北京地铁自动售检票系统技术改造的探索
北京地铁自动售检票系统技术改造的探索
陈 楠1，李 郁2，李爱琦2，孟凡琛3，张 征3，张东辉2
（1．北京市基础设施投资有限公司，北京 100101；
2．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；
3．北京轨道交通路网管理有限公司，北京 100101）
摘要：北京地铁网络化运营格局形成，并进入更新改造阶段，提出对全网自动售检票系统进行软件升级、硬件改造、统一全网AFC系统标准、对业务规则体系进行完善，使全网AFC系统具
备灵活实施业务规则功能，并为后续自动售检票系统全网改造提供参考。
关键词：自动售检票；网络化；标准化
中图分类号：U293.22                文献标志码：A                文章编号：1673-4440(2021)05-0077-06
Technical Transformation of Automatic Fare Collection System for
Beijing Metro
ChenNan1,  Li Yu2,  Li Aiqi2,  Meng Fanchen3,  Zhang Zheng3,  Zhang Donghui2
（1. Beijing Infrastructure Investment Co., Ltd., Beijing 100101, China）
（2. CRSC Research & Design Institute Group Co., Ltd., Beijing 100070, China）
（3. Beijing Rail Transit Network Management Co., Ltd., Beijing 100101, China）Abstract: Beijing Metro network operation pattern has been formed and has entered the stage of renovation and transformation. In order to meet the needs of renovation and flexible adjustment of business functions, Beijing Metro AFC system has begun to explore technical transformation, including software upgrading, hardware transformation, unifying AFC system standards, and improving business rules system, so as to make the AFC system of the whole network have the function of fl exible implementation of business rules, eliminate dependence on manufacturers, and reduce the cost of system transformation.
Keywords: AFC; networking; standardization
DOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2021.05.014
1　概述
北京地铁规划始于����年，工程始建于����年，最早的线路竣工于����年，����年开始运营。截至����年��月��日，北京地铁共有��条运营线路（包括��条地铁线路和�条机场轨道），组成覆盖北京��个市辖区，拥有���座运营车站、总长��� km运营线路的轨道交通系统。
北京轨道交通AFC系统经历了�个建设阶段：
基金项目：北京市交通委员会项目（2300-G4150017.01）
第一阶段在����年前，建设标准采用《ACC/AFC 系统业务规则和技术规范》（现已纳入《城市轨道交通自动售检票系统技术规范》DB��/T����.�-����、DB��/T����.�-����、DB��/T����.�-����）建设开通了ACC、M�/�、M�、M�、M�（Ⅰ）、M��（Ⅰ）、M��、八通线共计�条线路，实现了全网的互联互通。第二阶段是����至����年，建设标准增加了《AFC系统设计与实施规范》（现已纳入《城市轨道交通自动售检票系统技术规范》DB��-����）建设开通了ACC（Ⅰ）、MLC（Ⅰ）、M�、M�（Ⅱ）、M�、M��（Ⅱ）、M��、M��、大兴、亦庄、昌平、房山、昌八联络线等��条线路，统一了标准读写器。第三阶段����年，建设标准补充完善了《终端设备技术规范》和《检测规范和指标体系》（现已纳入《城市轨道交通自动售检票系统技术规范》DB��/T����.�-����、DB��/T����.�-����、DB��/T����.�-����），开通了M�（Ⅱ）、M�、M��（西段）、M��（东段）共计�条
线路，完善了AFC系统技术支撑体系。通过三阶段建设，AFC系统相关标准和技术支撑体系逐步完善。北京地铁长期采用单一票制，����年��月��日，经过票制票价改造工程，告别“�元时代”，执行新票价方案，实施计程计时票制，解决了AFC系统长期超负荷运行，设备老化、性能降低、寿命到期、设备设施及功能不足等问题。但由于时间紧，任务重，仅对软件打补丁，对硬件简单扩容来满足计程计时票制最基本需要，未解决系统存在的根本问题。经过多年建设，北京地铁网络化运营格局已经形成，同时步入更新改造阶段。为满足更新改造及业务规则灵活调整的需求，����年初，北京地铁AFC系统在实现计程计时票制的基础上，开始技术改造的探索。
2　目标
北京地铁AFC系统技术改造工程对全网AFC 系统进行软件升级、对硬件进行技术改造，使全网AFC系统到����年底，具备灵活调整票价方案及业务规则功能，主要包括以下内容。
对����年前非标线改造、统一标准TPU、统一SC软件、统一接入MLC等，实现全网AFC系统标准化，适应政府需求，支持多种优惠策略，可灵活设置票价方案及业务规则；
完善AFC系统后台统计、管理和审计对账，提升系统可维护性；
补充重点车站AFC终端数量，儿童�.� m免费过闸，改善乘客购票和通行条件。
在��条运营线路上边运营边改造，既要满足乘客使用要求，又要确保设备改造达到符合运营标准的功能和性能。现场部署和测试难度大、周期长，改造窗口时间短，任务十分艰巨。
3　改造范围
改造范围包括ACC、MLC、AFC检测中心，涉及在网运行的��条线路（M�、M�、M�、M�、M�、M�、M�（含昌八）、M�、M��、M��、M��、M��、八通线、大兴线、房山线、亦庄线、昌平线和机场线），���座车站，近�� ���余台设备。新建MLC和AFC监视中心。
北京地铁运营时间
4　现状分析
4.1　系统软件功能不完善
�）系统软件功能不统一
北京轨道交通各层级功能和接口标准不相同。ACC与LC间采用《北京市轨道交通ACC/AFC系统技术规范》（现已纳入《城市轨道交通自动售检票系统技术规范》DB��/T����.�-����、DB��/ T����.�-����、DB��/T����.�-����）。����年前建设线路一线一中心，从LC到TPU各层级没有统一建设标准，软件功能和实现方式不同。����年后建设线路，按照《北京市轨道交通AFC系统设计与实施规范》（现已纳入《城市轨道交通自动售检票系统技术规范》DB��-����）
建设，采用大TPU，系统接口标准，软件功能相同，但实现方式不同。标准应用�.� 版情况如图�所示。
于长期稳定运行。
�）系统软件安全性低
一卡通采用半脱机充值方式；累计积分业务无防篡改保护、积分转移功能不稳定、积分异议处理不完善；M�卡加密算法易被破解；这些隐患将给乘客和运营企业带来重大损失。
�）参数拆分不灵活
参数不能灵活拆分，如黑名单参数更新频繁，为减少系统负担，随其他参数每年下发一到两次。�）AFC监视功能不完善
AFC系统成网运行，数据量大、敏感度高，目前缺少全网运营监视平台统一监视系统设备状态、程序版本、票价参数、异常交易等，出现问题依赖厂商人工分析解决，整改时间长。
4.2　系统硬件能力问题
�）TPU：受技术水平发展影响，TPU分小TPU和大TPU。小TPU在����年前开通线路使用，需与内嵌程序配合完成交易处理。大TPU在
TPU无操作
；智能
不符合标准，不能与智能TPU兼容，终端设备内模块多采用非标产品，并且与国外厂家合作完成，软件修改依赖国外厂家。
�）终端设备不能满足政府要求的�.� m儿童免费进出站要求。
�）由业务、管理和客流变化引起系统硬件能力不足。����年底计程计时票制实施后，售补票、充值业务成倍增加，部分车站设备数量不能满足运营需求。售票流程增加，操作人员售票从� s每张增加到�� s每张，设备数量不变，效率降低；部分设备功能不完善，降低乘客满意度；票价表为纸质粘贴，新线开通需全网更换，成本高。
5　改造方案
5.1　改造后总体架构
经过AFC技术改造工程建设AFC系统实现各层级标准化，标准应用2.0版如图�所示。
接口，对账文件格式等。
5.3　ACC系统
�）软件方案：升级路网参数管理、交易验证及在线处理系统；升级报表管理、对账文件、设备管理业务功能；改造CMS业务和预付值功能；新增虚拟机软件、虚拟机管理软件及备份软件。�）硬件方案：因在线查询、一卡通异议、新交易处理等业务，清分结算方式需与路径选择方式合并处理，导致增加通讯服务器、在线服务器、接入测试服务器等。
5.4  MLC/LC系统
5.4.1　地铁公司 MLC
�）软件方案：新增参数及相关处理；优化运行时间管理、设备监视、客流监视、查询与ACC系统交换数据、时钟同步、现金收益管理、操作员管理、权限管理、审计管理、报表管理、历史数据管理、专项数据查询、清算对账、通信接口、服务器
�）软件方案：支持低峰优惠参数解析及下发、低峰优惠报表统计、新票种库存管理、新票种相关业务报表统计；升级与ACC对账报表；升级LC/ MLC、SC系统客流统计分析；优化各层级报表和终端设备水单超程超时补票、无进出站记录补票等统计项的数量和金额，并能查询补票金额修改情况明细；增加一卡通累计优惠金额乘客异议处理、与ACC、一卡通日常业务（票卡配发、票款结算）管理等。
�）硬件方案：扩容生产服务器和磁盘阵列；扩容灾备服务器和磁盘阵列；增加老线数据处理服务器。
5.4.3　LC系统
M�、M�、八通线、M��（I）、M�、M��、机场线调整后接入新建运营MLC系统。M�、大兴线调整后接入京港MLC系统。
5.4.4　新建MLC系统
新建MLC系统为M�、M�、M�、M��、八通线、机场线及����年前新开通线路AFC系统的多线共用线路中心。利用X��服务器及虚拟化软件搭建共享硬件资源池，服务器灵活配置，有效地解决新线接入问题。新建与既有MLC实现统一监视、统一管理、统一数据统计分析。
5.5　线路
5.5.1　SC
�）软件方案：满足《北京轨道交通AFC系统设计与实施规范》（现已纳入《城市轨道交通自动售检票系统技术规范》DB��-����）要求；实现低峰优惠及新票种参数接收下发；实现在BOM一卡通积分转移；实现按票种现金交易统计；实现新增BOM日结按票种及票价统计；实现BOM与SC 新增班次现金核算数据；实现新增TVM按票种及票价统计日结、TVM现金核算数据；优化运营维护界面、故障代码、维修报表；日志；实现对SAM各类信息统计管理。
�）硬件方案：对机场线（票制票价改造工程未含）SC服务器和工作站换新，其他线路SC服务器和工作站利旧。
5.5.2　AG/移动AG
�）软件方案：满足《北京轨道交通AFC系统设计与实施规范》（现已纳入《城市轨道交通自动售检票系统技术规范》DB��-����）要求。能处理低峰优惠、新票种等新业务；根据各优惠及票种优化乘客显示界面；对ACC及一卡通调整优化及新增参数进行处理；优化维护界面及故障代码，日志；对SAM卡监视，故障和丢失报警；实现机场线与路网其他线路一票联程。
�）硬件方案：����年前开通线路：更换小TPU为智能TPU、更换主控板为工控机（M�、M��、机场线）、改造电源模块实现远程唤醒、改造传感器实现�.� m儿童免费过闸。����年后开通线路：更换低端TPU为智能TPU（M�、M�（II）、M��、大兴、房山、亦庄、昌平线）、改造传感器实现�.� m儿童免费过闸。
5.5.3　TVM
�）软件方案：满足《北京轨道交通AFC系统设计与实施规范》（现已纳入《城市轨道交通自动售检票系统技术规范》DB��-����）要求。能处理低峰优惠、新票种等新业务。优化乘客显示界面、水单
格式等。对ACC及一卡通调整优化及新增参数处理。增加TVM按票种票价统计日结及现金核算数据；实现在某时间段停止按票价售票；具备模糊查询购票；按运营需求优化维护界面、优化维修信息采集及上传、故障代码、日志；对SAM卡监视，故障和丢失报警；实现机场线和路网其他线路可互相购买车票。����年前线路TVM能实现纸币零和一卡通联机充值功能。
�）硬件方案：����年前开通线路：更换小TPU为智能TPU；更换主控板为工控机（M�、M��、机场线）；增加纸币零模块（M�、M�、M�、M�、M��（I）、M��、八通、机场线）、增加充值功能（M�/�、八通线）、改造电源模块实现远程唤醒功能。����年后开通线路：更换低端TPU 为智能TPU（M�、M�（II）、M��、大兴、房山、亦庄、昌平线）；增加纸币零功能（M�（I）），增加纸币零涉及其他模块的更换。
5.5.4　BOM/移动补票机
�）软件方案：BOM/移动补票机满足《北京轨道交通AFC系统设计与实施规范》（现已纳入《城市轨道交通自动售检票系统技术规范》DB��-����）要求。能处理低峰优惠、新票种等新增业务，实现低峰优惠查询及补票，并将各类交易统计；按票种及票价统计，优化界面、水单格式等；对ACC及一卡通调整优化及新增参数处理；实现一卡通积分转移和重置，实现一卡通联机充值，对一卡通异议处理；发售预赋值单程票；具备虚拟键盘；优化运维界面、优化维修信息采集及上传、故障代码、日志；对SAM卡监视，故障和丢失报警；实现机场线和路网其他线路可互相购买车票。

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