城市轨道交通AFC智慧系统架构研究

姚庆彬,刘巧玉,刘彦君,李迅,邓刚

摘要：轨道交通事业的飞速发展，使得轨道交通生产系统逐渐丰富。智慧化的轨道交通自动售检票（AFC）两层架构系统在传统AFC系统的基础上，融合了互联网平台、监视中心的全部需求，为智慧轨道交通建设的AFC智能化管理和智慧化服务建设指明方向。

关键词：城市轨道交通；AFC智慧系统；架构

1AFC系统概述

自动售检票（AFC）系统是将计算机，通信，机械制造等技术融为一体，实现轨道交通的售票、检票、收费等一系列过程的自动化系统。在城市轨道交通系统中，AFC系统发展的核心都是围绕着票卡以及由票卡衍生出来的设备和系统。以其高度的智能化设计，将软件系统与各类设备模块之间高度集成。伴随“互联网+”思维的衍生，AFC系统从架构体系、设备模块部件、服务平台等都发生了变化，人脸识别和移动支付所形成的电子虚拟票卡开始大规模应用，逐步提升了服务质量。

2城市轨道交通AFC智慧系统架构

AFC系统在架构方面共包含5个层次，从下向上分别是用户可以接触到的票据层和车站终端设备层、基层站点相关的车站计算机系统层、线路中央计算机系统层及最上面的轨道交通清算系统层。第一层：AFC清算中心系统层，也被简称为ACC系统。这一层处于架构中的最上层，承担着自动售检票系统与公共一卡通结算系统（及其他支付结算系统）的对接工作，并负责收集AFC自动售检票系统在运营中产生的各种交易数据，以便于财务对账。同时，该层还对车票及系统运营中的各种技术标准进行了规定，并将自动售检票系统的各种参数进行了统一和规范化。第二层：线路中央计算机系统层，也被简称为LCC层。这一层接收上一层发来的指令信号，并实施对其所负责线路中自动售检票系统的运营管理，同时保障相关信令及参数的上发工作。第三层：车站计算机系统层，也被简称为SC层。其处于架构的中间，起到承上启下的作用。向下对车站终端设备的运行状态进行检测和管理，将运营中形成的各种支付信息进行汇聚。向上则将汇聚到的数据传递给LCC层进行处理。第四层：车站终端设备层，也被简称为SLE层。这一层的工作由各种售票设备和检票设备承载，这些设备一般部署在轨道交通的大厅或专门的票务中心，是一种直接面向乘客的终端设备。第五层：这一层主要与乘坐轨道交通的车票相关，也被称为车票媒介层。车票必须要能与设备相匹配并能够方便地进行结算。因此这一层对车票的材质、物理及电子特征和支付安全性等指标进行了规范。

3车站计算机系统

3.1运营管理模块

运营管理模块所涉及的功能主要包括对SLE层中的各种终端设备的运行情况，以及乘客流量情况进行监测和管理。系统的该模块需要能够对售检票设备、闸机设备等硬件机器的状态进行全面的监控，即监测要具备全面性。并且这些状态数据需要以可视化的方式进行呈现，以便于工作人员以直观的方式了解设备的状态，因此该模块需要强大的表现层技术作为支撑。当所监控的设备发生异常时，系统应及时检测出来，即监测需要具有实时性。并且异常点位可以在可视化界面中突出表现出来，以便于工作人员及时处理。此外，监测出的异常报警要能准确体现设备标识、故障代码、故障产生时间和结束时间等信息，以便于故障原因的分析，即监测数据需要具备完备性。

3.2收益处理模块

车站计算机系统的收益处理模块需要能够对车站设备的车票、现金及班次等数据进行统计。在现金处理部分，收益处理模块的管理员通过监测系统可以检测到车站售票机的现金接收箱的更新和替换情况，并同步生成现金箱替换报告，该报告的详细信息应包含现设备的唯一ID标识、现金接收箱的ID标识、现金总量、各币值现金金额量和对应张数、现金接收箱的启用时间和被更换时间以及操作现金箱的人员ID等。在电子化货币部分，不涉及现金箱的更换和现金处理操作，但同样需要记录支付和账务详情信息。在车票管理部分，需要记录交易时间、出票设备ID标识、车票标识、车票金额和起始站信息等交易数据。所有上述数据需要具备增量及全量备份功能，可按照设定时间周期生产收益报告。

3.3数据处理模块

车站设备通过网络系统传输数据的管理过程应至少包括以下内容：首先，车站计算机系统（SC层）应可以将设备交易数据、车站收益数据、设备寄存器数据、状态数据向上提交给中央计算机系统层（LCC层）处理，并且接收到上层下发来的操作指令、相关数据及参数后，以有序方式向下传递给各种售票检票设备。其次，在计算机系统层（SC层）和中央计算机系统层（LCC层）之间的信号传输除可以通过实时联机的方式进行外，还应可以兼容网络异常时的断网情况，能够以移动存储介质的方式进行。同时，未传输数据本地存档，待网络恢复后再进行同步。

3.4参数管理模块

车站计算机系统层（SC层）应能接收中央计算机系统层（LCC层）下达的系统参数，同时将参数下达到相关车站设备。参数管理模块具备对参数进行校验和正确性确认的能力，确认正确性后的参数由SC下发到各种设备，并且应具备离线恢复后自动向相邻层同步参数的能力。被赋予相应权限的管理人员可以对参数进行查询，但为了保障系统的不可篡改性，管理员不可对参数进行修改。

4车站终端系统

4.1自动售票机

4.1.1设备功能分析

自动售票机也被简称为TVM设备，负责向乘客销售轨道交通车票。因此该类设备被置于非付费区内，例如轨道交通大厅或专属的售票间。由于采用无人值守的方式提供给乘客自助使用，因此该设备具备简洁友好的人机交互界面。根据乘客支付选项的不同，TVM设备提供现金和电子货币支付方式，对于现金支付方式时还需配置找零处理模块。此外，根据轨道交通的具体不同运营方式，TVM设备还需配置若干种服务模式以供选择，例如纯充值模式（此时TVM设备即为充值机）、纯售票模式（此时TVM设备即为售票机）等。

4.1.2设备结构

TVM在硬件上主要包含以下几个部分：主控单元、储值票处理模块、纸币处理模块、硬币处理模块、电子支付处理模块、触感式乘客操作显示模块、单据打印机、维修面板和I/O处理模块等。

4.2自动检票机

4.2.1设备功能分析

自动检票机也被简称为AGM设备，主要负责对车票进行验证从而操作闸机的打开和关闭，方面乘客进站和出站。当乘客进入轨道交通站时，车票（内含智能感应芯片）靠近闸机的芯片读写器，系统验证车票的有效性后，授权闸机打开。当乘客出站时，车票被投到回收单元，芯片读写器读取车票信息并验证金额的满足许可条件，然后授权闸机打开，完成乘客离站。如果是电子化票据（例如支付宝、微信等）进站，则没有票据回收操作，但需要台同步账户支付信息。

4.2.2设备结构

AGM自动检票机的具体功能决定了该设备需要配备的相应模块，主要包括车票读写模块、闸机阻挡装置、车票处理和回收单元、显示部件、声光提示及紧急按钮操作部件等。

5结语

在我国城市化进程的发展中，轨道交通对于交通事业的现代化具有十分重要的意义。对于轨道交通系统而言，自动售检票系统（AFC系统）是一个关键组成部分，先进的AFC系统可以有效提升乘客的用户体验及提高进出站效率。鉴于该系统的重要性，本文对其体系架构和相关技术展开了研究，其研究内容对于进一步提升AFC系统的现代化水平具有一定借鉴意义。相信随着各种智能化技术的融入，AFC系统必将在轨道交通新的发展时期发挥出更大的价值。

参考文献

[1]罗慧，梁笛.基于智慧地铁视角的广州地铁AFC系统架构设计[J].城市轨道交通研究，2021，24（3）：179-182.

[2]涂晓燕.互联网背景下城市轨道交通AFC系统未来发展的探究[J].中国市政工程，2022，（2）：12-15.