備正常運行、降級運行、故障停用、測試、檢修、停止服務以及緊急放行等工作模式;具有設備故障自診斷和故障信息提示功能。當與車站計算機通信中斷時,車站終端設備具有單機工作和數據保存能力。除自動檢票機之外的車站終端設備內置UPS(不間斷電源)電源或蓄電池,在斷電情況下確保最后一筆交易的處理和數據保存。

車站終端設備布置方案,充分考慮了周邊業態、各方向進出站客流情況,在布置時充分考慮了客流走向的合理性,并據此合理計算了設備配置數量。上海軌道交通12號線共設32座車站,其中換乘車站更是多達19座。為適應該線路的正常運營,合理布置了每座換乘車站進、出站檢票機及自動售票機,以實現客流流線順暢,尤其是在換乘車站,可與目前線網內所有線路輕松實現無障礙換乘。

2.4 系統配電設計

AFC系統配電設備主要包括AFC系統雙電源自切箱和現場配電箱。AFC系統設備及終端設備均采用一類負荷標準的電源進行供電;線路中央計算機系統設備由控制中心集中UPS系統提供的不間斷電源進行供電,蓄電池后備時間為1 h;車站計算機系統設備、半自動售票機及網絡設備由車站集中UPS系統提供的不間斷電源進行供電,蓄電池后備時間為30 min;車站終端設備采用非UPS供電,自動售票機內置小容量UPS,其容量可滿足停電時最后一筆交易的處理和系統退出需求。

3 AFC系統票制及票務管理

上海軌道交通全路網使用的車票主要分為軌道交通專用票和儲值票兩大類。

3.1 票制

上海軌道交通專用車票主要包括單程票、應急票、乘次票、優惠票、旅游票、紀念票、出站票、員工票、測試票、志愿者服務卡及預留票等類型。儲值票采用上海城市公共交通卡、手機錢包等。

上海軌道交通12號線的AFC系統采用非接觸式IC卡作為車票媒介,其中單程票采用薄型非接觸式IC卡,以滿足上海軌道交通線網內“一票換乘”要求;儲值票采用標準非接觸IC卡(包括M1卡和CPU卡),以滿足上海城市公共交通“一卡通”要求。

手機錢包作為儲值票使用,可利用NFC(近場通信)技術實現的支付形式,使用13.56 MHz作為通信頻率,支持脫機消費、復合應用、STK(SIM卡開發工具包)余額查詢/交易明細查詢、STK充值等業務功能。該技術利用手機SIM卡作為載體,符合PBOC 3.0標準。乘客可不用另外購買單程票或交通卡,使用手機就能乘坐12號線,日常出行變得更為便捷。

3.2 票務管理

票務采用軌道交通票務清分中心、線網區域配票點和車站收款室三級管理模式。

(1) 票務清分中心負責整個線網的車票流通,包括車票的采購、庫存管理、初始化、銷毀、配票至線網區域配票點、車票調配、車票回收、車票清洗和消毒、車票賬戶管理及預賦值車票的發行等工作。

(2) 線網區域配票點負責線網區域內各車站的車票流通,包括接受票務清分中心的配票、對區域內各車站進行配票、對區域內車票進行調配和庫存管理。

(3) 車站收款室負責管理本車站內的車票流通,包括車票站內庫存監控、車站暫存票保管、車票站間調配以及車票上繳等工作。

4 AFC系統工程特點

(1) 漢中路站采用新型自動售票機與新型自動檢票機。為響應上海申通地圖集團有限公司關于規范新線AFC系統設備外形、安裝形式的要求,并對下一輪新線建設中的AFC系統終端設備起到示范作用,本工程在漢中路站采用新型自動售票機及新型自動檢票機。新型檢票機的阻擋形式采用拍打門。

(2) 采用中移動浦發手機錢包作為儲值票。本工程AFC系統支持采用NFC技術實現的支付形式,乘客可以使用中移動浦發手機錢包實現進出站刷卡扣費。此項技術利用手機SIM卡作為載體,符合PBOC 3.0標準,采用RFID(無線射頻識別)技術(通信頻率為13.56 MHz)實現現場脫機支付。

(3) 換乘車站形式多樣，AFC終端設備布置復雜。本工程有19座換乘車站,可與目前線網規模下所有線路實現換乘,換乘節點較多,換乘形式多樣(T型、L型及通道換乘),這是本工程的一大特點。為實現本線路換乘車站的無障礙換乘,同時又能使客流流線合理,盡可能避免換乘客流與進出站客流產生沖突,設計方與項目公司、運營公司等單位就換乘車站AFC系統車站終端設備布置方案進行了多次討論,并針對情況比較復雜的車站(如漢中路站、曲阜路站、大連路站)組織了專題討論,最終確定了讓各方均滿意的方案。

(4) 清分中心聯調測試及聯合走票測試。為滿足軌道交通路網內地鐵專用票“一票通”和城市公共交通“一卡通”需求,本工程在完成線路內部的聯調測試后,按照路網聯網運營的要求進行了一系列聯調測試,特別是本線路與清分中心的聯調測試以及全路網聯合走票測試。這是確保本線路能與線網內其他線路互聯互通,實現AFC系統網絡化運營的關鍵步驟，具有測試范圍廣,參與方眾多的特點。

5 結語

上海軌道交通12號線AFC系統目前已經投入運營,從運行效果上看,該系統設計滿足各類乘客的實際運營要求,系統運行穩定、可靠,方便了乘客的出行。

[1] 中華人民共和國住房與城鄉建設部.地鐵設計規范:GB 50157-2013[S]. 北京:中國建筑工業出版社,2013.

[2] 上海申通地鐵集團有限公司.上海城市軌道交通工程技術標準:STB/ZH-000001—2010[S].

[3] 上海市建設和交通管理委員會.城市軌道交通自動售檢票系統通用技術規范:DGJ 08-1101-2007[S].北京:人民交通出版社,2007.

[4] 趙時旻.軌道交通自動售檢票系統[M]. 上海:同濟大學出版社,2007.

[5] 于鑫,王富章. 城軌交通自動售檢票系統的研究[J]. 鐵路計算機應用,2005,14(6):4-7.

Design of Automatic Fare Collection System for Shanghai Rail Transit Line 12

LIU Zhiwei

The system structure, design principle, central computer system, station computer system, station terminal facilities and functions of AFC used on Shanghai rail transit Line 12 are introduced, the characters of ticket system, ticketing management, and the project features are analyzed. This AFC system has the same structure as that of Shanghai rail transit network, so it is easy to achieve interconnection and interworking between them. The AFC system for Line 12 also has mobile payment function, which makes it convenient for passengers to use metro Line 12 for daily trip.

Shanghai rail transit Line 12; automatic fare collection system (AFC); system design; ticketing management mechanism

U 293.2+21

10.16037/j.1007-869x.2017.01.035

2016-09-20)