關(guān)于南京地鐵AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)思路和再思考論文
1.南京地鐵AFC系統(tǒng)建設(shè)概況
2010年5月,隨著南京地鐵2號(hào)線和1號(hào)線南延的開(kāi)通試運(yùn)營(yíng),南京地鐵進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的時(shí)期,AFC系統(tǒng)的建設(shè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。從總體來(lái)看,網(wǎng)絡(luò)化AFC系統(tǒng)建設(shè)具有以下特點(diǎn):
1)由單線建設(shè)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑�建設(shè);
2)需為乘客提供統(tǒng)一的服務(wù)界面和無(wú)障礙換乘;
3)信息化系統(tǒng)建設(shè)的發(fā)展對(duì)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(tǒng)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)的積累相對(duì)滯后于系統(tǒng)的擴(kuò)張速度,不斷出現(xiàn)涉及整個(gè)線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)模式、票務(wù)規(guī)則、系統(tǒng)接口等方面的需求調(diào)整。
為了實(shí)現(xiàn)AFC系統(tǒng)的互聯(lián)互通,保證乘客在各線路間的無(wú)障礙換乘,針對(duì)南京地鐵在網(wǎng)絡(luò)化AFC系統(tǒng)建設(shè)時(shí)所遇到的問(wèn)題,結(jié)合網(wǎng)絡(luò)化AFC系統(tǒng)建設(shè)的特點(diǎn),制定總體思路,吸納咨詢顧問(wèn)力量,解決關(guān)鍵問(wèn)題,適當(dāng)改造既有線AFC系統(tǒng),建設(shè)ACC(AFCclearingcenter,清算管理中心),保證了多條新建線路AFC系統(tǒng)的無(wú)縫接入,增強(qiáng)了AFC系統(tǒng)的可靠性、安全性和兼容性,提高了AFC系統(tǒng)的建設(shè)效率和運(yùn)行效率,降低了建設(shè)成本和維護(hù)成本。
2.網(wǎng)絡(luò)化AFC系統(tǒng)建設(shè)遇到的問(wèn)題
南京地鐵AFC系統(tǒng)是在既有1號(hào)線基礎(chǔ)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的,包括新線路的AFC系統(tǒng)建設(shè)、ACC系統(tǒng)建設(shè)以及原有線路的AFC系統(tǒng)擴(kuò)改。由于各線路的系統(tǒng)承包商不同,存在原線路所采用的技術(shù)開(kāi)放性不足、接口標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)致后續(xù)線路AFC系統(tǒng)建設(shè)的接入仍然存在障礙。南京地鐵建設(shè)網(wǎng)絡(luò)化AFC系統(tǒng)初期遇到如下問(wèn)題:
1)線網(wǎng)AFC系統(tǒng)的建設(shè)對(duì)目前地鐵AFC系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)模式有何改變,以及對(duì)后續(xù)線路的建設(shè)、運(yùn)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(tǒng)的功能定位、規(guī)模及其建設(shè)規(guī)劃應(yīng)該如何確定?
3)原有線路AFC系統(tǒng)的改擴(kuò)建具體要移植、改造、升級(jí)哪些內(nèi)容,風(fēng)險(xiǎn)和代價(jià)有多少?
4)面對(duì)各線路AFC系統(tǒng)、設(shè)備供貨商不同的情況,后續(xù)線路的建設(shè)如何協(xié)調(diào)使之相互兼容?
5)線網(wǎng)AFC系統(tǒng)各層次間的功能如何合理劃分?
6)新線路AFC系統(tǒng)、ACC系統(tǒng)以及原有線路AFC系統(tǒng)的改擴(kuò)建順序如何安排?
3.咨詢力量的引入
為了有效保護(hù)投資,贏得工程建設(shè)的主動(dòng),化解潛在的風(fēng)險(xiǎn),建立節(jié)約型、可持續(xù)發(fā)展的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)和運(yùn)營(yíng)模式,南京地鐵針對(duì)軌道交通發(fā)展的實(shí)際情況,規(guī)避承包商技術(shù)封閉造成的互聯(lián)風(fēng)險(xiǎn),引入了北京城建設(shè)計(jì)研究總院和東南大學(xué)兩家咨詢單位,依托其豐富的咨詢、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和大量的專(zhuān)業(yè)優(yōu)秀人才,進(jìn)行技術(shù)規(guī)程的編制工作,研究并形成了開(kāi)放統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范和接口條件,營(yíng)造了有效的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境,控制并逐步降低了AFC系統(tǒng)新線建設(shè)和并網(wǎng)接入的成本。隨著各線路和ACC系統(tǒng)的建成及并網(wǎng)運(yùn)行,進(jìn)一步驗(yàn)證了技術(shù)規(guī)程的可實(shí)施性,確保了技術(shù)規(guī)程的正確性和完整性。
4.AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的總體思路
南京地鐵AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的基本原則:
1)在1號(hào)線成功運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)上,為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)下AFC系統(tǒng)的互聯(lián)互通,去蕪存菁地采納1號(hào)線引進(jìn)的技術(shù),避免對(duì)1號(hào)線AFC系統(tǒng)進(jìn)行顛覆性改造,降低建設(shè)成本,保障改造期間系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行;
2)通過(guò)技術(shù)規(guī)程的編制,不僅保證既有的1號(hào)線、新建的2號(hào)線及南延線接入ACC系統(tǒng),還應(yīng)保證后續(xù)線路的無(wú)縫接入;
3)系統(tǒng)應(yīng)有可擴(kuò)展性,可以持續(xù)升級(jí),適應(yīng)未來(lái)新技術(shù)的應(yīng)用,如新型票卡的應(yīng)用。
依據(jù)上述基本原則,開(kāi)展必要的技術(shù)咨詢和研究工作,制定統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)程,合理劃分線網(wǎng)AFC系統(tǒng)各層次間的功能,確定ACC的功能與定位,確定新老線路AFC、ACC的建設(shè)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(tǒng)的互聯(lián)互通,滿足新線建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的要求。
4.1AFC的系統(tǒng)架構(gòu)
軌道交通AFC系統(tǒng)通常采用5層架構(gòu)體系:ACC—LC(linecentral,線路中心)—SC(stationcomputer,車(chē)站計(jì)算機(jī))—SLE(stationlevelequipment,車(chē)站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備)—車(chē)票。
考慮到AFC系統(tǒng)未來(lái)的業(yè)務(wù)模式、票務(wù)處理流程、票卡結(jié)構(gòu)以及所選用的票卡技術(shù)都有可能發(fā)生調(diào)整,為此提出6層架構(gòu)體系,即在車(chē)票和車(chē)站設(shè)備兩層之間建立業(yè)務(wù)內(nèi)置型讀寫(xiě)器層。
所謂業(yè)務(wù)內(nèi)置型讀寫(xiě)器,即讀寫(xiě)器采用嵌入式32位CPU、大容量存儲(chǔ)器件,可將完整的票務(wù)處理流程軟件部署到讀寫(xiě)器內(nèi)部,一旦票務(wù)處理流程、票卡結(jié)構(gòu)等發(fā)生調(diào)整,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在線升級(jí)業(yè)務(wù)內(nèi)置型讀寫(xiě)器中的軟件即可,無(wú)需改變?cè)O(shè)備計(jì)算機(jī)的程序。
使用業(yè)務(wù)內(nèi)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(tǒng)一,有利于互聯(lián)互通,有利于均衡各線路AFC系統(tǒng)的服務(wù)水準(zhǔn)。在目前快速推進(jìn)軌道交通的工程建設(shè)中,以標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品貫徹標(biāo)準(zhǔn)、助推標(biāo)準(zhǔn),不失為一條有效途徑。
4.2ACC的功能與定位
ACC是AFC系統(tǒng)最上層的管理中心,將承擔(dān)軌道交通票卡發(fā)行、票務(wù)收入的匯總、清分、資金劃撥和線網(wǎng)AFC系統(tǒng)的運(yùn)行聯(lián)動(dòng)、監(jiān)督,同時(shí)還負(fù)責(zé)處理一卡通車(chē)票在軌道交通中應(yīng)用的清分和管理,以及對(duì)整個(gè)線網(wǎng)客流信息的匯總分析。ACC的基本職能包括收益清分、運(yùn)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(guī)則,實(shí)現(xiàn)軌道交通各線之間、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(yùn)營(yíng)管理。主要指客流量、票卡流向、重大故障等線網(wǎng)級(jí)運(yùn)營(yíng)狀況的監(jiān)視,管理線網(wǎng)屬性、密鑰、票價(jià)參數(shù)、車(chē)票種類(lèi)、費(fèi)率表、乘客服務(wù)界面等相關(guān)參數(shù),并進(jìn)行匯總和轉(zhuǎn)發(fā)。
3)票務(wù)管理。包括票種的發(fā)行計(jì)劃、票卡初始化與分揀、庫(kù)存、調(diào)撥、注銷(xiāo)銷(xiāo)毀等。
4)分析決策。指充分利用清分系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)中的信息資源,為政府決策部門(mén)的決策制定提供準(zhǔn)確、豐富的數(shù)據(jù)支持。
4.3AFC系統(tǒng)的改擴(kuò)建方案
在制定線網(wǎng)AFC技術(shù)規(guī)程和1號(hào)線改擴(kuò)建方案時(shí),充分尊重1號(hào)線的既有技術(shù)方案,吸納1號(hào)線引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù),保留對(duì)互聯(lián)互通無(wú)影響的技術(shù)方案,摒棄不利于系統(tǒng)互聯(lián)互通的技術(shù)。
1)推廣使用原有1號(hào)線AFC系統(tǒng)的先進(jìn)技術(shù)。如基于PKI(publickeyinfrastructure,公開(kāi)密鑰體系)安全機(jī)制的密鑰管理系統(tǒng),用以實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)器設(shè)備的簽到、文件的數(shù)據(jù)簽名以及單程票密鑰的下載,提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性,應(yīng)用效果顯著。
2)保留不阻礙系統(tǒng)互聯(lián)互通的技術(shù)。避免對(duì)1號(hào)線AFC系統(tǒng)進(jìn)行顛覆性改造,降低建設(shè)成本。如數(shù)據(jù)傳輸方面,在不影響互聯(lián)互通的前提下,采用CORBA(公共對(duì)象請(qǐng)求代理體系結(jié)構(gòu))方式傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),采用FTP(文件傳輸協(xié)議)方式傳輸非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
3)摒棄不利于系統(tǒng)互聯(lián)互通的技術(shù)。如原票卡結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)規(guī)劃僅適用于單線運(yùn)營(yíng),不滿足網(wǎng)絡(luò)化AFC系統(tǒng)的需求,需重新設(shè)計(jì)。
4.4新老線路的改擴(kuò)建順序
本著平滑過(guò)渡、逐步驗(yàn)證的原則,確定新老線路AFC系統(tǒng)及ACC系統(tǒng)的建設(shè)和改擴(kuò)建順序:
1)首先,制定AFC系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程;
2)然后,進(jìn)行1號(hào)線的改擴(kuò)建,驗(yàn)證技術(shù)規(guī)程的可實(shí)施性;
3)建設(shè)ACC系統(tǒng),并與1號(hào)線對(duì)接,在單線運(yùn)行條件下可以驗(yàn)證數(shù)據(jù)通信接口、清分系統(tǒng)、密鑰管理系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)的正確性與穩(wěn)定性;
4)最后,將2號(hào)線及1號(hào)線南延線的AFC系統(tǒng)接入,進(jìn)行聯(lián)調(diào)測(cè)試,確保接入系統(tǒng)的可靠性與兼容性,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的并網(wǎng)運(yùn)行。
4.5研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品
在編制AFC技術(shù)規(guī)程時(shí),需要對(duì)一些技術(shù)難題進(jìn)行攻克,如單程票密鑰和業(yè)務(wù)內(nèi)置型IC卡讀寫(xiě)器等。以咨詢單位為技術(shù)依托,由ACC及AFC系統(tǒng)承包商進(jìn)行技術(shù)實(shí)現(xiàn),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(chǔ)卡,卡內(nèi)數(shù)據(jù)可自由讀寫(xiě),存在密鑰被破譯的可能。為解決這一問(wèn)題,采用在線更新的方式實(shí)現(xiàn)票卡密鑰的下載,即ACC系統(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)的兼容性,降低系統(tǒng)升級(jí)維護(hù)的費(fèi)用,南京地鐵率先提出了業(yè)務(wù)內(nèi)置型IC卡讀寫(xiě)器。業(yè)務(wù)內(nèi)置型讀寫(xiě)器將票卡的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、安全密鑰等處理過(guò)程封裝在裝置內(nèi)部,避免上述數(shù)據(jù)的外漏,有效地保護(hù)了軌道交通核心數(shù)據(jù)安全。
4.6研究可嵌入、可擴(kuò)展的平滑升級(jí)技術(shù)
系統(tǒng)通過(guò)關(guān)鍵產(chǎn)品和技術(shù)的.模塊化,運(yùn)營(yíng)參數(shù)化,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可嵌入、可擴(kuò)展性。
1)關(guān)鍵產(chǎn)品的模塊化封裝。如業(yè)務(wù)內(nèi)置型IC卡讀寫(xiě)器。當(dāng)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(xiàn)對(duì)票務(wù)規(guī)則的在線下載更新,無(wú)需修改其他軟、硬件,這有利于系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí),保證了系統(tǒng)的統(tǒng)一性與標(biāo)準(zhǔn)性,在軌道交通建設(shè)中創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
2)票務(wù)運(yùn)營(yíng)參數(shù)化。南京地鐵將單程票、儲(chǔ)值票和計(jì)次票作為基本票種,在基本票種的基礎(chǔ)上,通過(guò)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)(equipmentoperatingdata,EOD)和票卡結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)置生成新的票種,即票卡產(chǎn)品,以滿足細(xì)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(fù)雜度,另一方面給乘客提供了多樣化的選擇,對(duì)客流的吸引、客流量的調(diào)節(jié)均具有重要作用。
3)人機(jī)界面參數(shù)化。如自動(dòng)售票機(jī)(ticketvendingmachine,TVM)界面元素,包括地圖區(qū)域、按票價(jià)購(gòu)票區(qū)域、功能選擇區(qū)域、單程票購(gòu)買(mǎi)張數(shù)選擇和信息提示區(qū)等參數(shù)化處理。在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洵h(huán)境下,可通過(guò)軟件形成相關(guān)線路、站點(diǎn)的信息,當(dāng)線路或車(chē)站信息發(fā)生變更時(shí),只需更改相關(guān)參數(shù),不需要更改系統(tǒng)的軟、硬件。
5.網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)再思考
隨著2號(hào)線和1號(hào)線南延線接入ACC系統(tǒng),南京地鐵AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)新的階段。展望未來(lái),也面臨著一些新的問(wèn)題。
1)技術(shù)規(guī)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(guī)程在已有線網(wǎng)成型的情況下,是否可以進(jìn)行調(diào)整?調(diào)整如何規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)?一旦調(diào)整,既有線路AFC系統(tǒng)是否必須隨之調(diào)整?
2)目前,仍有新的系統(tǒng)架構(gòu)需求提出。如區(qū)域性的票務(wù)中心,此種結(jié)構(gòu)是否適用于南京地鐵?架構(gòu)調(diào)整后,目前的技術(shù)規(guī)程是否需要隨之調(diào)整?是否會(huì)影響目前ACC的定位?
3)南京地鐵AFC項(xiàng)目采用了業(yè)務(wù)流程內(nèi)置型IC卡讀寫(xiě)器,未來(lái)票卡結(jié)構(gòu)、處理流程的變更可通過(guò)升級(jí)讀寫(xiě)器軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。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(biāo)準(zhǔn)的票卡介質(zhì)推出(如前段時(shí)間手機(jī)運(yùn)營(yíng)商推行過(guò)RFID-SIM的移動(dòng)支付技術(shù)),將如何適應(yīng)這種需求?
6結(jié)語(yǔ)
南京地鐵遵循AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的基本原則,引入咨詢力量,確定AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的總體思路。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)中面臨的問(wèn)題,逐一解決,保證技術(shù)規(guī)程的完整性、適用性和可擴(kuò)展性,以最小的代價(jià)確保1號(hào)線、1號(hào)線南延線和2號(hào)線的互聯(lián)互通,最終使后續(xù)線路建設(shè)遵循相同標(biāo)準(zhǔn),逐步推行AFC系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化,更好地滿足新線建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的要求。對(duì)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行總結(jié)與思考,并及時(shí)做相應(yīng)的調(diào)整,確保網(wǎng)絡(luò)化AFC系統(tǒng)的順利建設(shè)。
在網(wǎng)絡(luò)化的過(guò)程中,南京地鐵將不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題,和全國(guó)同行及致力于軌道交通研究和建設(shè)的各方力量一起,共同尋求解決之道。
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