计算机网络在地铁AFC中的应用

摘 要: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、管理等全过程的自动化系统。这里通过对地铁AFC系统网络基础的描述,并综合某市地铁的AFC网络建设示例,分析了AFC系统的网络结构、功能实现、网络管理和网络实施安全等方面的内容。

关键词:自动售检票系统;计算机网络; 轨道交通; 自动控制系统

中图分类号:TN915; TP391 文献标识码:A 文章编号:1004-373X(2010)14-0099-03

Application of Computer Network in Subway AFC

WEI Hong

(Xi’an Railway Vocational & Technical Institute, Xi’an 710016, China)

Abstract: The automatic fare collection (AFC) based on the technologies of computer, communication, network, automatic control and so on is an automatic system which can realize the whole process automation of the rail transportation such as booking, ticket checkup, charge, statistics and management. It is the achievement of the institute research subject "Computer Capacity Research of Rail Transportation Specialty " (the serial number is XTZY09J08). The network foundation of the subway AFC system is described. The AFC network construction examples of subways in another city are synthesized. The network architecture, function realization, network management and network implementation security of AFC system are analyzed.

Keywords: automatic fare collection; computer network; rail transportation; automatic control system

城轨交通建设是一项巨大的系统工程,自动售检票(automatic fare collection system,AFC)是城轨系统中的运营核心子系统。AFC 系统的设计目标是要建立┮桓霆以纸票、磁卡或非接触式IC 卡等为车票载体的、高度安全、可靠和保密性能良好的自动售检票网络系统。该系统实现售检票全过程的自动化,是一个大型的综合自动化系统[1]。

1 AFC系统概念

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、管理等全过程的自动化系统。它是国际大城市轨道交通中普遍采用的现代化联网收费系统,实现了轨道交通售票、检票、计费、收费、统计、清分管理等全过程的自动处理。涉及到自动控制、计算机网络通信、模式识别技术、微电子计算、机电一体化、嵌入式系统和大型数据库管理等高新技术的应用[2]。

1.1 系统概述

某市地铁的AFC系统为一个封闭式收费系统,系统采用自动、半自动售票,以自动售票为主,人工售票为辅,自动检票,与地铁各线路通过付费区换乘。系统使用非接触式IC卡作为车票媒体,采用计程、计时和单一票价。同时兼容城市“一卡通”的功能,并预留兼容手机付费的功能[3]。

1.2 AFC系统构成

AFC 系统从结构上可划分为中央计算机CC 系统和车站计算机SC 系统两大部分。AFC 设备如自动检票机、自动售票机、人工售票机、加值机、计算机服务器、工作站等均通过计算机网络连成一体。为实现快速可靠、永不停顿提供全天候AFC服务的要求,CC系统与SC系统间通信从地铁传输系统的城域网接入实现, 主要有E1 接入和100 Mb/s以太网接入两种方式[4]。某市地铁AFC系统网络拓扑图如1所示。

2 线路中央计算机系统

2.1 概述

线路中央计算机系统是地铁自动售检票系统的核心,其实现对自动售检票系统所有设备的监控,实现系统运行、收益及设备维护集中管理,可实现系统数据的集中采集、统计及管理,实现城市“一卡通”系统的数据接口及财务清算功能,并预留与今后线网清算管理系统的接口[5]。

2.2 设备组成

2.2.1 数据库服务器[1]

数据库服务器是整个AFC系统的核心设备,它负责整个AFC系统的运营管理、收益管理、维修管理、数据管理、参数管理、安全管理、数据存储等功能。某市地 铁二号线使用的CC 系统配置2台数据库服务器,它们互为冗余,实现了双机备份。

2.2.2 通信服务器

通信服务器主要负责与各站SC系统的数据交互。一方面,通信服务器接收由SC上传的交易数据和各类指令反馈数据,然后再发送给数据库服务器进行处理;另一方面,通信服务器接收数据库服务器对各SC系统下达的各类指令和参数,然后逐步下传到各SC系统。通信服务器起到了数据库服务器和SC系统之间邮差的作用。

图1 某市地铁AFC系统网络拓扑图

2.2.3 报表服务器

该服务器安装报表生成功能模块和报表计算规则定义模块。按照时间定义,可以生成日报表、周报表、月报表、季度报表、年度报表和用户自定义的时间段报表等。

2.2.4 编码服务器

编码服务器置于制票中心,实现对编码分拣机的监控,以及全线路的车票发行管理。

2.2.5 清分服务器

小清分系统承担地铁线路的内部清分、参数管理、运营管理以及线路与城市“一卡通”的清分。

2.3 功能

实现AFC系统的数据管理、设备运行管理、参数管理、收益管理、车票管理、车票跟踪、设备数据审核、设备维修管理、权限管理、网络管理、病毒防护、报表管理、时钟管理、电源管理、后台监控、系统维护下载、计划管理、密钥管理。

3 车站级SC系统

3.1 概述

车站计算机系统是AFC系统中的重要组成部分,SC系统是直接控制SLE的基本管理单元。在整个AFC系统中,车站计算机系统负责对车站系统运营、票务、收益、维修等的集中管理。

对CC系统而言,它接收CC系统下达的命令及参数并执行,汇报系统运营情况,收集各类数据;对各SLE,收集各类数据,进行监控,并且下发所需要的指令及参数[6]。

3.2 设备组成[7]

车站级计算机系统设备主要包括:车站计算机、监控管理工作站,票务工作站、打印机、终端售检票设备和车站交换机。车站设备组网原理图如2所示。

3.3 功 能

收集车站设备的交易、审计寄存器数据,以及财务、故障状态数据、故障维修数据等的统计信息,并传送到CC系统;储存由CC系统下载的运营和设置参数,并下载到所有车站设备;设置车站运作参数,向车站设备下达运作命令及设置系统运行模式;接收CC系统下传的系统参数,并下载到车站设备;经授权后,对应用在本线的密钥进行管理和认证;管理车站设备网络及与CC系统的通信;与CC系统同步时钟,并同步车站设备时钟;完成SLE数据的初步审查;响应CC系统上传数据要求。

图2 车站设备组网原理图

4 AFC系统实施安全

首先,地铁AFC自动售检票系统在整个地铁业务系统中占有非常重要的地位,要求所采用设备具有很好的可靠性、开放性、稳定性[7]。其次,AFC 系统是一个复杂的分布式系统, 系统中通信节点众多, 业务流程复杂。系统中涉及的数据种类很多, 包括各种交易数据、审计数据、状态数据和控制命令等, 这些数据都需要通过系统网络在各节点之间传输。如果交易数据丢失或者损坏则会造成报表数据的不准确, 从而直接影 响收益。因此, 采用高稳定性、可用性和冗余性网络系统是重中之重。

还有,AFC 系统外部接口众多, 包括地铁线路清分系统、主控系统、城市一卡通系统、地铁公司企业管理系统和银行等, 这就意味着较复杂的数据交换,同时也增加了AFC 系统的不安全因素。因此必须配置路由器的访问控制、防火墙的包过滤等方法来保护AFC网络不受外部入侵, 防火墙采用基于状态检测的包过滤功能, 通过建立连接状态表的方式, 提高了包过滤系统的性能和安全性[8]。

5 结 语

AFC系统的设备状态正常与否将关系到系统的服务水平,在有限的资源条件下对设备状态及时监控并满足运营管理工作的要求,是系统设计必须重视的问题。适时制定AFC 系统发展战略,必将极大推进我国AFC 系统产业化的进程和城轨交通的发展[9-10]。

参考文献

[1]周末.城市轨道交通AFC 系统运用分析[J].内蒙古科技与经济,2003(11):86-87.

[2]邓先平, 陈凤敏.我国城市轨道交通AFC系统现状及发展[J].都市快轨交通,2005,18(3):18-21.

[3]北京城建设计研究总院.地铁设计规范[M].北京:中国计划出版社,2003.

[4]北京地下铁道设计研究所.世界城市轨道交通[M].北京:中国铁道出版社,1998.

[5]魏晓东.城市轨道交通自动化系统与技术[M].北京:电子工业出版社,2004.

[6]孙章,何宗华,徐金祥.轨道交通概论[M].北京:中国铁道出版社,2000.

[7]方锦煌.地铁自动售检票系统运行前的测试及运行初期的维护[J].城市轨道交通研究,2005(5):79-80.

[8]杨卫东.网络系统集成与工程设计[M].北京:科学出版社,2005.

[9]张嘉岭.非接触式IC 卡在地铁自动售检票系统中的应用及其发展趋势[J].城市公用事业,2004,18(3):14.

[10]徐岩宇.地铁自动售检票系统国产化探讨[J].城市轨道交通研究,2001(3):67-68.