深圳地铁三期工程AFC系统建设与创新实践

■ 廖东玲

深圳地铁三期工程AFC系统建设与创新实践

■ 廖东玲

介绍深圳地铁三期工程自动售检票系统的迁改ACC系统、建设CLC系统、适应新线建设而进行既有线改造等多项建设内容，提出深圳地铁自动售检票系统的主要特点及创新点。为国内快速发展的城市轨道交通自动售检票系统建设提供参考。

深圳地铁；三期工程；AFC系统；售检票；ACC；CLC

0 引言

城市轨道交通自动售检票（AFC）系统是集计算机、网络、数据库、自动控制、光机电一体化、传感、识别、智能卡、信息安全认证等诸多高新技术于一体，通过系统集成，实现轨道交通售票、多因素复杂计费、检票、数据采集、票务与收益管理、清算结算与审计、远程监控管理、客流统计等自动化、智能化的信息管理系统。AFC系统是城市轨道交通机电设备系统的重要组成部分，设备种类和数量众多、构成复杂、技术综合、智能化程度高，技术含量高，运营管理复杂。AFC系统要在无人值守的情况下直接与乘客打交道，对系统安全性、可靠性和可用性要求极高。AFC系统作为运营收益的支撑系统，必须不间断运行，确保数据准确，支付交易无差错，还要具备事后审计功能[1-2]。AFC系统必须在本地线网中统一管理运营，因此后期建设开通线路系统必须与先期开通建设的系统兼容，实现一票通达。同时还需兼容轨道交通以外的城市一卡通系统，与其互联，并实现联乘优惠。未来还需兼容全国城市通卡和银行卡等。AFC系统是不断变化的系统，如支付手段、收费政策、票种变化、线网更新、扩展（每逢新线建设都会发生）、业务内容扩展、业务流程改进等，以上变化均需要对既有AFC系统进行升级与改造。

城市每新开通一条轨道交通线都同时要将新建AFC系统接入既有AFC系统网络中。因此，除新线AFC系统建设外，还包括其他方面工作。

（1）新线AFC系统建设，包括：需求确定、系统设计、样机试制、设备制造、软件开发、系统测试、设备系统安装、线路系统调试；

（2）接入既有线网AFC系统的设计、开发、测试与调试；

（3）既有AFC系统的升级改造和实施工作（因具有新功能的线路入网给既有线带来的变化所导致）；

（4）换乘站既有线系统与新线系统的接口设计、开发、测试和调试（因前后建设的两条轨道交通线共用车站AFC控制系统所导致）；

（5）新线与既有线网就新的全局票价进行线网大联调；

（6）轨道交通清分中心（ACC）制定新的线路清分规则、升级系统、增加新的清分对账接口等[3]。

1 深圳地铁AFC系统建设内容

1.1 深圳地铁AFC系统架构演变

深圳地铁AFC系统架构经历了一期、二期（1、2、3、4、5号线）架构，三期（7、9、11号线）开通架构，到三期（7、9、11号线）开通后进一步升级架构，既有线路接入多线路共享中心系统（CLC）后的最终架构的演变（见图1—图4）。

1.2 三期AFC系统建设内容

（1）迁移和升级改造正在运行的ACC系统；

（2）建设了业界领先的多线路共享中心CLC系统，大大降低深圳地铁AFC系统新线建设的难度，节省AFC系统新线建设和运营管理的成本；

图1 一期、二期（1、2、3、4、5号线）架构

图2 三期（7、9、11号线）开通架构

图3 三期（7、9、11号线）开通后进一步升级架构

图4 既有线路接入CLC后的最终架构

（3）建设了7、9、11号线AFC系统；

（4）对既有AFC线网设备和系统进行改造升级以实现新建11号线机场商务票功能（涉及100多座车站和线路中心系统，数千台终端设备软件的改造升级）；

（5）对既有在线运行的AFC线网系统升级接入到新的AFC线网系统中联网运行。

2 ACC系统迁改

2.1 项目概况

ACC是整个线网的最上层系统，承担许多重要的线网级工作，主要包括：

（1）数据中心——全部线路的各类数据，最终汇集到ACC；

（2）安全中心——线网密钥系统、SAM卡管理系统由ACC建设并管理；

（3）运营中心——票价参数、线网级参数、黑名单等均由ACC统一生成和下发；

（4）清分中心——负责深铁、港铁、一卡通的票款收益清分结算，各运营商每月的收益以ACC划账建议为准。

ACC物理架构及逻辑架构见图5、图6。根据ACC系统的应用特征和数据使用特征，以及与外部系统之间的关系，将ACC系统从逻辑上划分为：核心业务系统、业务支持系统、公共服务系统、异地容灾系统。

深圳地铁ACC系统于2010年7月正式开通运营，由于三期建设规划，需将竹子林ACC系统搬迁至深云中心，并进行必要扩容和升级，以满足三期新线路接入ACC线网的功能和性能要求，主要体现在：

（1）实现竹子林系统搬迁和数据迁移；

（2）实现深云机房新ACC系统的建设与开通；

（3）实现三期线网清分算法升级；

（4）实现三期11号线商务票清分功能；

（5）实现三期ACC应用软件功能和性能升级。

2.2 创新点

（1）并行运行：采用“两阶段、双机制”方式，在通信网未连通情况下采用脱机并行运行方式进行系统验证，通信网连通后采用联机并行运行方式进行系统验证，实现了深云新ACC机房及系统进行3个月的充分验证，并提前开通。

（2）软件实现性能突破：由于预算有限，深云新ACC机房硬件性能提升非常有限，对此只能通过软件升级提升整体性能，开发了全新数据处理系统，采用海量数据处理架构，并对数据进行细化分类，将有限的硬件资源性能全部发挥出来，最终深云新建ACC系统的性能是竹子林既有ACC系统的5倍，超出了合同设计要求的40%。

（3）完全清分技术：一般ACC系统均采用单笔清分，即收到一笔有值交易后就按固定比例进行清分，这种技术存在清分不准确的情况。深圳地铁ACC系统创新提出完全清分技术，当一套有值交易全部上传完整后才进行清分结算，针对无法匹配的一套交易，通过交易补全技术、协议清分技术均能满足全部业务场景，提高清分准确性，保证全部金额均可清分。

（4）商务票清分技术：11号线商务票是全国首创，在制定清分方案时，同样遵循完全清分技术的基本原则，以清分结果准确为目标进行设计，最终通过对商务单程票、深圳通卡、普通单程票换商务单程票等全部业务的深入分类整理，提出普通单程票、商务单程票的合并匹配、正常清分、特殊清分、协议清分、补全等一系列技术。

图5 ACC物理架构

图6 ACC逻辑架构

3 CLC项目

3.1 项目概况

CLC系统是AFC系统多个线路中心系统的集合，CLC管辖深圳地铁三期工程同期建设线路（包括7、9、11号线）及后续建设线路（6、8、10号线），并将深圳地铁公司管理的一、二期工程AFC系统接入CLC系统（包括1、2、3、5号线），CLC对所有接入线路统一进行运营管理。CLC系统满足深圳地铁2020年开通线路接入及运营要求，并适当考虑预留，因此本项目CLC系统按满足12条线、500座车站、800万客流的接入能力进行建设。CLC物理架构见图7。

3.2 创新点

（1）首创多线路中心。CLC系统实现了全业务、数据、接口、车站设备的集中管理，实现了业务、流程、软件、接口、安全等一系列标准化工作，支持12条线路车站的接入。

（2）首创标准车站软件。车站SC系统是线路AFC系统的核心，向上连接CLC，向下管理终端设备，是集管理和控制于一身的关键系统。车站SC系统的接口、业务、流程、工作界面进行了标准化设计开发，提供了线网统一版本的车站SC系统软件，后续新线路建设不需再开发SC系统软件，仅需按标准提供相应终端设备即可。换乘站的SC系统软件可同时兼容二期及三期设备。

（3）首创同网双票价机制。以往采用同线网同票价的计价体系，深圳地铁11号线设置了商务车厢专用票，票价高于普通车厢票价，因此在同一线网内有2套票价，CLC创新设计了1个线网、2套不同票价的计价体系，并对既有线路进行相应软件升级，实现了1个线网2套票价的机制。

图7 CLC物理架构

（4）软件高性能。CLC将陆续接入12条线路，未来将会有300座以上车站、上万台设备直接接入CLC，对通信、数据处理、监控、在线充值性能、并发性、吞吐率等均有较高要求，预计是原来LC系统10倍以上的性能要求。软件架构方面进行多项创新（通信系统、数据系统、监控、额度授权等），最终测试结果达到预期性能要求。

（5）自动化升级。应用软件可从CLC中心自动下发升级，极大减少了线路设备软件升级工作量，实现了CLC应用软件的自动更新升级。

（6）远程监控。CLC系统可从中心远程监控，实现从中心对车站的服务器及网络设备进行远程监控，统一了IT监控管理，减少了管理工作量，在中心即可清楚了解线路IT设备状态，出现问题及时处理，确保系统稳定可靠。

4 7、9、11号线AFC项目

4.1 项目概况

7号线AFC项目：包含24座车站、1座特殊车站及1个车辆段（含检测中心、维修中心及培训中心）的AFC系统及终端设备，自动检票机673台、自动售票机267台、半自动售票机79台及自动充值验票机55台等的设计、开发、样机试制、生产、供货、安装调试及CLC系统的接入；还包含7个与既有线换乘站设备的迁改及新旧系统的兼容改造等。

9号线AFC项目：包含21座车站、1个侨城东车辆段（含检测中心、维修中心及培训中心）的AFC系统及终端设备，自动售票机278台、自动检票机625台、自动充值验票机48台及半自动售票机70台等设备的设计、开发、样机试制、生产、供货、安装调试及CLC系统的接入；还包含1个与既有线换乘站设备的迁改及新旧系统的兼容改造等。

11号线AFC项目：包含17座车站、1个松岗车辆段（含检测中心、维修中心及培训中心）的AFC系统及终端设备，自动检票机520台、自动售票机245台、半自动售票机75台、自动充值验票机40台、商务车厢核准机72台等设备的设计、开发、样机试制、生产、供货、安装调试及CLC系统的接入；还包含3个与既有线换乘站设备的迁改及新旧系统的兼容改造等。

4.2 创新点

（1）7、9、11号线首次采用国内领先的大读写器。

软件方面：采用分层架构的票卡全业务下移读写器，将自动检票机、自动售票机、半自动售票机等设备的票卡业务下移至读写器中，保证票卡业务的模块化、标准化，并方便后续运营维护，可实现读写器模块互换。

硬件方面：采用国际领先的硬件配置。工控机CPU主频达1G以上，内置大容量存储器（4G）；内嵌LINUX操作系统；具有独立的显示、网络、USB及I/O接口；带8个密钥SAM卡卡槽，具有充分的扩展性。

兼容票卡方面处于国内领先水平，兼容多种票卡：符合ISO 14443 TYPEA/B标准的非接触式CPU卡；SONY的Felica卡（八达通兼容技术条件）；金融标准IC卡（银行卡兼容技术条件）；具有深圳特色的RF-SIM 2．4G手机卡；具有NFC移动支付功能。

（2）11号线采用了国内首次使用的商务票核准机，用于深圳通票卡乘坐商务车厢时使用，并可在有效时间内取消核准，乘坐普通车厢。

（3）TVM人性化人机交互设计。界面操作区域集中、便于乘客操作；硬币一把式投入，提高售票速度；找零和车票位于乘客前面漏斗中，便于快速取走，避免遗漏。

5 既有线改造

5.1 项目概况

11号线规划了商务车票，票价采用全新票价体系，并设计了绿色普通单程票可以换黄色商务车厢专用单程票业务，设计了既有线路的半自动售票机可购买黄色商务车厢专用单程票业务，深圳通卡可在核准后乘坐商务车厢业务等，这些业务对于既有线路系统及设备、ACC系统来说，差异非常大，无法兼容和支持。因此，需对既有线路的系统及终端设备和ACC系统进行改造，以支撑11号线商务票业务的处理。

5.2 创新点

创新点：既有线双票价及清分技术。

既有线路要实现商务票的处理功能，需要实现：

（1）11号线商务车厢专用单程票及一卡通的计价规划；

（2）普通单程票换取商务车厢专用单程票的规划；

（3）规划商务车厢专用单程票、带核准标准一卡通的清分结算方案规则。

最终在既有1、2、3、4、5号线上实现了处理商务车票的全部功能。

6 既有线路接入CLC项目

6.1 项目概况

CLC系统的开通能够有效对三期多条新建线路进行统一运营管理，但与既有线架构和设计的不同导致无法兼容既有线路1、2、3、5号线，为了便于运营统一管理，运营单位提出对既有线路进行部分升级改造，将部分线网类功能接入CLC系统，实现统一运营管理。

6.2 创新点

（1）异构系统整合技术。如何将2套不同技术、异构系统进行整合是一个比较大的技术难题，通过采用中间件技术，对2套系统相像业务进行接口抽象，数据整合，实现在2套异构系统间数据和业务的传递功能。

（2）数据兼容技术。既有线路的数据格式与三期数据格式有一定差异，而将既有线路部分业务迁移到CLC系统，需要CLC系统能够兼容既有线路的数据。为此，CLC的数据处理系统采用了可配置化的数据处理架构，能够灵活配置各类数据格式，解析方法，达到1套CLC系统能够兼容多套数据格式的目的。

7 后续建设展望

（1）CLC系统的建设是深圳地铁AFC系统建设及运营模式改变的第一步。随着CLC系统的建成，CLC系统应用软件及接口实现了标准化，后续线路的建设将不再沿用现有单线建设模式，线路AFC系统的建设将根据CLC系统的特点，采用更有针对性的设计，保证后续线路AFC系统能够更好地融入CLC系统提供的网络化运营环境。

（2）CLC系统建成后，可为后续线路建设提供统一的SC应用软件及管理平台，后续线路仅需建设本线路终端设备及车站SC硬件，避免了系统应用软件的重复开发，降低了系统建设投资及后续线路的建设难度，并可便利实现与既有线路的互联互通。后续线路采用统一的系统应用软件，也便于运营实现线网内各车站间设备的自由调配。

（3）深圳地铁后续新线路建设中，将引入“AFC+互联网”模式，建设云管理平台、引入多种支付手段用于购票，并研究多种直接过闸通行技术，为乘客提供更便捷的服务。

[1] 李昱见，管宏．新建轨道交通第二条线路AFC系统并网的关键问题[J]．中国铁路，2013(8)：76-80．

[2] 胡冬．城市轨道交通AFC区域中心系统设计[D]．南京：东南大学，2015．

[3] 张程．城市轨道交通清分中心系统建设[J]．中国铁路，2012(4)：103-105．

廖东玲：深圳市地铁集团有限公司，高级工程师，广东  深圳， 518026

责任编辑高红义

U293.22

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