轨道交通AFC系统介绍.doc

西安地铁AFC系统建设摘要：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，本文以在建的西安地铁二号线和即将开工的地铁一号线为例，探讨AFC系统建设时应该注意的若干问题以及系统的安全问题，同时，为建设该系统和运营作必要的准备。关键词：标准化、RAMS、AFC、安全 目前，国内各在建地铁城市都加快了地铁建设的步伐，每条线路的建设时间大都比较短，甚至出现了一个城市同时建数条地铁线路的情况，施工工期的缩短，留给机电设备调试的时间就比较少，而AFC系统作为最后一个进入现场调试的系统，工期更短；而AFC系统是面向乘客的系统，服务的是诸多不确定的对象，怎样做好地铁AFC系统的建设至关重要，在地铁各设备系统中，信号关系着行车安全，AFC系统辅助运营管理，同时与票务系统、财务统计有着直接的关系，因此，该系统的安全性不言而喻。 1、西安地铁AFC系统的组成结构 地铁AFC系统是集自动控制、机电一体化、计算机、轨道交通运营等多种专业学科于一体的综合性学科；它承担着售票员、检票员、会计、审计、统计等工作，从而实现了票务管理的高度自动化；西安地铁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（A）、线路中央计算机系统（）、车站计算机系统（）、车站现场设备（）、车票。目前，根据二号线和一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；在建设一号线时，其线路中央计算机系统可直接接入小清分中心（综合计算机系统），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，西安市轨道交通线网形成，随着西安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西安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西安地铁AFC系统结构图。 如图1西安地铁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，工期也比较短，系统联调时间也较短，而该系统是主要面对乘客的服务系统，系统后台是运营的财务收益，在建设伊始我们就要考虑该系统与通信传输系统的接口、与时钟的接口、与CCTV的接口、与综合监控系统的接口、与ACS系统的接口，等等；另外，还要考虑系统整体的电磁兼容，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，与建筑专业的接口，站厅装修的接口，管线、沟槽、孔洞的预埋，管理用房等的规划等。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，和综合监控一样是两级管理三级控制，但从综合监控系统的发展趋势上看，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（实际上，AFC系统服务的主要对象是人，各地的人文环境、人的使用习惯、身高等因素不同，从而影响该系统设备的定制），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，对业主来说主要面对的也是系统商，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。所以我们在建设西安地铁二号线AFC系统的同时就要规划西安市地铁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，尤其在票卡、读卡器设置上要考虑西安市其它外来卡的进入问题，如公交卡、区域或一体化城市使用的公共卡等。另外要考虑验收测试标准。可喜的是2007年11月中国国家标准化管理委员会颁布了城市轨道交通自动售检票系统技术条件，这对我们西安市本地AFC系统的标准化建设有很大的指导意义。 现在国内申请新建地铁的城市不少，大都采用“城市地铁线网规划”到“地铁建设”到“地铁线路的运营”这个模式进行的，但我个人认为这个模式仅是一个单向控制模式，应该有一个反馈来调整我们的“线网规划”与“地铁的建设”，那就是在实际投入使用的线路客流情况，这个客流或多或少要与我们建设之初的客流预测有所出入；客流的变化对我们已建成的线路的影响，以及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系统就不仅仅是一个售票系统的角色，还要承担管理决策的功能。对于地铁中的“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动态的、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，结合我们西安市本地情况，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，同时也能起到调节客流、保证地铁公司收益的作用，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”主要处理对外来卡的清分以及地铁线网内线路之间的清分，特别是在城市形成地铁线网以后，怎样采取更合理的清分，对促进各线路的运营管理有重要意义。 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，根据不同系统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，这是通过电信传输网建立起来的连接，（银行系统的安全对我们的系统来说是有保证的），对外部基本没有留internet接口，这就避免了网络攻击、进而侵入各层的服务器，破坏票务数据；二是读卡器与各种卡的接口，包括将来进入地铁的外来卡，西安地铁在单程票、储值票上选定非接触式IC卡TYPE A制式，在进行交易时，读卡器和卡要进行三次相互认证，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。尤其是在开发地铁周边物业，考虑使用地铁储值卡拓展未来业务，不得不考虑这些安全措施。另外，新付费方式的安全问题也是我们考虑的重点，如手机付费，我们密切关注这种新技术及在其他国内城市地铁中的应用。 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的网络，但在网络传输的数据量较大、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；在设备的选择上，要选择知名品牌的网络设备和产品，保证数据传输的稳定性和可靠性；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，最初应用在民航、核电、军工等领域，20世纪80年代开始引入城市轨道交通行业；R（reliability）可靠性，指零件在给定条件下，在给定时间间隔内能执行所要求功能的可能性；A（availability）可用性，指假定所需的外部资源已经提供，在给定由瞬间或给定的时间间隔内，处于某种状态的产品，在给定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，在给定时间内，对给定使用状态下的零件可进行给定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。该标准已是欧洲轨道交通运营商和供货商所遵守的标准。 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，但AFC系统的关键技术、核心设备还掌握在国外的企业中， 这要求在招标过程中对系统整个寿命周期的设计、制造及运行都能够提出可靠的指标要求。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、小结 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