武汉地铁AFC系统建设的网路管理与设计

【摘 要】 随着城市轨道交通线网的形成，AFC系统需要满足运营的网络化、建设的标准化，因此，引入RAMS（可靠性、可用性、可维护性、安全性）管理有利于轨道交通AFC系统的建设；AFC系统承担着票务管理的功能，系统的安全性至关重要。

【关键词】 标准化 RAMS AFC 安全

在地铁各专业系统中，AFC系统扮演着十分重要的角色，它不但为乘客提供自动售票和自动检票服务，也为轨道交通运营公司的科学管理提供可靠的数据。它是现代轨道交通先进性的重要体现。

AFC是英文Automatic Fare Collection的简称，即自动售检票。许多人可能认为自动售检票系统仅仅是售票和检票，仅仅是进站和出站，从严格意义上来说， 自动售检票系统（AFC）是基于计算机、通信、网络、自动控制等技术，实现轨道交通售票、检票、计费、收费、统计、清分、管理等过程的自动化系统。国外经济发达城市的轨道交通，己普遍采用了这种管理系统，并发展到相当先进的技术水平。国内轨道交通AFC系统的发展经历了从无到有的过程，随着计算机技术和软件的发展，我国城市轨道交通AFC的技术已与城市一卡通接轨，实现城市甚至城市区间的一卡通。

1 武汉地铁afc系统的组成结构

地铁AFC系统是集自动控制、计算机、机电一体化、轨道交通运营等多种专业学科于一体的综合性学科；它承担着会计、审计、检票员、统计、售票员等工作，从而实现了票务管理的高度自动化；武汉地铁AFC系统最终也是采用五层结构体系，它们分别是中央清分系统（ACC）、线路中央计算机系统（LCC）、车站计算机系统（SC）、车站现场设备（SLE）、车票。目前，根据二号线的建设工期的调整，以及AFC系统标准化的要求，我们可以考虑清分与二号线基本同步建设的方案，在建设二号线的AFC系统时，先把整个系统架构搭好，即：“地铁小清分中心（综合计算机系统）-中央计算机系统-车站计算机系统-AFC终端设备-车票”五层架构；通过该小清分服务器来完成对外来卡的清分、对二号线、一号线的清分以及票务管理。将来，武汉市轨道交通线网形成，随着武汉市卡消费市场的成熟，多种卡需要清分时，可以通过该小清分服务器来实现（如果需要，可以升级），也可以通过它向上接入武汉市更高一层的卡清分中心，从而避免了改造各个线路中央计算机，降低建设成本。如图1武汉地铁AFC系统结构图。

2 AFC系统在地铁设备系统中的地位以及与其它系统的关系

目前，国内外建设的地铁涉及到很多专业，仅机电设备系统就有十几个专业，各专业系统存在着接口，信息传输，联动显示、控制，因此地铁设备系统的复杂性主要体现在的它们之间的集成性、保证运营的安全性。AFC系统在整个设备系统中投资相对比较少，系统联调时间也较短，而该系统是主要面对乘车人的服务系统，系统后台是面对运营的财务情况，在建设之初我们就要考虑该系统与其它的接口包括与投放系统的、通信传输系统的、与综合监控系统的、与时钟的、与ACS系统的，等等一系列；另外，还要考虑系统整体的外部干扰，AFC系统与低压配电系统的接口，AFC系统的车站终端设备的安装与调试，与建筑专业，站厅装修，管线、沟槽、孔洞的预埋，管理用房等的规划等一些问题的考虑。

从控制系统的角度看，AFC系统属于整个地铁系统中的弱电控制系统，是两级管理三级控制，AFC系统被大数的地铁公司认同为综合监控系统的互联接入系统，而没有被集成整合到综合监控系统中去，这和该系统的特点有关，数据传输有求安全、交易传输数据量比较大，因此，该系统相对比较独立。

3 与AFC系统建设相关的几个问题

地铁AFC系统在我国发展起步相对较晚，而该系统既涉及到软件，也涉及到精密机电设备，还有金融设备，是一个多行业制造集成的系统。目前还没有公司是把该系统的全部产品自己生产，而是通过采购集成的方法，由软件能力较强的公司负责系统集成，这就是所谓的系统商。也就是说AFC系统是一个非标准系统，我们看到国内的既有地铁城市的AFC系统也都是自己建立了一套自己的标准，对地铁来说主要面对的也是各个集成商，我们在建设之初就需要考虑线网与ACC，不同线路之间怎样互联互通，这对协助营运、票务管理非常重要，这样避免以后的升级改造，设备之间不兼容，对外来卡不兼容等问题，这就是AFC系统的标准化问题。所以我们在建设武汉地铁二号线AFC系统的同时就要规划武汉市地铁AFC系统的标准化问题。

AFC系统的标准化在建设阶段主要从以下三个方面进行考虑：ACC的功能定位、组成及接口技术标准；线路中央计算机及车站终端设备的技术标准；票卡的标准及通信标准；其中ACC、票卡及通信标准涉及到线路与线路之间的接口问题。

现在国内不少城市都新建地铁，大都采用了一个单向控制模式，这个模式是这样进行的：“城市地铁线网规划”到“地铁建设”到“地铁线路的运营”，现在应该有一个双向控制模式，例如调整我们的“线网规划”与“地铁的建设”的关系以及后期的地铁线路的运营，那就是在实际投入使用的线路中的客流情况；客流的变化对我们已建成的线路的影响，怎样在线网之间调节客流，这些功能的实现就需要AFC系统来实现，依靠“票务系统”来解决。所以，AFC系统还要承担管理决策的功能。地铁中的“票务系统”主要包括“票务管理”、“票务政策”以及“清分规则”；对于这个系统的研究应该是随时的、循序渐进的一个过程，其中“票务管理”我们可以借鉴其他有地铁运营城市的经验，结合我们武汉市本地情况，在使用中进行完善；而“票务政策”的制定需要结合客流预测情况、本地市民的经济收入情况，真正使地铁成为大众出行工具，也能起到调节客流、保证地铁运行正常的作用。所以，这是一个动态的、反馈性强的一项研究，不是一成不变的科研项目；“清分规则”其主要功能是统一城市轨道交通AFC系统内部的各种运行参数。特别是在城市形成地铁线网以后收集城市轨道交通AFC系统产生的交易和审计数据并进行数据清分和对帐、同时负责连接城市轨道交通AFC系统和城市一卡通清分系统，规定了对车票管理、票务管理、运营管理和系统维护管理的技术要求。

4 AFC系统的安全

根据AFC系统结构图（图1），可知AFC系统是一个相对封闭的分布式系统，系统与外部的接口主要是清分中心与各种外来卡、银行系统的接口，读卡器与各种票卡的接口；但AFC系统内部通信节点较多，针对票务管理流程，系统内部数据流程以及数据类型比较复杂，这些数据关系票务统计、清分等；因此，保证AFC系统的数据安全尤为重要，根据不同集成商的工程方案以及兄弟城市AFC系统的运营经验，本文主要从硬件接口、网络安全措施、软件及人员管理来分析。

4.1 硬件接口安全措施

整个AFC系统对外部的接口安全主要体现这个网络拓扑结构的两端。一是小清分ACC通过防火墙与银行系统相连，这是通过现有运营商的传输网建立起来的连接，对外部基本没有留互联网接口，这就避免了外部网络攻击、进而侵入各层的服务器，破坏数据；二是读卡器与各种卡的接口，武汉地铁在单程票、储值票上选定TOKEN形式，在进行交易时，读卡器和卡要进行多次相互认证，然后再读写数据，这个过程是在百毫秒级，再由读卡器把数据传给控制器。在整个过程中，保证安全要注意以下方面：一是卡的结构和软件得到权威安全认证；二是卡与读卡器及控制器之间通信要有安全加密措施。

4.2 网络安全措施

由图1可知，AFC系统虽然是一个相对封闭独立的网络，网络传输的数据量较大、种类、类型较多，因此保证数据的完整性、安全性就很重要。在结构设计上ACC小清分中心与线路计算机系统采用双机冗余以及两路以太网传输，在线路计算机LCC与各车站计算机SC组成的双路100Mbpt的以太局域网的传输采取的是双骨干通信网，从而保证网络传输的完整性；在网络管理上，加入硬件防火墙、设置访问控制、使用防杀毒软件保证各服务器与网络的安全。

4.3 软件及人员管理

对于AFC系统来说，我个人理解核心是软件，系统设备的各个厂家有各自的特点，在后面我们将探讨引进RAMS管理来把握系统和设备的招标、安装、管理，对于中标单位必须是掌握该系统软件的核心技术，否则对于地铁公司以后的运营造成许多不便，在运营过程中，我们有可能调整票务政策、也有可能调整站名等等，都设计到软件的修改及维护；怎么进一步评估各家系统商的软件的优化程度、软件的防护功能都需要探究。在该系统的建设调试之初，接触该系统的人员比较复杂，有地铁的员工、系统商工作人员、还会有一些合同工，这些人员对系统结构比较熟悉，做好施工管理，避免这些失误操作和恶意破坏，保证服务器的安全和记录的完整性。

5 引入RAMS管理提升AFC系统水平

RAMS管理始于20世纪70年代，最初应用较高端的科学等领域，20世纪80年代开始引入城市地铁交通行业；R（reliability）可靠性，指零件在一定的条件下，在一定的时间间隔内能执行所要求功能的可能性；A（availability）可用性，指所需的外部的资源条件已经提供，在由瞬间或一定的时间间隔内，处于某种状态的产品，在一定的条件下执行所要求的能力；M（maintainability）可维护性，指在规定条件下，使用规定的程序和资源进行维护时，在一定的时间内，对确定的使用状态下的零件可进行一定的有效维护操作的可能性；S（safety）安全性，指无不可接受的损伤的风险。RAMS管理已经在国外的轨道交通领域应用，并在此基础上英国标准协会（BSI）制定了EN50126《铁路应用----可靠性、可用性、维修性和安全性的规范和验证》。

近二十年AFC系统才引入国内的轨道交通领域，也取得了快速的发展，引入RAMS管理思想，建立AFC系统RAMS文档，在初步设计、合同谈判、设计联络、设备验收、营运维护等各阶段落实RAMS管理思想，从而提高AFC整体性能。

6 结语

在地铁设备的整个系统中，AFC系统投资较少、建设较晚，但这个系统是非常重要的，它直接和乘客打交道，最容易引起乘客投诉，它关系着公司运营的收益、关系着地铁公司的形象，探讨建立一个人性化的AFC系统、能很好服务运营的AFC系统至关重要，同时也要减少重复投资、节约资金、保证工期。

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