南京地铁afc系统网络化建设探讨

南京地铁afc系统网络化建设探讨

1互联互通需求相关的几个方面2010年5月，随着南京地铁2号线和1号线南移的启动，南京地铁进入了大规模建设的时代，afc系统的建设面临着重大挑战。从总体来看,网络化AFC系统建设具有以下特点:1)由单线建设转变为多线建设;2)需为乘客提供统一的服务界面和无障碍换乘;3)信息化系统建设的发展对互联互通提出了更高的要求;4)多种技术和产品(特别是不同技术接口)之间的矛盾日益突出;5)系统建设和运营经验的积累相对滞后于系统的扩张速度,不断出现涉及整个线网运营模式、票务规则、系统接口等方面的需求调整。为了实现AFC系统的互联互通,保证乘客在各线路间的无障碍换乘,针对南京地铁在网络化AFC系统建设时所遇到的问题,结合网络化AFC系统建设的特点,制定总体思路,吸纳咨询顾问力量,解决关键问题,适当改造既有线AFC系统,建设ACC(AFCclearingcenter,清算管理中心),保证了多条新建线路AFC系统的无缝接入,增强了AFC系统的可靠性、安全性和兼容性,提高了AFC系统的建设效率和运行效率,降低了建设成本和维护成本。2部分技术接口接入困难,造成网络不健全,存在部分两南京地铁AFC系统是在既有1号线基础上进行网络化建设的,包括新线路的AFC系统建设、ACC系统建设以及原有线路的AFC系统扩改。由于各线路的系统承包商不同,存在原线路所采用的技术开放性不足、接口标准未建立的问题,还有原来所采用的部分技术不适用于网络化环境的矛盾,导致后续线路AFC系统建设的接入仍然存在障碍。南京地铁建设网络化AFC系统初期遇到如下问题1)线网AFC系统的建设对目前地铁AFC系统运营模式有何改变,以及对后续线路的建设、运营、收益、资源开发等方面带来什么样的影响?2)ACC系统的功能定位、规模及其建设规划应该如何确定?3)原有线路AFC系统的改扩建具体要移植、改造、升级哪些内容,风险和代价有多少?4)面对各线路AFC系统、设备供货商不同的情况,后续线路的建设如何协调使之相互兼容?5)线网AFC系统各层次间的功能如何合理划分?6)新线路AFC系统、ACC系统以及原有线路AFC系统的改扩建顺序如何安排?3咨询力量的引入为了有效保护投资,赢得工程建设的主动,化解潜在的风险,建立节约型、可持续发展的城市轨道交通网络化建设和运营模式,南京地铁针对轨道交通发展的实际情况,规避承包商技术封闭造成的互联风险,引入了北京城建设计研究总院和东南大学两家咨询单位,依托其丰富的咨询、设计经验和大量的专业优秀人才,进行技术规程的编制工作,研究并形成了开放统一的技术规范和接口条件,营造了有效的竞争环境,控制并逐步降低了AFC系统新线建设和并网接入的成本。随着各线路和ACC系统的建成及并网运行,进一步验证了技术规程的可实施性,确保了技术规程的正确性和完整性。4acc系统的改造南京地铁AFC系统网络化建设的基本原则:1)在1号线成功运营的基础上,为实现网络化运营下AFC系统的互联互通,去芜存菁地采纳1号线引进的技术,避免对1号线AFC系统进行颠覆性改造,降低建设成本,保障改造期间系统的平稳运行;2)通过技术规程的编制,不仅保证既有的1号线、新建的2号线及南延线接入ACC系统,还应保证后续线路的无缝接入;3)系统应有可扩展性,可以持续升级,适应未来新技术的应用,如新型票卡的应用。依据上述基本原则,开展必要的技术咨询和研究工作,制定统一的技术规程,合理划分线网AFC系统各层次间的功能,确定ACC的功能与定位,确定新老线路AFC、ACC的建设顺序,研发关键技术与产品,以较小的代价确保AFC系统的互联互通,满足新线建设和网络化运营的要求。4.1车站现场设备轨道交通AFC系统通常采用5层架构体系:ACC—LC(linecentral,线路中心)—SC(stationcomputer,车站计算机)—SLE(stationlevelequipment,车站现场设备)—车票考虑到AFC系统未来的业务模式、票务处理流程、票卡结构以及所选用的票卡技术都有可能发生调整,为此提出6层架构体系,即在车票和车站设备两层之间建立业务内置型读写器层。所谓业务内置型读写器,即读写器采用嵌入式32位CPU、大容量存储器件,可将完整的票务处理流程软件部署到读写器内部,一旦票务处理流程、票卡结构等发生调整,通过网络在线升级业务内置型读写器中的软件即可,无需改变设备计算机的程序。使用业务内置型读写器的另一个优点是可确保票务处理流程的统一,有利于互联互通,有利于均衡各线路AFC系统的服务水准。在目前快速推进轨道交通的工程建设中,以标准化的产品贯彻标准、助推标准,不失为一条有效途径。4.2acc的功能与定位ACC是AFC系统最上层的管理中心,将承担轨道交通票卡发行、票务收入的汇总、清分、资金划拨和线网AFC系统的运行联动、监督,同时还负责处理一卡通车票在轨道交通中应用的清分和管理,以及对整个线网客流信息的汇总分析。ACC的基本职能包括收益清分、运营管理、票务管理、分析决策等。1)收益清分。主要是指制定并实施清分规则,实现轨道交通各线之间、轨道交通领域与其他行业领域之间的收益清分。2)运营管理。主要指客流量、票卡流向、重大故障等线网级运营状况的监视,管理线网属性、密钥、票价参数、车票种类、费率表、乘客服务界面等相关参数,并进行汇总和转发。3)票务管理。包括票种的发行计划、票卡初始化与分拣、库存、调拨、注销销毁等。4)分析决策。指充分利用清分系统数据平台中的信息资源,为政府决策部门的决策制定提供准确、丰富的数据支持。4.3afc的as-b/c系统在制定线网AFC技术规程和1号线改扩建方案时,充分尊重1号线的既有技术方案,吸纳1号线引进的先进技术,保留对互联互通无影响的技术方案,摒弃不利于系统互联互通的技术。1)推广使用原有1号线AFC系统的先进技术。如基于PKI(publickeyinfrastructure,公开密钥体系)安全机制的密钥管理系统,用以实现读写器设备的签到、文件的数据签名以及单程票密钥的下载,提高了系统的安全性和可靠性,应用效果显著。2)保留不阻碍系统互联互通的技术。避免对1号线AFC系统进行颠覆性改造,降低建设成本。如数据传输方面,在不影响互联互通的前提下,采用CORBA(公共对象请求代理体系结构)方式传输实时数据,采用FTP(文件传输协议)方式传输非实时数据3)摒弃不利于系统互联互通的技术。如原票卡结构等数据规划仅适用于单线运营,不满足网络化AFC系统的需求,需重新设计。4.4acc的系统本着平滑过渡、逐步验证的原则,确定新老线路AFC系统及ACC系统的建设和改扩建顺序:1)首先,制定AFC系统技术规程;2)然后,进行1号线的改扩建,验证技术规程的可实施性;3)建设ACC系统,并与1号线对接,在单线运行条件下可以验证数据通信接口、清分系统、密钥管理系统及监控系统的正确性与稳定性;4)最后,将2号线及1号线南延线的AFC系统接入,进行联调测试,确保接入系统的可靠性与兼容性,实现网络化系统的并网运行。4.5票卡密钥下载系统的研发在编制AFC技术规程时,需要对一些技术难题进行攻克,如单程票密钥和业务内置型IC卡读写器等。以咨询单位为技术依托,由ACC及AFC系统承包商进行技术实现,确保技术攻关的正确性和有效性。由于目前主流的单程票产品多是存储卡,卡内数据可自由读写,存在密钥被破译的可能。为解决这一问题,采用在线更新的方式实现票卡密钥的下载,即ACC系统在需要下载密钥时,可直接通过网络下载至前端,若发现异常,可迅速更换交易密钥,从而保证单程票的交易安全为了提高AFC系统的兼容性,降低系统升级维护的费用,南京地铁率先提出了业务内置型IC卡读写器。业务内置型读写器将票卡的数据结构、安全密钥等处理过程封装在装置内部,避免上述数据的外漏,有效地保护了轨道交通核心数据安全。4.6通过系统的维护和升级维护了地铁的基础系统通过关键产品和技术的模块化,运营参数化,实现系统的可嵌入、可扩展性。1)关键产品的模块化封装。如业务内置型IC卡读写器。当票务流程发生变更时,该读写器支持ACC下发的交易流程处理模块,实现对票务规则的在线下载更新,无需修改其他软、硬件,这有利于系统的维护和升级,保证了系统的统一性与标准性,在轨道交通建设中创造了可观的经济效益和社会效益。2)票务运营参数化。南京地铁将单程票、储值票和计次票作为基本票种,在基本票种的基础上,通过设备运行参数(equipmentoperatingdata,EOD)和票卡结构参数的设置生成新的票种,即票卡产品,以满足细化市场的需求。丰富的票卡产品一方面降低了票务管理的难度和复杂度,另一方面给乘客提供了多样化的选择,对客流的吸引、客流量的调节均具有重要作用3)人机界面参数化。如自动售票机(ticketvendingmachine,TVM)界面元素,包括地图区域、按票价购票区域、功能选择区域、单程票购买张数选择和信息提示区等参数化处理。在网络拓扑环境下,可通过软件形成相关线路、站点的信息,当线路或车站信息发生变更时,只需更改相关参数,不需要更改系统的软、硬件。5afc模式的未来随着2号线和1号线南延线接入ACC系统,南京地铁AFC系统网络化建设进入了一个新的阶段。展望未来,也面临着一些新的问题。1)技术规程和一般事物一样,总是需要在不断完善中逐渐成熟。而技术规程在已有线网成型的情况下,是否可以进行调整?调整如何规避风险?一旦调整,既有线路AFC系统是否必须随之调整?2)目前,仍有新的系统架构需求提出。如区域性的票务中心,此种结构是否适用于南京地铁?架构调整后,目前的技术规程是否需要随之调整?是否会影响目前ACC的定位?3)南京地铁AFC项目采用了业务流程内置型IC卡读写器,未来票卡结构、处理流程的变更可通过升级读写器软件来实现。受硬件的限定,目前只能兼容ISO14443的TYPEA或TYPEB的票卡,一旦有新的不同标准的票卡介质推出(如前段时间手机运营商推行过RFID-SIM的移动支付技术),将如何适应这种需求?6网络化afc系统的展望南京地铁遵循AFC系统网络化建设的基本原则,引入咨询力量,确定AFC系统网络化建