关于南京地铁AFC系统网络化建设思路和再思考论文
1.南京地铁AFC系统建设概况
2010年5月,随着南京地铁2号线和1号线南延的开通试运营,南京地铁进入了网络化建设的时期,AFC系统的建设面临着严峻的挑战。从总体来看,网络化AFC系统建设具有以下特点:
1)由单线建设转变为多线建设;
2)需为乘客提供统一的服务界面和无障碍换乘;
3)信息化系统建设的发展对互联互通提出了更高的要求;
4)多种技术和产品(特别是不同技术接口)之间的矛盾日益突出;
5)系统建设和运营经验的积累相对滞后于系统的扩张速度,不断出现涉及整个线网运营模式、票务规则、系统接口等方面的需求调整。
为了实现AFC系统的互联互通,保证乘客在各线路间的无障碍换乘,针对南京地铁在网络化AFC系统建设时所遇到的问题,结合网络化AFC系统建设的特点,制定总体思路,吸纳咨询顾问力量,解决关键问题,适当改造既有线AFC系统,建设ACC(AFCclearingcenter,清算管理中心),保证了多条新建线路AFC系统的无缝接入,增强了AFC系统的可靠性、安全性和兼容性,提高了AFC系统的建设效率和运行效率,降低了建设成本和维护成本。
2.网络化AFC系统建设遇到的问题
南京地铁AFC系统是在既有1号线基础上进行网络化建设的,包括新线路的AFC系统建设、ACC系统建设以及原有线路的AFC系统扩改。由于各线路的系统承包商不同,存在原线路所采用的技术开放性不足、接口标准未建立的问题,还有原来所采用的部分技术不适用于网络化环境的矛盾,导致后续线路AFC系统建设的接入仍然存在障碍。南京地铁建设网络化AFC系统初期遇到如下问题:
1)线网AFC系统的建设对目前地铁AFC系统运营模式有何改变,以及对后续线路的建设、运营、收益、资源开发等方面带来什么样的影响?
2)ACC系统的功能定位、规模及其建设规划应该如何确定?
3)原有线路AFC系统的改扩建具体要移植、改造、升级哪些内容,风险和代价有多少?
4)面对各线路AFC系统、设备供货商不同的情况,后续线路的建设如何协调使之相互兼容?
5)线网AFC系统各层次间的功能如何合理划分?
6)新线路AFC系统、ACC系统以及原有线路AFC系统的改扩建顺序如何安排?
3.咨询力量的引入
为了有效保护投资,赢得工程建设的主动,化解潜在的风险,建立节约型、可持续发展的城市轨道交通网络化建设和运营模式,南京地铁针对轨道交通发展的实际情况,规避承包商技术封闭造成的互联风险,引入了北京城建设计研究总院和东南大学两家咨询单位,依托其丰富的咨询、设计经验和大量的专业优秀人才,进行技术规程的编制工作,研究并形成了开放统一的技术规范和接口条件,营造了有效的竞争环境,控制并逐步降低了AFC系统新线建设和并网接入的成本。随着各线路和ACC系统的建成及并网运行,进一步验证了技术规程的可实施性,确保了技术规程的正确性和完整性。
4.AFC系统网络化建设的总体思路
南京地铁AFC系统网络化建设的基本原则:
1)在1号线成功运营的基础上,为实现网络化运营下AFC系统的互联互通,去芜存菁地采纳1号线引进的技术,避免对1号线AFC系统进行颠覆性改造,降低建设成本,保障改造期间系统的平稳运行;
2)通过技术规程的编制,不仅保证既有的1号线、新建的2号线及南延线接入ACC系统,还应保证后续线路的无缝接入;
3)系统应有可扩展性,可以持续升级,适应未来新技术的应用,如新型票卡的应用。
依据上述基本原则,开展必要的技术咨询和研究工作,制定统一的技术规程,合理划分线网AFC系统各层次间的功能,确定ACC的功能与定位,确定新老线路AFC、ACC的建设顺序,研发关键技术与产品,以较小的代价确保AFC系统的互联互通,满足新线建设和网络化运营的要求。
4.1AFC的系统架构
轨道交通AFC系统通常采用5层架构体系:ACC—LC(linecentral,线路中心)—SC(stationcomputer,车站计算机)—SLE(stationlevelequipment,车站现场设备)—车票。
考虑到AFC系统未来的业务模式、票务处理流程、票卡结构以及所选用的票卡技术都有可能发生调整,为此提出6层架构体系,即在车票和车站设备两层之间建立业务内置型读写器层。
所谓业务内置型读写器,即读写器采用嵌入式32位CPU、大容量存储器件,可将完整的票务处理流程软件部署到读写器内部,一旦票务处理流程、票卡结构等发生调整,通过网络在线升级业务内置型读写器中的软件即可,无需改变设备计算机的程序。
使用业务内置型读写器的另一个优点是可确保票务处理流程的统一,有利于互联互通,有利于均衡各线路AFC系统的服务水准。在目前快速推进轨道交通的工程建设中,以标准化的产品贯彻标准、助推标准,不失为一条有效途径。
4.2ACC的功能与定位
ACC是AFC系统最上层的管理中心,将承担轨道交通票卡发行、票务收入的汇总、清分、资金划拨和线网AFC系统的运行联动、监督,同时还负责处理一卡通车票在轨道交通中应用的清分和管理,以及对整个线网客流信息的汇总分析。ACC的基本职能包括收益清分、运营管理、票务管理、分析决策等。
1)收益清分。主要是指制定并实施清分规则,实现轨道交通各线之间、轨道交通领域与其他行业领域之间的收益清分。
2)运营管理。主要指客流量、票卡流向、重大故障等线网级运营状况的监视,管理线网属性、密钥、票价参数、车票种类、费率表、乘客服务界面等相关参数,并进行汇总和转发。
3)票务管理。包括票种的发行计划、票卡初始化与分拣、库存、调拨、注销销毁等。
4)分析决策。指充分利用清分系统数据平台中的信息资源,为政府决策部门的决策制定提供准确、丰富的数据支持。
4.3AFC系统的改扩建方案
在制定线网AFC技术规程和1号线改扩建方案时,充分尊重1号线的既有技术方案,吸纳1号线引进的先进技术,保留对互联互通无影响的技术方案,摒弃不利于系统互联互通的技术。
1)推广使用原有1号线AFC系统的先进技术。如基于PKI(publickeyinfrastructure,公开密钥体系)安全机制的密钥管理系统,用以实现读写器设备的签到、文件的数据签名以及单程票密钥的下载,提高了系统的安全性和可靠性,应用效果显著。
2)保留不阻碍系统互联互通的技术。避免对1号线AFC系统进行颠覆性改造,降低建设成本。如数据传输方面,在不影响互联互通的前提下,采用CORBA(公共对象请求代理体系结构)方式传输实时数据,采用FTP(文件传输协议)方式传输非实时数据。
3)摒弃不利于系统互联互通的技术。如原票卡结构等数据规划仅适用于单线运营,不满足网络化AFC系统的需求,需重新设计。
4.4新老线路的改扩建顺序
本着平滑过渡、逐步验证的原则,确定新老线路AFC系统及ACC系统的建设和改扩建顺序:
1)首先,制定AFC系统技术规程;
2)然后,进行1号线的改扩建,验证技术规程的可实施性;
3)建设ACC系统,并与1号线对接,在单线运行条件下可以验证数据通信接口、清分系统、密钥管理系统及监控系统的正确性与稳定性;
4)最后,将2号线及1号线南延线的AFC系统接入,进行联调测试,确保接入系统的可靠性与兼容性,实现网络化系统的并网运行。
4.5研发关键技术和产品
在编制AFC技术规程时,需要对一些技术难题进行攻克,如单程票密钥和业务内置型IC卡读写器等。以咨询单位为技术依托,由ACC及AFC系统承包商进行技术实现,确保技术攻关的正确性和有效性。
由于目前主流的单程票产品多是存储卡,卡内数据可自由读写,存在密钥被破译的可能。为解决这一问题,采用在线更新的方式实现票卡密钥的下载,即ACC系统在需要下载密钥时,可直接通过网络下载至前端,若发现异常,可迅速更换交易密钥,从而保证单程票的交易安全。
为了提高AFC系统的兼容性,降低系统升级维护的费用,南京地铁率先提出了业务内置型IC卡读写器。业务内置型读写器将票卡的数据结构、安全密钥等处理过程封装在装置内部,避免上述数据的外漏,有效地保护了轨道交通核心数据安全。
4.6研究可嵌入、可扩展的平滑升级技术
系统通过关键产品和技术的.模块化,运营参数化,实现系统的可嵌入、可扩展性。
1)关键产品的模块化封装。如业务内置型IC卡读写器。当票务流程发生变更时,该读写器支持ACC下发的交易流程处理模块,实现对票务规则的在线下载更新,无需修改其他软、硬件,这有利于系统的维护和升级,保证了系统的统一性与标准性,在轨道交通建设中创造了可观的经济效益和社会效益。
2)票务运营参数化。南京地铁将单程票、储值票和计次票作为基本票种,在基本票种的基础上,通过设备运行参数(equipmentoperatingdata,EOD)和票卡结构参数的设置生成新的票种,即票卡产品,以满足细化市场的需求。丰富的票卡产品一方面降低了票务管理的难度和复杂度,另一方面给乘客提供了多样化的选择,对客流的吸引、客流量的调节均具有重要作用。
3)人机界面参数化。如自动售票机(ticketvendingmachine,TVM)界面元素,包括地图区域、按票价购票区域、功能选择区域、单程票购买张数选择和信息提示区等参数化处理。在网络拓扑环境下,可通过软件形成相关线路、站点的信息,当线路或车站信息发生变更时,只需更改相关参数,不需要更改系统的软、硬件。
5.网络化运营再思考
随着2号线和1号线南延线接入ACC系统,南京地铁AFC系统网络化建设进入了一个新的阶段。展望未来,也面临着一些新的问题。
1)技术规程和一般事物一样,总是需要在不断完善中逐渐成熟。而技术规程在已有线网成型的情况下,是否可以进行调整?调整如何规避风险?一旦调整,既有线路AFC系统是否必须随之调整?
2)目前,仍有新的系统架构需求提出。如区域性的票务中心,此种结构是否适用于南京地铁?架构调整后,目前的技术规程是否需要随之调整?是否会影响目前ACC的定位?
3)南京地铁AFC项目采用了业务流程内置型IC卡读写器,未来票卡结构、处理流程的变更可通过升级读写器软件来实现。受硬件的限定,目前只能兼容ISO14443的TYPEA或TYPEB的票卡,一旦有新的不同标准的票卡介质推出(如前段时间手机运营商推行过RFID-SIM的移动支付技术),将如何适应这种需求?
6结语
南京地铁遵循AFC系统网络化建设的基本原则,引入咨询力量,确定AFC系统网络化建设的总体思路。针对网络化建设中面临的问题,逐一解决,保证技术规程的完整性、适用性和可扩展性,以最小的代价确保1号线、1号线南延线和2号线的互联互通,最终使后续线路建设遵循相同标准,逐步推行AFC系统国产化,更好地满足新线建设和网络化运营的要求。对技术规程进行总结与思考,并及时做相应的调整,确保网络化AFC系统的顺利建设。
在网络化的过程中,南京地铁将不断发现问题、思考问题,和全国同行及致力于轨道交通研究和建设的各方力量一起,共同寻求解决之道。
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