淺析地鐵AFC系統(tǒng)優(yōu)化措施

王瑜

摘 要：本文從AFC系統(tǒng)的組成及應用現(xiàn)狀出發(fā)，得出了開展系統(tǒng)優(yōu)化的必要性，就系統(tǒng)配置、系統(tǒng)功能兩方面，從設備配置、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)功能、售檢方式等多角度分析了優(yōu)化的需求，并結合系統(tǒng)應用的實際經(jīng)驗提出了可行的措施，可為AFC系統(tǒng)在建設、應用中的系統(tǒng)優(yōu)化工作提供參考。

關鍵詞：AFC系統(tǒng)；配置；功能；優(yōu)化措施

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A

1.AFC系統(tǒng)及運營概述

AFC（Automatic Fare Collection System）系統(tǒng)是指城市軌道交通普遍應用的網(wǎng)絡化自動售檢票系統(tǒng)，系統(tǒng)集計算機技術、信息收集和處理技術、機械制造于一體，綜合運用了計算機、通信、網(wǎng)絡、自動控制等技術，具有很強的智能化功能，能夠?qū)崿F(xiàn)售票、檢票、計費、收費、統(tǒng)計、清分、管理等全過程的自動化運行、處理。AFC系統(tǒng)具有高度便捷性和準確性，大幅優(yōu)于傳統(tǒng)的紙票售票方式，克服了傳統(tǒng)模式下固有的速度慢、財務漏洞多、出錯率高、勞動強度大等缺點，能夠有效地防止假票，杜絕人情票，防止工作人員作弊，大幅提高管理水平并減輕勞動強度，隨著AFC系統(tǒng)廣泛應用在城市軌道交通車站的客運管理中，成為軌道交通系統(tǒng)中公眾直接參與交互，影響公眾體驗的重要系統(tǒng)，已經(jīng)不僅是地鐵和交通系統(tǒng)發(fā)展的一個趨勢，也是城市信息化建設的一個重要標志。

AFC系統(tǒng)可以追溯至1962年，日本開始在鐵路沿線車站使用自動售票機，1965年，開始大規(guī)模使用自動檢票裝置，目前，國外軌道交通領域已普遍采用了AFC管理系統(tǒng)。國內(nèi)AFC系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從無到有的過程，最初引進自國外，1993年，上海首先在軌道交通1號線啟用了引進的AFC系統(tǒng)，實現(xiàn)了城市軌道交通在售票、檢票、計費、統(tǒng)計等方面的全過程自動化。經(jīng)過國內(nèi)相關機構、企業(yè)大量的研發(fā)工作，發(fā)展了技術水平較高的多種形式的產(chǎn)品，目前已廣泛應用于國內(nèi)鐵路及各個城市的軌道交通系統(tǒng)工程，且隨著計算機技術和軟件的發(fā)展，還進一步實現(xiàn)了與城市一卡通接軌，實現(xiàn)城市內(nèi)甚至城市區(qū)間的互通。

目前，國內(nèi)地鐵等軌道交通系統(tǒng)正處于大發(fā)展階段，國內(nèi)一線城市都規(guī)劃了大規(guī)模的城市軌道交通網(wǎng)絡，甚至一些二、三線城市也正在逐步加入進來，AFC系統(tǒng)也隨之不斷發(fā)展，本文試從AFC系統(tǒng)優(yōu)化工作出發(fā)，淺析優(yōu)化的相關措施。

2.系統(tǒng)優(yōu)化分析

城市軌道交通AFC系統(tǒng)的線網(wǎng)構架通常由5層結構構成，第一層為城市軌道交通清分系統(tǒng)，包含了城市公共交通城市通卡系統(tǒng)；第二層為運行在軌道交通線路管理中心的AFC線路中央計算機系統(tǒng)（LCC）；三層為運行在線路各車站的AFC車站計算機系統(tǒng)（SC）；第四層為車站的AFC終端設備（SLE），主要包括自動售票機、閘機、半自動售票機、自動驗票機及手持驗票機等；第五層為車票（Ticket），如圖1所示。

通常，城市地鐵的建設是逐步從單條線路逐步發(fā)展為多條線路構成網(wǎng)絡，隨著地鐵運營線網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，考慮到線路分期完成、不同線路先后開通等，一般從建設規(guī)劃到設計，再到建設、開通運營需要5年左右，在此期間，AFC系統(tǒng)涉及的計算機、通信、網(wǎng)絡、自動控制等軟硬件技術領域往往能夠產(chǎn)生較多的新技術、新功能，不斷進步提升，新舊線路的系統(tǒng)匹配成為系統(tǒng)運營必須滿足的條件。同時，根據(jù)不同地區(qū)，不同城市，不同線路來發(fā)展地鐵線路服務功能拓展、特色化運營等個性需求已經(jīng)成為一種趨勢。此外，投運后還需要根據(jù)實際的設備運行、客流組織等與預期的差異進行完善、優(yōu)化。因此，AFC系統(tǒng)優(yōu)化是為了適應系統(tǒng)軟硬件技術的發(fā)展，滿足新舊線路系統(tǒng)匹配及優(yōu)化運營模式需要所必須的。

根據(jù)上述分析及工程實踐，AFC系統(tǒng)優(yōu)化主要從系統(tǒng)基礎條件優(yōu)化和運營管理優(yōu)化兩個維度開展分析。其中，系統(tǒng)基礎條件優(yōu)化可包括設備、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫、功能等方面，運營管理優(yōu)化包括售票、檢票方式等。

2.1 設備布置優(yōu)化

由于車站之間的差異以及運行的實際，為滿足客流通行需求，應按照車站實際客流組織需求，調(diào)整AFC終端設備的布置，要根據(jù)實際運行車站的客流數(shù)量、客流走向及各出入口客流分布的情況，合理調(diào)整自動售票機、進出站檢票機及雙向檢票機等AFC設備的布置數(shù)量和方式。同時優(yōu)先考慮AFC設備預留的安裝位置，以減少現(xiàn)場的工程量。

2.1.1 車站設備布置

（1）車站設備布置基本原則

①自動售票機、驗票機安裝在非付費區(qū)，與車站出入口、進閘機位置相協(xié)調(diào)，以方便乘客使用、不影響安全疏散為原則。

②進、出站和雙向閘機（標準通道）設置在付費區(qū)和非付費區(qū)的分隔帶上，其布置與車站出入口、扶梯及相協(xié)調(diào)。

③票房售票機安裝在車站售票亭內(nèi)，售票亭通常設在付費區(qū)和非付費區(qū)的分隔帶上，以方便處理售票、充值、補票和車票更新等業(yè)務。

④車站終端設備按近期設備數(shù)量布置，并預留遠期設備安裝位置和安裝條件。

⑤進閘機、出閘機的布置應滿足每組閘機不少于4通道的要求，由于門式閘機需要使用裝設門扇的端機，因此閘機按通道設計，同時閘機應盡量集中布置，減少群數(shù)。

⑥在AFC設備布置時，除需考慮設備計算參數(shù)的取值及布置原則外，還應考慮盡量減少購票、進站、出站等客流的交叉，同時充分考慮客流量及運營管理的需求，分別建立相應的購票、進站及出站功能區(qū)，功能區(qū)預留足夠的緩沖區(qū)域，并結合車站站廳的實際布置，適當進行調(diào)整。

⑦每組自動售票機數(shù)量不少于4臺。軌道交通AFC系統(tǒng)現(xiàn)場設備數(shù)量的確定除了依據(jù)客流、列車行車對數(shù)、設備通過能力等客觀因素外，還應根據(jù)實際運用的經(jīng)驗以及結合車站建筑結構對現(xiàn)場設備數(shù)量的確定作進一步完善，根據(jù)實際情況對AFC現(xiàn)場設備做出合理設置，使系統(tǒng)充分發(fā)揮自身功能和作用。

（2）典型車站及換乘車站設備布置

車站設備布置須重視地鐵站內(nèi)人流組織的問題，注重進出閘機，售票機等AFC設備的布置方式，防止人流交叉，注重進出閘機與站內(nèi)樓梯及電扶梯的位置關系，對于換乘站設備的布置應堅持以人為本，盡量縮短換乘距離，使換乘客流流線明確、簡捷，方便乘客換乘。

我們常見的換乘根據(jù)車站站位不同，主要有通道換乘、兩線平行、兩線交叉等幾種換乘形式，任何一種換乘車站，任何一種換乘方式對于乘客來說，他們只需在非付費區(qū)購買車票后持票進入付費區(qū)，無論他在該車站如何進行換乘，對AFC系統(tǒng)來說在設備布置需考慮到如何使換乘客流集中，使換乘路線較明確、簡捷。同時設備布置時需考慮換乘客流宜與進、出站客流分流，避免相互交叉干擾。

2.1.2設備數(shù)量計算

AFC系統(tǒng)現(xiàn)場設備數(shù)量的確定，最基礎的數(shù)據(jù)就是客流?？土黝A測數(shù)據(jù)包括近/遠期早高峰客流預測（高、低方案）、晚高峰客流預測（高、低方案）、全天客流預測（高、低方案）。理論計算時選取的客流數(shù)據(jù)為近、遠期早高峰客流預測（高方案）。除客流數(shù)據(jù)，其他基礎數(shù)據(jù)還有：各站超高峰系統(tǒng)、換乘站的換乘系統(tǒng)、近/遠期高峰小時列車運行交路、近/遠期自動售票機使用率、近/遠期單程票使用率、閘機每分鐘通過能力、自動售票每分鐘售票能力。其中，近/遠期高峰小時列車運行交路主要是確定列車小時行車對數(shù)。所有基礎計算數(shù)據(jù)確定之后，才可對AFC現(xiàn)場設備進行理論值的計算。

（1）設備數(shù)量理論計算

①自動售票機

自動售票機數(shù)量 =（遠期車站高峰小時上車人數(shù)Х超高峰系數(shù)Х單程票比例Х處理單程票比例）/自動售票機處理能力

②進閘機

進閘機數(shù)量 = ∑〔（遠期車站高峰小時上車人數(shù)Х超高峰系數(shù)Х入口部不均衡系數(shù)）/進閘機處理能力〕

③出閘機

根據(jù)客流計算：

數(shù)量1 = ∑〔（遠期車站高峰小時下車人數(shù)×超高峰系數(shù)×出口部不均衡系數(shù)）/出閘機處理能力〕

根據(jù)車站旅客傳輸設備計算：

數(shù)量2 = ∑〔遠期車站出口配置自動扶梯的臺數(shù)×（自動扶梯的輸送能力/出閘機處理能力）〕

根據(jù)緊急情況時客流疏散計算：

數(shù)量3 = 〔遠期整列車載客量+（遠期車站高峰小時上車人數(shù)×超高峰系數(shù)×列車間隔時間/60）〕/疏散時間/ 通道的通過能力

最終數(shù)量計算：

出閘機數(shù)量 = Max（數(shù)量1，數(shù)量2，數(shù)量3）

④票房售票機：

票房售票機數(shù)量 =〔遠期車站高峰小時上車人數(shù)×超高峰系數(shù)×（單程票比例×處理單程票比例+儲值票比例×處理儲值票比例×充值比例）〕/票房售票機處理能力

⑤自動充值機：

自動充值機數(shù)量 =（遠期車站高峰小時上車人數(shù)×超高峰系數(shù)×儲值票比例×處理儲值票比例×充值比例）/票房售票機處理能力

⑥自動驗票機：

為乘客提供查詢車票信息及其他服務信息的設備?？筛鶕?jù)車站規(guī)模、出入口布置和客流量酌情配置。

⑦其他

上述設備數(shù)量僅是理論計算數(shù)據(jù)，實際的設備數(shù)量還應考慮車站的建筑平面布置，包括出入口的數(shù)量、售票/補票處的布置等。除此之外，還應考慮設備的余量；分析各車站客流的組成和乘車特點，如使用單程票、儲值票的比例，問訊乘客的多少，是否存在客流集中進出站的現(xiàn)象等。由此確定符合實際需求的設備數(shù)量。

（2）實際設備數(shù)量調(diào)整

設備數(shù)量實際公式計算出來的進/出閘機通道數(shù)、自動售票機臺數(shù)并不是實際配置的數(shù)量，因為根據(jù)地鐵線網(wǎng)AFC系統(tǒng)運行的經(jīng)驗，在確定進/出閘機、自動售票機實際數(shù)量時還應根據(jù)實際進行一定的調(diào)整。通常，考慮到將來一些無法預測的因素以及全國已運營地鐵線路的經(jīng)驗，首先將計算值（一般為小數(shù)）取10%或20%的富余量。另外，因為出站客流是瞬時、集中的，而進站客流時零散、分散的，因此出閘機通道應大于等于進閘機通道數(shù)。

2.2 網(wǎng)絡優(yōu)化

在系統(tǒng)投入運營后，要保證網(wǎng)絡系統(tǒng)快速、穩(wěn)定、可靠運行，需利用專業(yè)的網(wǎng)絡分析工具，查找網(wǎng)絡傳輸過程中的瓶頸，通過在現(xiàn)有設備基礎上，分析網(wǎng)絡在不同負載下的最佳方案，并進行相應調(diào)整以達到更佳的網(wǎng)絡性能。

AFC網(wǎng)絡典型拓撲結構圖示意圖如圖2所示。

AFC網(wǎng)絡的特點是星形、樹形、環(huán)形相結合。首先，網(wǎng)絡應采用開放式技術，支持標準協(xié)議，確保滿足應用性、可靠性、擴充性、安全性及可管理性要求。其次，應對整個網(wǎng)絡系統(tǒng)進行性能測試，通過網(wǎng)絡優(yōu)化分析，統(tǒng)計網(wǎng)絡上數(shù)據(jù)量和使用資源的情況并作評估，對應進行網(wǎng)絡系統(tǒng)運行優(yōu)化的調(diào)整。例如：IP地址的規(guī)劃網(wǎng)絡IP地址資源一定情況下，地址分段規(guī)劃不合理，會浪費寶貴的地址資源；應用的規(guī)劃、用戶上網(wǎng)的規(guī)劃應基于IP地址分配，地址分配的同時要考慮對網(wǎng)絡穩(wěn)定性的影響。VLAN的規(guī)劃將網(wǎng)絡劃分為若干子網(wǎng)以方便網(wǎng)絡管理，并且使數(shù)據(jù)限制在本地流動，保證部門、工作組數(shù)據(jù)流安全，隔離廣播域，提高網(wǎng)絡性能。如果虛擬網(wǎng)之間的通信通過交換機的第3層功能進行網(wǎng)絡分段管理，還可以提供第3層各網(wǎng)段間數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩刂?。網(wǎng)絡策略在整個網(wǎng)絡中，會有大量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌?，所以要求對?shù)據(jù)包進行多層次識別分類，有效地保證系統(tǒng)中重要數(shù)據(jù)的優(yōu)先傳輸和數(shù)據(jù)的安全性。通過對上述問題的分析，為實現(xiàn)網(wǎng)絡系統(tǒng)效率優(yōu)化的目標，可采用生命周期法，對網(wǎng)絡進行性能測試和評估，分析影響網(wǎng)絡的各個因素，并進行性能優(yōu)化分析，按照所確定的優(yōu)化目標進行實施，再次重復以上步驟，將性能保持在目標的范圍內(nèi)。

2.3 數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化

數(shù)據(jù)庫是AFC系統(tǒng)運行的后臺支撐，其運行的效率直接影響系統(tǒng)各項功能的體驗。隨著AFC系統(tǒng)運行年數(shù)增長，數(shù)據(jù)處理的用戶響應時間逐漸增長，導致運營管理效率降低，由此需要優(yōu)化AFC數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

AFC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫具有很高的可靠性、實時性、完整性等要求，故數(shù)據(jù)庫模式必須滿足數(shù)據(jù)處理的要求，保證常用或大多數(shù)的數(shù)據(jù)處理高效、便捷，并且可根據(jù)實際應用需求，調(diào)整數(shù)據(jù)結構，優(yōu)化數(shù)據(jù)模型。具體包括：

第一，調(diào)整數(shù)據(jù)結構設計，對數(shù)據(jù)庫進行功能分區(qū)，對于經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)庫表建立索引，最大限度地縮短數(shù)據(jù)查詢的響應時間；第二，調(diào)整服務器內(nèi)存，這要根據(jù)數(shù)據(jù)庫運行狀況，可擴大服務器內(nèi)存并合理調(diào)整數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)全局區(qū)（SGA區(qū)）的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、監(jiān)視和優(yōu)化共享區(qū)的大小，以及程序全局區(qū)（PGA區(qū)）的大小，可減小因數(shù)據(jù)庫全局區(qū)過大，占用操作系統(tǒng)使用的內(nèi)存而引起虛擬內(nèi)存的頁面交換，降低系統(tǒng)效率；第三，調(diào)整硬盤I/O，即可將同一個表空間的數(shù)據(jù)文件（如數(shù)據(jù)、日志、索引等）放在不同的硬盤I/O上，實現(xiàn)硬盤之間I/O負載均衡，提高讀取數(shù)據(jù)的速度；此外，還可通過應用數(shù)據(jù)庫管理工具（例如數(shù)據(jù)字典、語言跟蹤及優(yōu)化等），提高數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的性能，將網(wǎng)絡流通、磁盤I/O和CPU時間減到最小，使每個查詢的響應時間最短并最大限度地提高整個數(shù)據(jù)庫服務器的吞吐量。

2.4 功能優(yōu)化

隨著地鐵運營飛速發(fā)展，AFC系統(tǒng)的售票、檢票及收益統(tǒng)計等業(yè)務方面的運營需求呈現(xiàn)多元化，由此需要AFC系統(tǒng)進行相應的功能優(yōu)化。

AFC系統(tǒng)功能優(yōu)化可重點從以下4個方面開展：一是針對新的業(yè)務需求（如增加新票種或新的票務使用規(guī)則），實現(xiàn)系統(tǒng)功能的擴充；二是對原有的業(yè)務流程進行修改使其更符合運營實際需要；三是為提高系統(tǒng)或設備的易用性和人性化，對系統(tǒng)或設備的人機界面和操作方式進行簡化或優(yōu)化調(diào)整；四是對歷史數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘或統(tǒng)計分析，研究地鐵系統(tǒng)的運營質(zhì)量。

結合國內(nèi)地鐵相關運營經(jīng)驗，系統(tǒng)功能優(yōu)化的常用方法主要有5種：一是通過對系統(tǒng)運營參數(shù)的調(diào)整，實現(xiàn)運營規(guī)則的優(yōu)化；二是通過軟件配置管理實現(xiàn)部分業(yè)務功能的調(diào)整，例如將LCC的某些功能調(diào)整到清分系統(tǒng)；三是通過應用軟件升級，增加新的業(yè)務功能或?qū)υ械臉I(yè)務功能進行調(diào)整；四是通過更新人機界面、信息提示方式等手段，提高系統(tǒng)或設備的人性化程度；五是通過新增的功能模塊實現(xiàn)新的處理功能，如數(shù)據(jù)挖掘等。同時，AFC功能優(yōu)化必須在確保系統(tǒng)正常運營的前提下，科學、有序地實施。首先清理及分析運營過程中存在的問題及新業(yè)務要求，梳理出功能的優(yōu)化需求。根據(jù)功能優(yōu)化需求制定系統(tǒng)功能優(yōu)化技術方案，進行運營相關部門會審。按照會審議定的技術方案指定詳細的功能優(yōu)化實施方案，并落實于系統(tǒng)功能研發(fā)，最終通過AFC檢測中心平臺進行性能和兼容性測試，以確保不影響正常運營的情況下完成相關參數(shù)或軟件更新，實現(xiàn)系統(tǒng)功能優(yōu)化。

2.5 售檢方式優(yōu)化

在線路運營初期，一般單程票使用率較高，在大客流車站高峰時段排隊購票的客流易擁堵。此時可在早、晚高峰到來前，使用票房售票機批量發(fā)售定值預售票，在高峰時間，售票人員可以直接將車票銷售給乘客而不必再操作票房售票機，從而提高售票速度，而未售的預售票可在本機注銷，保證票款統(tǒng)計的正確性。該方式在縮短售檢票處理時間，減少乘客排隊的同時，增加了單位時間的客流通過量。同時，AFC系統(tǒng)可引入第三方支付方式，可以有效減少單程票的使用量，降低運營成本。這要求在AFC系統(tǒng)建設中須考慮預留第三方支付卡支付功能接口，相應讀寫器硬件須支持符合ISO14443協(xié)議的第三方支付卡支付功能，且可以通過軟件更新即可實現(xiàn)第三方支付卡支付。

結語

本文概述了AFC系統(tǒng)的運用及其需求趨勢，從系統(tǒng)配置、系統(tǒng)功能兩方面分析了AFC系統(tǒng)的優(yōu)化工作，并初步提出了優(yōu)化的思路及可行措施，可為實際開展既有地鐵線路AFC系統(tǒng)的優(yōu)化工作起到一定的指引作用，并對新建地鐵線路AFC系統(tǒng)的設計、建設提供參考。

參考文獻

[1]胡鑫.AFC系統(tǒng)及相關網(wǎng)絡技術研究[D].大連海事大學，2013.

[2]賀莉.地鐵車站AFC設備布局優(yōu)化[J].科技創(chuàng)新與應用，2013 （11）：75.

[3]韓潔，姚國華，徐鐘全.簡談AFC系統(tǒng)車站設備功能改進[J].鐵路通信信號工程技術，2014，11（1）：48.

[4]楊玉娟.地鐵AFC系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計、維護及優(yōu)化[J].鐵路計算機應用，2011， 20（3）：56.