范 巍

(中铁第四勘察设计院集团有限公司通信信号研究设计处,430063,武汉∥工程师)

我国轨道交通AFC(自动售检票)系统的建设、运营经过近20年的探索和发展,目前已越来越显现出“标准化、网络化、人性化”的三大发展趋势。一个城市的轨道交通线网往往由多条线路组成,随着投入运营线路的不断增加,各线路间的无障碍换乘愈加频繁和复杂。运营公司的多元化趋势以及公交一卡通或城市通卡在轨道交通内的使用,使得各运营线路之间、各运营公司之间、运营公司和公交公司之间以及轨道交通与外部系统(城市通卡及银联等)都越来越紧迫地提出收益清分的需求,以及在轨道交通线网内统一AFC运营、票务管理的需求,轨道交通票务清分系统逐渐成为各城市进行轨道交通AFC系统建设必要和重要的组成部分。目前,上海、广州、北京已完成了清分中心的建设,南京、杭州、武汉、深圳、苏州的清分中心正在建设之中;其他城市如无锡、郑州、昆明、长沙等在建设第一条轨道交通线路或进行线网规划时,就已经开始了对清分系统建设实施的规划和研究,以便于完成收益清算、交易数据的整体处理和统计分析,以及对线网AFC系统整体运营管理的功能。

由于清分中心系统在城市轨道交通线网AFC系统中的特殊地位和作用,标准的制定者们往往选择清分中心系统的建设作为制定技术标准最佳的时机和天然的平台。本文结合广州和武汉两城市轨道交通AFC清分中心系统的设计经验,着重讨论以下几种清分系统建设的功能定位,以及在制定AFC系统建设标准规范时,应当考虑的主要内容。

1 国内主要城市清分系统概况

上海轨道交通票务中心用于其各条线路之间,各运营公司之间,以及轨道交通与公交系统、银行系统及其他相关系统之间的清算分帐、车票交易数据的处理及统计分析,同时具备对线路AFC系统设备运营管理的功能。系统按照满足日交易量最高为1 630万笔的要求进行设计,目前已实现对投入运营各条线路的所有信息进行汇总和分析处理。

北京地铁AFC系统清算中心(ACC)定位于北京市轨道交通范围内的AFC清算中心。它在政府部门领导下,行使协调轨道交通运营商的职能,为北京市轨道交通各线运营商提供清分和协调服务;制定、发行和管理轨道交通专用车票,对各线运营收益进行清算和对帐,并负责轨道交通与北京市政交通一卡通公司之间的数据处理和收益清算。系统采用建设部建设事业IC卡密钥,票卡采用全非接触式逻辑加密IC卡。系统按照满足日交易量1 000万笔的要求进行设计,目前已建成投入运营。

广州地铁AFC综合中央计算机系统(ICCS)定位于整个广州市及珠江三角洲城际轨道交通系统的清分中心和AFC运营管理中心,用于广州市轨道交通各条线路之间,以及与公交系统、银行系统及其他相关系统之间的清算分帐、车票交易数据的处理及统计分析,同时具备对线路AFC系统设备运营管理的功能。系统按照满足广州市轨道交通9条线、200个车站、日客流302万人次、日交易量1 000万笔的要求进行设计;并具备扩展能力,可达到广州市轨道交通线网规划15条线的要求。首期工程于2006年建成投入运营,完成1、2、3、4号线的接入;二期工程目前正在实施之中。

南京地铁票务清算管理中心定位为南京市轨道交通线网AFC系统各线路数据汇总、处理中心,运营参数统一协调管理中心,运行状态监控管理中心,AFC系统各线路之间和对外统一的技术接口,以及票务客服处理、对外信息服务和管理的主要窗口。其一期工程按照满足南京市2015年轨道交通6条线路、日客流量250万人次,日交易量1 000万笔处理能力的要求进行设计,已于2007年初完成了招标,目前处于建设之中。

2 清分系统主要功能定位

城市轨道交通AFC清分中心系统建设规划研究需解决的首要问题就是清分系统的功能定位问题,在功能定位清晰明确之后,才能进一步进行系统构成、功能细化、接口方案等问题的研究。对于每一个准备建设轨道交通AFC清分系统的城市而言,根据本市轨道交通AFC系统的特点以及当地公交IC卡、城市通卡发展建设的现状,参考国内其他城市已经建成或正在建设的经验,清分中心系统一般有以下三种方案的功能定位。

2.1 方案一的功能定位

方案一的清分中心定位于本市轨道交通的AFC发卡中心、清分中心、数据中心和运营管理中心。在这一定位下,清分中心系统主要服务于轨道交通系统内部,发行的票卡仅可在轨道交通范围内使用,并在此范围内进行票卡、数据、参数、名单、客服的相关管理以及轨道交通各线路间的票务收益清分。这一功能定位可以说是清分中心的一个基本和普遍的定位。在这一模式下,地铁公司往往不能再发行普通储值票,而仅发行轨道交通专用车票(主要是单程票),储值票的发行权将集中到城市通卡公司。其清分中心的定位和接口关系如图1所示。

图1 方案一的清分中心系统定位和接口关系示意图

在此定位下清分中心的主要功能包括:统一管理和下发轨道交通各线共同的票务参数、系统参数以及名单;统一管理轨道交通AFC系统密钥和各线编码分拣设备,负责轨道交通专用票卡发行;统一完成各线交易数据的采集、分析和处理,进行运营收益(包括在降级运营模式下的运营收益)清分,生成报表;统一完成和外部系统(如城市通卡、银联、移动运营商)的数据(包括系统参数和名单)交换和管理,进行相应的收益对帐和清分。

2.2 方案二的功能定位

方案二与方案一的功能定位相似:在轨道交通内部的管理功能与方案一基本相同;但对清分功能进行了较大的扩展,成为城市通卡的清分中心,为城市通卡公司代理城市通卡的清分业务,接受城市通卡公司有关票卡、数据、参数、名单的相关管理,完成各接入系统(如公交、轮渡、出租、小额消费商户等)的交易清分,并将结果提交给银行和城市通卡管理中心。其定位和接口关系如图2所示。

在此定位下清分中心的主要功能除具备定位一的全部功能外,还包括完成城市通卡各相关系统的交易数据采集和处理,制定收益清分原则,完成收益清分,产生划帐指令;生成清分报表及票卡帐户管理数据,提交城市通卡管理中心,更新系统参数和名单参数等。

图2 方案二的清分中心系统定位和接口关系示意图

2.3 方案三的功能定位

方案三的清分中心直接定位于城市通卡管理中心,服务于全市公交系统,并进一步延伸到各类小额消费领域,完成包括城市通卡发行在内的全部相关管理,完成各相关应用系统之间的清分。这一定位其实是以城市轨道交通建设为契机,将AFC清分系统与城市通卡的建设进程合二为一,一次建成。其清分中心发行的储值票将作为城市通卡使用,从而具备香港“八达通”的特点。其定位和接口关系如图3所示。

图3 方案三的清分中心系统定位和接口关系示意图

在此定位下清分中心的主要功能除具备方案一、二的全部功能外,还将负责城市通卡系统的经营管理,包括城市通卡的票卡发行、财务清算、数据管理、参数管理、客户服务、系统推广及经营工作,完成地铁、道路公交、出租车、轮渡及各类小额消费系统和银行的接口。

2.4 比较与分析

方案一的功能定位层次较低,方案成熟,在国内已有成功的实施经验,技术难点相对较少,易于实现,投资较低;其清分中心服务于轨道交通系统内部,系统的开发建设受外部的影响和限制较小,建设工期易于控制。对于城市通卡的规划与建设已经初具规模、特别是已经出台了城市通卡的技术标准和接口规范的城市,轨道交通清分中心按照这一功能定位进行建设,无疑是较好的,甚至是必然的选择。目前国内已建成的城市如上海、广州、北京和正在建设中的南京和杭州,都无一例外地采取了这种方案。

方案二的功能定位层次较高,国内尚无类似实施经验,技术难点相对增多,实现难度增大,投资较高,较适用于公交IC卡已较为发达,而城市通卡建设刚刚起步的城市,如郑州、昆明等。借助于轨道交通的迅猛发展和投资优势,将城市通卡的清分业务交由轨道交通清分中心完成,避免了城市通卡清分系统的重复建设和运营维护成本,无形中也是对城市通卡建设进程的一个巨大推动;同时,作为城市通卡清分业务的委托机构,地铁公司也将获得一定的盈利来源。

方案三的功能定位层次最高、功能最强,但同时技术难点最多、实施难度最大、投资最高。在这个层面上的清分中心建设,实际上是以地铁公司为依托来建立一整套完备先进的城市一卡通系统,制定出一整套城市一卡通应用的技术标准和规范,免除了技术改造和资源整合带来的浪费和重复建设,实现政府投资效益和利益的最大化。但其实施难度也无疑是最大的,仅适用于公交IC卡标准化和城市通卡建设相对滞后而城市轨道交通建设快速发展的城市,如武汉、长沙等。以武汉为例,城市通卡的建设刚启动,地铁清分中心建设也正同期进行,地铁集团有着控股一卡通公司和支持建设部标准密钥系统等有利条件,极有希望按照这一功能定位完成轨道交通清分中心的建设,开国内之先河。

3 AFC系统建设标准的制定

目前国内AFC系统及其设备的设计、开发、制造和检验的相关行业标准都还很不成熟,甚至在同一个城市中都无法统一;AFC系统的设备及应用软件仍基本处在由系统集成商各自定制开发的阶段,不同集成商提供的系统特点各异、良莠不齐,相互间的兼容性和互通性很不理想,往往造成线网中新线AFC系统的接入在不同程度上难以实现联网运营,迫使既有线AFC系统随之进行改造。

制定城市轨道交通AFC系统建设标准和规范,不但能一劳永逸地解决不同集成商开发的系统之间互通、兼容的问题,避免旧线改造和重复建设,还可以引入竞争,极大地降低设备招标报价,节省投资;此外,由于统一了技术标准和接口规范,避免了各线AFC系统中共性部分的重复开发,从而降低了开发成本和系统的复杂程度,更可进一步节省运营成本和维修、维护成本。

由于清分中心系统在整个城市轨道交通线网AFC系统中的特殊地位,各城市往往将AFC系统技术规范标准的制定与清分中心系统的建设同步进行,而且直接作为清分系统建设的一个重要内容。从目前经验看来,制定的标准至少应包括票卡技术标准、SAM卡技术标准、IC卡读写器技术标准、AFC系统公共接口规范、设备操作人机界面规范、运营管理软件人机界面规范及报表格式标准等。

3.1 票卡技术标准

票卡技术标准定义轨道交通全线网单程票和储值票的技术标准,主要包括:票卡的种类及功能定义,票卡的技术标准(如材料特性、物理机械特性、电气特性、环境及安全特性、容量及典型处理时间、编号及印刷标准),票卡数据格式(如信息区结构划分定义、票卡编号定义、票卡类型标识定义、票卡状态表示定义),以及信息区访问权限的规定。

3.2 SAM卡技术标准

SAM卡技术标准定义的内容主要包括 SAM卡的材料特性、物理机械特性、电气特性、环境及安全特性、数据存储容量、数据格式、SAM 卡操作及交易流程、密钥类型定义及代码、密钥计算及访问权限的生成、密钥注入及更新流程等。

3.3 IC卡读写器技术标准

IC卡读写器技术标准对全线网AFC系统内各种不同设备所使用的IC卡读写器进行统一规范和定义,主要包括了闸机、自动售票机、票房售票机、验票机、编码分拣机、手持验票机、车站计算机等。读写器技术标准的主要内容包括:软硬件功能及框架结构定义;物理机械、电气、环境及安全等特性,以及容量与典型处理时间、通信速率、读写距离等;读写器主控板的功能定义;接口定义,包括SAM 卡、RF模块、I/O、内部存储器等接口;软件特性。

3.4 AFC系统公共接口规范

公共接口规范主要用于定义ACC和轨道交通AFC各线路中央计算机(或区域中央计算机)之间的标准接口,以及涉及全线网AFC系统且各线路应共同遵循的有关票卡、设备、交易、运营管理等方面的统一要求和规定。公共接口规范的主要内容应包括:AFC系统代码定义(线路、车站、设备、票卡、权限、交易处理等),票卡、SAM 卡数据格式及使用规范,设备管理规程(设备注册、状态、变更、维护等),系统参数定义,系统命令定义,交易流程及交易数据格式,现场设备收益数据格式定义,通信协议及相关约定,编码分拣设备操作流程及数据交换格式等。

3.5 设备操作人机界面规范

设备操作人机界面规范规定的内容主要包括TVM触摸屏显示画面,购票、充值、查询流程及提示画面,BOM的基本操作界面,以及兑零机、验票机的操作流程及提示画面等。

3.6 运营管理软件人机界面规范

运营管理软件人机界面规范主要指线路中央计算机系统监控终端和车站计算机系统监控终端AFC应用软件的基本操作界面。

3.7 报表格式标准

该标准用以统一线路中央计算机系统、车站计算机系统中常用报表的分类、定义和基本格式。

4 结语

清分中心系统已普遍成为国内各城市进行轨道交通AFC系统建设的必要组成部分,而其功能定位是进行清分中心筹划建设的首要问题。在三种可能的功能定位中,服务于轨道交通系统内部的清分中心建设模式在目前和未来都将为大多数城市所采用,而进一步成为城市通卡清分代理机构,乃至直接成为城市通卡管理中心,是轨道交通清分中心建设的理想模式,在条件具备的城市值得进一步研究和尝试。建设清分中心系统是制定轨道交通AFC系统技术规范标准的最佳时机,将其纳入清分系统的建设内容,将取到事半功倍的效果。

[1]陈凤敏,赵晓蓉,居理,等.城市轨道交通自动售检票系统工程质量验收规范[M].北京:中国计划出版社,2006.

[2]陈鹏辉.城市轨道交通自动售检票系统的现状与发展趋势[J].城市轨道交通研究,2009(5):10.