隋丽莉，张 莉，张 坤，孟怡声
（北京轨道交通路网管理有限公司，北京 100101）
智慧化的轨道交通自动售检票（AFC）两层架构系统在传统AFC系统的基础上，融合了互联网平台、监视中心的全部需求，为智慧地铁建设的 AFC智能化管理和智慧化服务建设指明方向。
传统AFC系统多数采用5层架构模式，分为清分中心（ACC）、线路中心（LC）、车站计算机（SC）、终端设备（SLE）、车票。架构层级分明，各层级系统执行相应职责，保证AFC系统为地铁乘客提供便捷服务。其中ACC为系统清分中心，承担着轨道交通线网票款清分清算、客流数据统计，一票通票卡的发行和管理，售票终端的认证管理等功能；
LC为线路中心计算机系统，负责线网级的运营管理、下属车站的参数管理、设备软件管理等；
SC为车站计算机系统，实现车站运营管理、车站设备管理、车站级系统管理、车站数据管理、车站收益管理、车站报表管理、车站权限管理等内容，实现车站级票务、维修、与多线路管理中心（MLC）/LC系统通信传输数据，接收 MLC/LC下发参数、模式、指令等信息，对车站 AFC 系统进行整体管理，并上传本站相关运营数据；
SLE为终端设备层，通过终端设备为乘客提供购票、补票、充值、进/出站等服务；
车票层重点关注票卡信息，实现卡的使用信息记录，对车票的信息有效性进行验证，并记录和产生交易数据，上传至上层中心系统。
近几年，伴随着各超一线、一线、二线等人口巨大的城市化地铁建设逐渐成熟化，轨道交通城市运营经验，线网规模逐渐扩大，为满足网络化运营的需要，降本增效，提出多线共用线路中心系统概念并在多地实现落地应用，如：北京地铁多线路共用线路中心系统（MLC）、南京地铁区域线路中心系统（ZLC）、深圳地铁多线共享中心系统（CLC）等。郑州地铁在借鉴南京、北京、深圳等地建设经验的基础之上，结合云平台、大数据等新技术的发展趋势及线路建设的实际需要，通过大量调研、方案讨论及多次技术瓶颈的突破，融合MLC系统和ACC系统，建设了郑州地铁自动售检票线网管理中心系统（ANCC）。
另一方面，在传统AFC 5层架构满足基础业务的基础上，根据互联网技术在轨道交通行业的应用，各地为满足非现金业务需求，采用云平台技术进行了两层架构的互联网业务中心系统建设，并提供相应手机端APP系统，满足乘客的日常出行需求。
同时为提高AFC系统运营效率，AFC监视中心进行落地建设，实现对 AFC 系统各层级设备数据、参数数据、交易数据、软件版本、客流数据、票卡数据等统一监控管理，及时对运营发生的问题进行统一处理。参数升级时管理分散，降低效率，人力物力成本增加，对系统数据进行统计分析，提供决策支持。
以北京AFC系统架构体系为例，系统建设总体结构如图1所示。
图1 当前北京轨道交通AFC系统总体结构Fig.1 Overall architecture of the current AFC system for Beijing rail transit
虽然近年来，AFC系统进行各层级的系统建设，包括LC层的多线路中心系统共建，ACC层与LC层的线网中心级系统共建，互联网中心系统搭建，监视中心平台建设。但各业务仍有明显的层级区分，只是在一定程度上简化了系统层级，各业务系统不统一，需要各自进行建设，仍需要大量的技术设施建设成本；
系统间数据不能共享，传输层的数据差异，异常纠纷仍消耗大量人力资源；
同时，系统主要的关注点仍是解决常规的售检票服务，无法满足多层次、多样化的乘客出行需求，智慧运营、智慧维修、智慧客流等高层次的智慧交通的建设需求日益迫切。
智慧地铁建设是国内城市轨道交通行业信息化建设的重点，利用云计算、大数据、人工智能等先进技术，建设智能化的新一代AFC系统，是适应智慧城市建设，满足智慧化型轨道交通运营管理的必然要求。
随着信息技术的飞速发展，云计算、大数据、人工智能等新兴技术大量应用，技术成熟度不断提升，在各行业中广泛应用，国内已有其他城市基于云计算技术构建轨道交通信息化设施，正在不断推广应用；
AFC监视中心集中化管理模式为未来在多运营主体条件下AFC2.0 系统的集中管理方式在管理上进行了充分的准备，监视中心系统扁平化的直连设备的技术架构为 AFC2.0 系统的大规模（超过18 000台）设备直管技术进行了有效的验证。因此，云化的 AFC2.0 系统建设在业务、管理和技术上都具有完全的可行性。AFC2.0 系统改变传统的从SLE到SC，到LC/MLC，到ACC的4层结构体系，采用扁平化的两层结构设计，即由云化 AFC 中心系统直接连接和控制终端设备。具体如图2所示。
图2 AFC2.0系统总体架构Fig.2 Overall architecture of the system of AFC 2.0
AFC2.0 系统采用云计算技术，整合原有的车站SC 系统、 MLC 系统、监视中心系统、互联网平台系统，构建一体化的 AFC 云中心系统，节约资源，数据共享，提供完整的 AFC 业务管理服务。AFC 终端设备（包括 AG、TVM、BOM、ITVM 等）直接与云中心系统连接，上传AFC 交易数据，接收云中心系统的控制指令，为乘客提供售检票服务。在车站级设置边缘计算服务器，为生物识别、智慧地铁等业务提供车站级的边缘计算服务。同时边缘计算服务器也作为 AFC2.0 系统的车站应急服务器，用于网络故障等突发情况下对终端设备的应急保障支撑。边缘计算服务器根据具体业务需要灵活配置，可以每站设置，也可以几个相邻站共享一套。车站业务人员、企业管理人员、中心管理人员都直接访问云中心系统，按照各自的业务职责、管辖权限和范围完成 AFC 系统的业务管理工作。在云中心系统统一设置系统数据接口，实现数据通信和数据交换，包括对内其他系统的数据接口，如 ACC 系统接口、大数据中心系统接口等；
对外部的一卡通接口，第三方支付接口等；
互联网的安全接入，支撑互联网APP，为乘客提供移动售检票服务。
3.1 层级简化，业务扩充
AFC2.0系统采用两层的扁平化架构，并整合了传统票务和互联网票务，有利于票务服务智能化，持续开展乘客服务细化。AFC上云后，根据业务发展的需要，以传统的AFC业务、互联网业务以及监视中心整体协调的业务为基础，采用全新的模式进行整合。使AFC上云后具备现有3个板块的内容，并有机结合，减少因多个系统存在而导致的重复建设和系统间的数据接口，统一运维管理等。
3.2 降低建设成本
AFC上云后的系统统一建设，改变原有线路中心、车站中心、监视中心、互联网、ACC 多个系统分别建设的格局，采用大量交易数据、状态数据集中处理和存储及管理，减少重复建设，节省系统建设和运维投资。同时，系统除设备外，做到了一中心，统筹全路网数据，在新线接入、新站接入时更加简化，极大地降低了线网扩充的接入实施难度，为新线及新站的接入提供安全可靠的保障。
以北京路网多线路管理中心为例，MLC系统建设服务器资源说明如表1所示。
表1 MLC建设资源评估说明Tab.1 Assessment description of MLC construction resource
目前北京地铁网包含7个MLC系统，每个MLC进行单独建设，所需硬件资源不能共享，资源利用率难以提升。
统一中心化的AFC2.0系统，在设计上实现了硬件资源的各业务层级资源共享，系统维护上采用统一的用户管理服务进行各业务层级的需求支撑、运维，极大地缩减了系统建设成本，达到了降本增效的良好效果。
3.3 智能运行，系统科学、经济运转
传统 AFC 系统，在运营时段内，为满足乘客服务，运营企业要求所有车站设备开机率100%。售票类设备在通勤车站全部开机，使用率低，既不经济又不科学。随着人工智能技术的发展，采用人工智能技术对 AFC 系统运营数据进行分析，可以有效地对运营时段设备的运行进行自动管理。依据全网现在的日均客流数量，评估不同设备群组在不同时间服务供应量，有计划启用或停用设备，减少设备损耗、降低设备故障，如：每天每站的设备几点开机、多少台设备开机、每个运行时段多少台设备提供服务、如果一台设备故障，需要哪台设备开启提供服务。通过上述智能计算，降低成本的同时提高设备利用率，使AFC系统达到经济科学的运转效率。
3.4 智能维修，设备状态精准跟踪
传统 AFC 系统的运营维修，是计划修。为满足全设备提供服务的要求，运营企业对所有的故障设备全部维修，且维修时间要求基本一致，维修维护成本高。随着人工智能技术的发展，采用人工智能技术对 AFC 系统运营数据和运行数据进行分析，根据每座车站当前时段的客流特点，精准计算出运营时段内每站每类型设备提供服务的数量，当一台设备故障时，合理分配设备维修时间，以提高维修效率，并降低维修成本。
3.5 智能服务，紧跟智慧地铁建设大方向
随着政府对智慧化的要求，AFC 系统也要满足人们对美好生活的需要。由传统的“我们提供什么，乘客使用什么”，逐步转变为“乘客需要什么，我们就提供什么”。乘客由原来的纸票乘车，到使用IC 卡乘车，到使用二维码乘车，随着社会的发展和人们的需要，未来 AFC 系统需要满足乘客的刷脸乘车、电子身份证乘车等需求。为了快速满足乘客的需要，AFC 系统就需要由原来的各层系统更改程序来实现功能进而提供服务的方式，改变为由中心提供服务规则，系统设备自动识别并提供服务的方式。提高系统的自我适应和调整的能力，减少投资成本，提高服务效率。AFC 上云后强化了设备使用数据、设备状态数据、乘客行为数据、票务人员操作行为数据等的智能感知，结合新建的智能控制平台，才能实现 AFC 系统的智能化转型，提升系统的控制能力和服务扩展能力。
AFC2.0系统将车票以上的传统4层架构层级系统精简为两层架构层级系统的同时，对互联网平台及监视中心进行融合，加强了对AFC系统内数据的管控，对地铁内出行数据的完整信息链进行全程管控，解决系统层级间的对账纠纷，并增加对设备的管控能力，做到对乘客行为的及时响应，使AFC传统业务的运营得到了质的提升。同时，智慧化的数据分析、感知能力，提升了乘客服务质量，是智慧出行的一大步，紧跟智慧地铁、智慧城市的大趋势，使地铁出行体验具备无限的可能。
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