基于智慧地铁视角的广州地铁AFC系统架构设计

2021-03-21罗慧梁笛

城市轨道交通研究 2021年3期

罗慧梁笛

(广州地铁设计研究院股份有限公司， 510010，广州∥第一作者，高级工程师)

“十三五”时期全球信息技术革命持续迅猛发展，“互联网 +”和大数据技术上升为国家战略，互联网已成为交通运输行业的重要基础设施，智慧化也成为了交通运输系统技术转变的显著特征。智慧地铁的核心是在价值链的各个环节中都要从“以用户为中心”的角度来考虑问题，满足各类用户的功能需求，实现企业发展目标。通过建立智慧的地铁综合业务平台，开发针对不同人员的应用系统，可达到建成“高效、环保、安全、舒适、先进”智慧地铁的目标。

截至2018年12月28日，广州地铁运营线网总长度为477.7 km，共有14条运营线路、257座车站。其线网总长度居中国第三、世界前十，线网的单日最高客运量超过1 000万人次。按照建设计划，广州地铁运营线网总长度在2020年达到600 km的基础上，2023年将达到800 km， 2025年将达到1 000 km。随着线网的持续快速扩张，广州地铁将进一步整合企业内部的优势资源。新一轮建设线路的技术方案在未来应有足够的先进性，以提升企业综合竞争实力，发挥企业在行业中的引领作用。

自动售检票(AFC)系统是城市轨道交通中与乘客接触最为紧密的系统。广州地铁积极引入了云计算、人工智能、“互联网+”等新技术，致力于打造智慧型的AFC系统。AFC系统的线网相关性较大，其系统总体架构的设计是整个AFC系统设计的关键，本文着重对此展开研究分析。

1 既有AFC架构及服务模式

1.1 AFC系统架构及服务模式现状分析

广州地铁既有线路AFC系统的设计均按五层架构搭建，每一层次都具有比较完整的独立子系统。AFC系统各层级逐级管理、各司其职，能在一定条件下独立完成该层级子系统及其设备的运营管理和控制工作，这对于系统的快速建设和部署有很大的帮助。但是，随着路网规模和业务的不断扩大以及新技术的不断涌现，五层架构体系呈现出数据多层处理，以及存储、扩展性不强等不足。

在服务模式方面，广州地铁既有线路普遍采用人工客服方式，站务或票务人员主要通过语言对话交互方式为乘客提供服务。随着信息技术的进一步发展，乘客对综合服务有更高的需求，期待得到更人性化的乘坐服务、更便捷的商业服务、更全面的延伸服务。

1.2 线网清分系统架构演变

网络技术、计算机技术水平的提升，以及云计算技术的快速发展，使得城市轨道交通线网的AFC系统进行数据集中管理和架构简化成为了可能。

广州地铁结合实际运营经验及既有的管理架构，对在建线路的线网清分系统采用“云架构”，利用其高扩展性，通过扩展服务器等设备的方式，将LCC(线路中央计算机)系统整合至清分中心的云平台中，并在云平台开发LCC的相关功能，以实现共享AFC数据、汇总运营票务报表、分析客流情况、权限统一管理等需求。同时，云平台可减少运营管理维护人员，简化系统层级，形成ICCS(综合中央计算机系统)-SC(车站计算机)-SLE(车站终端设备)-车票的四层架构体系。后续新建线路的SC通过数据汇聚节点均可接入清分云平台。

2 AFC系统中新技术的应用

2.1 多元化支付平台的融合统一

为适应移动互联网的飞速发展，广州地铁对多种支付平台进行了试点。由于试点系统在报文格式、业务风格、部署方式等方面存在一定的差异，而且不同系统间数据没有统一，存在多个用户、账户系统分别与第三方进行结算对账的情况。此外，这些支付平台并没有形成地铁统一的发卡发码系统，导致财务对账结算繁琐、乘客的用户体验不一致等问题。随着各支付平台乘客使用量的增加，城市轨道交通AFC系统运营压力持续增大。

为了适应广州地铁“互联网+”的发展趋势，践行“智慧地铁出行”理念，提升乘客的用户体验，广州地铁建立了集二维码支付业务、金融IC(集成电路)卡业务、云卡业务和既有ITS(互联网票务系统)业务于一体的统一多元化支付平台，以达到统一数据、统一支付、统一管理的目标。

目前，在建的广州地铁统一多元化支付平台按照“线网层—站点层”两层架构设计，并和线网清分系统充分融合。该平台作为线网清分系统的一个子系统，可实现多元化业务的管理，以及与第三方支付通道的支付和对账。多元化支付平台的架构如图1所示，车站终端设备通过车站计算机接入车站网络，从而实现和多元化支付平台的网络连接。

图1 多元化支付平台架构图

2.2 智能客服功能的引入

随着通信技术和互联网产品的不断更迭，乘客的沟通习惯也会随之改变。若城市轨道交通车站与乘客沟通的窗口仍停留在实体客服中心或票亭，势必无法跟上当今社会高效运转的节奏。因此，如何提高车站客服中心的工作效率，提升乘客服务水平，减少运营人力耗费，是目前迫切需要解决的问题。

广州地铁在新一轮线路的建设中，致力于打造智能客服系统。通过开发智能客服中心、乘客自助客服机、智能客服机器人等多元化服务载体，逐步将查询、咨询、更新、视频对讲、电子发票、补票、兑零、充值、实名验证等业务由人工服务模式转变为自助设备/智能设备/远程客服模式。

由于智能客服系统的多类终端都具有车票查询和处理等功能，因此，应把与票务相关的终端设备接入AFC系统中，并接受AFC系统的设备监控管理及票务管理。AFC系统各层级设计均需考虑智能客服设备的接入，并完善智能客服相关功能。

智能客服系统按线网层管理、线网层和现场层两级控制的架构进行设计，如图2所示。

2.3 电子发票系统的对接

目前，乘客乘坐地铁后可通过客服中心获取纸质发票。为响应国家规范电子商务纳税的相关要求，节省发票的印制成本和发放的人力成本，广州地铁在2018年启动了电子发票管理系统的建设工作：对地铁管理内网进行集中部署、集中建设和管理，实现电子发票开具、发票数据上传归属税务局等相关功能；通过集中建设电子发票服务平台，所开具的电子发票数据发送至电子发票服务平台中，用以提供电子发票的长期存储、流转、查询、交付等功能，同时提供纸质发票通知和打印服务，实现多主体税号下业态网点为乘客提供便捷的增值税电子发票服务。

图2 智能客服系统架构图

在电子发票业务中，通过AFC系统发起的相关需求占很大比例，因此，需要把清分系统和电子发票系统对接。广州地铁电子发票系统的整体建设架构如图3所示。

图3 电子发票系统架构图

3 新一轮建设中AFC系统的总体架构

3.1 AFC系统总体架构

AFC系统作为城市轨道交通中与乘客接触最为紧密的系统，需解决的问题已不仅限于传统的售、检票功能，而是要重视乘客出行体验，链接乘客的生活要素，在满足乘客出行需求的基础上，向乘客提供更多增值服务。为此，广州地铁新一轮建设线路的AFC系统通过优化系统层级、整合多元化支付平台、引入智能客服功能、对接电子发票系统等措施，规划设计了适用于广州地铁新一轮建设线路的AFC系统架构，如图4所示。

图4 AFC系统总体架构图

3.2 各子系统的主要功能

3.2.1 线网清分系统

线网清分系统对广州地铁已开通及在建线路的AFC系统进行统一管理，收集线网的客流和票务信息，具有数据清分、密钥管理、发卡管理、运营管理、决策支持、通信服务和异地容灾等功能，可实现车票交易数据整体处理及统计分析，完成轨道交通各线路间以及轨道交通线路与第三方支付系统之间的清算分账。此外，线网清分系统可根据运营中出现的各种情况，调整各线路的运营模式。

3.2.2 线网智能客服系统

线网智能客服系统可实现与线网内所有客服现场设备的远程音视频交互、乘客信息可视化、乘客问询数据的收集和挖掘，以及系统管理等功能。

3.2.3 电子发票系统

在满足国家税务总局《增值税电子发票系统技术方案》的要求和各级国家税务部门对电子发票技术规范的相关要求，以及广州地铁电子发票管理制度要求的基础上，电子发票系统可实现电子发票的开户登记、领用、开具、传输、缴销、查验、推送、查询等功能。此外，电子发票系统可通过线网清分系统导入车票扣费记录，实现本地扣费记录查询功能。

3.2.4 车站计算机(SC)系统

SC系统可管理本站设备，监视和控制车站现场设备的运行状态，收集、统计各类运营数据，并上传到线网清分系统。SC系统可从线网清分系统下载票价表、车票种类、运营模式等参数。

3.2.5 车站现场设备

1) 半自动售票机。对车票进行发售、分析、无效更新、充值、替换、退款、交易查询等处理。在新线开通初期，该设备可作为智能客服设备的辅助。后期根据智能客服系统的发展，半自动售票机将逐步被智能客服终端取代。

2) 自动售票机。具有储值票充值，以及硬币、纸币、电子支付购买单程票和硬币、纸币找零等功能。

3) 云购票机。通过移动互联网电子支付/银联卡支付的方式购买单程票，或通过有效凭证实现取票功能。

4) 自动检票机。按设定的票务规则处理车票，能实现移动支付、人脸识别、指纹识别、eID(电子身份证)等多元化支付及过闸功能。

5) 智能客服终端。乘客可通过智能客服终端的自助操作，实现现金及非现金票务、电子发票、咨询、导航、投诉、查询、增值等服务。

6) 乘客自助终端。该终端设置于非付费区和付费区，由乘客自助操作，可实现非现金票务、电子发票、咨询、查询、导航、投诉、查询、增值、人脸/指纹过闸注册等服务。

7) 智能咨询终端。该终端采用嵌入式，安装于站厅及站台墙面/柱面等处，以方便乘客操作。该终端支持触屏、NFC(近场通信)及二维码处理等功能，通过自助操作实现乘客的咨询需求。

8) 移动式客服终端。该终端为站务员随身携带，可实现乘客常规事务的快速在线/离线处理。该终端具备信息查询功能，可与智能客服系统连接，并接受智能客服系统的设备管理及客服人员的呼叫。

9) 客服机器人。客服机器人可实现企业介绍、站内导航、换乘指导、运营时刻、周边信息查询、线网地图、票价体系、票种介绍等信息的自动应答。客服机器人可以根据乘客的需求，实现与线网智能客服中心音视频交互，能够进行乘客人脸生物识别，实现客服人员的问询、投诉等服务。

3.2.6 AFC系统架构的延伸

广州地铁新一轮线路的各生产系统将共建统一的智慧地铁综合业务云平台，包括综合监控系统、乘客信息系统、门禁系统、集中告警系统、线网指挥系统、线网视频系统、智能运维、智能客服、安检系统、AFC系统等。其中，AFC系统的架构设计充分考虑与智慧地铁综合业务云平台的融合，做好了相关的规划及预留，在云平台运作的初期可实现相互间的信息互通，后期可考虑将线网清分系统云平台的相关业务逐步飘移至智慧地铁综合业务云平台中。