基于智慧地鐵視角的廣州地鐵AFC系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

羅 慧 梁 笛

(廣州地鐵設(shè)計研究院股份有限公司， 510010， 廣州∥第一作者，高級工程師)

“十三五”時期全球信息技術(shù)革命持續(xù)迅猛發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng) +”和大數(shù)據(jù)技術(shù)上升為國家戰(zhàn)略，互聯(lián)網(wǎng)已成為交通運(yùn)輸行業(yè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，智慧化也成為了交通運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)轉(zhuǎn)變的顯著特征。智慧地鐵的核心是在價值鏈的各個環(huán)節(jié)中都要從“以用戶為中心”的角度來考慮問題，滿足各類用戶的功能需求，實現(xiàn)企業(yè)發(fā)展目標(biāo)。通過建立智慧的地鐵綜合業(yè)務(wù)平臺，開發(fā)針對不同人員的應(yīng)用系統(tǒng)，可達(dá)到建成“高效、環(huán)保、安全、舒適、先進(jìn)”智慧地鐵的目標(biāo)。

截至2018年12月28日，廣州地鐵運(yùn)營線網(wǎng)總長度為477.7 km，共有14條運(yùn)營線路、257座車站。其線網(wǎng)總長度居中國第三、世界前十，線網(wǎng)的單日最高客運(yùn)量超過1 000萬人次。按照建設(shè)計劃，廣州地鐵運(yùn)營線網(wǎng)總長度在2020年達(dá)到600 km的基礎(chǔ)上，2023年將達(dá)到800 km， 2025年將達(dá)到1 000 km。隨著線網(wǎng)的持續(xù)快速擴(kuò)張，廣州地鐵將進(jìn)一步整合企業(yè)內(nèi)部的優(yōu)勢資源。新一輪建設(shè)線路的技術(shù)方案在未來應(yīng)有足夠的先進(jìn)性，以提升企業(yè)綜合競爭實力，發(fā)揮企業(yè)在行業(yè)中的引領(lǐng)作用。

自動售檢票(AFC)系統(tǒng)是城市軌道交通中與乘客接觸最為緊密的系統(tǒng)。廣州地鐵積極引入了云計算、人工智能、“互聯(lián)網(wǎng)+”等新技術(shù)，致力于打造智慧型的AFC系統(tǒng)。AFC系統(tǒng)的線網(wǎng)相關(guān)性較大，其系統(tǒng)總體架構(gòu)的設(shè)計是整個AFC系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵，本文著重對此展開研究分析。

1 既有AFC架構(gòu)及服務(wù)模式

1.1 AFC系統(tǒng)架構(gòu)及服務(wù)模式現(xiàn)狀分析

廣州地鐵既有線路AFC系統(tǒng)的設(shè)計均按五層架構(gòu)搭建，每一層次都具有比較完整的獨(dú)立子系統(tǒng)。AFC系統(tǒng)各層級逐級管理、各司其職，能在一定條件下獨(dú)立完成該層級子系統(tǒng)及其設(shè)備的運(yùn)營管理和控制工作，這對于系統(tǒng)的快速建設(shè)和部署有很大的幫助。但是，隨著路網(wǎng)規(guī)模和業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)大以及新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，五層架構(gòu)體系呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)多層處理，以及存儲、擴(kuò)展性不強(qiáng)等不足。

在服務(wù)模式方面，廣州地鐵既有線路普遍采用人工客服方式，站務(wù)或票務(wù)人員主要通過語言對話交互方式為乘客提供服務(wù)。隨著信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，乘客對綜合服務(wù)有更高的需求，期待得到更人性化的乘坐服務(wù)、更便捷的商業(yè)服務(wù)、更全面的延伸服務(wù)。

1.2 線網(wǎng)清分系統(tǒng)架構(gòu)演變

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)水平的提升，以及云計算技術(shù)的快速發(fā)展，使得城市軌道交通線網(wǎng)的AFC系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)集中管理和架構(gòu)簡化成為了可能。

廣州地鐵結(jié)合實際運(yùn)營經(jīng)驗及既有的管理架構(gòu)，對在建線路的線網(wǎng)清分系統(tǒng)采用“云架構(gòu)”，利用其高擴(kuò)展性，通過擴(kuò)展服務(wù)器等設(shè)備的方式，將LCC(線路中央計算機(jī))系統(tǒng)整合至清分中心的云平臺中，并在云平臺開發(fā)LCC的相關(guān)功能，以實現(xiàn)共享AFC數(shù)據(jù)、匯總運(yùn)營票務(wù)報表、分析客流情況、權(quán)限統(tǒng)一管理等需求。同時，云平臺可減少運(yùn)營管理維護(hù)人員，簡化系統(tǒng)層級，形成ICCS(綜合中央計算機(jī)系統(tǒng))-SC(車站計算機(jī))-SLE(車站終端設(shè)備)-車票的四層架構(gòu)體系。后續(xù)新建線路的SC通過數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)均可接入清分云平臺。

2 AFC系統(tǒng)中新技術(shù)的應(yīng)用

2.1 多元化支付平臺的融合統(tǒng)一

為適應(yīng)移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，廣州地鐵對多種支付平臺進(jìn)行了試點(diǎn)。由于試點(diǎn)系統(tǒng)在報文格式、業(yè)務(wù)風(fēng)格、部署方式等方面存在一定的差異，而且不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)一，存在多個用戶、賬戶系統(tǒng)分別與第三方進(jìn)行結(jié)算對賬的情況。此外，這些支付平臺并沒有形成地鐵統(tǒng)一的發(fā)卡發(fā)碼系統(tǒng)，導(dǎo)致財務(wù)對賬結(jié)算繁瑣、乘客的用戶體驗不一致等問題。隨著各支付平臺乘客使用量的增加，城市軌道交通AFC系統(tǒng)運(yùn)營壓力持續(xù)增大。

為了適應(yīng)廣州地鐵“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展趨勢，踐行“智慧地鐵出行”理念，提升乘客的用戶體驗，廣州地鐵建立了集二維碼支付業(yè)務(wù)、金融IC(集成電路)卡業(yè)務(wù)、云卡業(yè)務(wù)和既有ITS(互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng))業(yè)務(wù)于一體的統(tǒng)一多元化支付平臺，以達(dá)到統(tǒng)一數(shù)據(jù)、統(tǒng)一支付、統(tǒng)一管理的目標(biāo)。

目前，在建的廣州地鐵統(tǒng)一多元化支付平臺按照“線網(wǎng)層—站點(diǎn)層”兩層架構(gòu)設(shè)計，并和線網(wǎng)清分系統(tǒng)充分融合。該平臺作為線網(wǎng)清分系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，可實現(xiàn)多元化業(yè)務(wù)的管理，以及與第三方支付通道的支付和對賬。多元化支付平臺的架構(gòu)如圖1所示，車站終端設(shè)備通過車站計算機(jī)接入車站網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)和多元化支付平臺的網(wǎng)絡(luò)連接。

圖1 多元化支付平臺架構(gòu)圖

2.2 智能客服功能的引入

隨著通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的不斷更迭，乘客的溝通習(xí)慣也會隨之改變。若城市軌道交通車站與乘客溝通的窗口仍停留在實體客服中心或票亭，勢必?zé)o法跟上當(dāng)今社會高效運(yùn)轉(zhuǎn)的節(jié)奏。因此，如何提高車站客服中心的工作效率，提升乘客服務(wù)水平，減少運(yùn)營人力耗費(fèi)，是目前迫切需要解決的問題。

廣州地鐵在新一輪線路的建設(shè)中，致力于打造智能客服系統(tǒng)。通過開發(fā)智能客服中心、乘客自助客服機(jī)、智能客服機(jī)器人等多元化服務(wù)載體，逐步將查詢、咨詢、更新、視頻對講、電子發(fā)票、補(bǔ)票、兌零、充值、實名驗證等業(yè)務(wù)由人工服務(wù)模式轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾O(shè)備/智能設(shè)備/遠(yuǎn)程客服模式。

由于智能客服系統(tǒng)的多類終端都具有車票查詢和處理等功能，因此，應(yīng)把與票務(wù)相關(guān)的終端設(shè)備接入AFC系統(tǒng)中，并接受AFC系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)控管理及票務(wù)管理。AFC系統(tǒng)各層級設(shè)計均需考慮智能客服設(shè)備的接入，并完善智能客服相關(guān)功能。

智能客服系統(tǒng)按線網(wǎng)層管理、線網(wǎng)層和現(xiàn)場層兩級控制的架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，如圖2所示。

2.3 電子發(fā)票系統(tǒng)的對接

目前，乘客乘坐地鐵后可通過客服中心獲取紙質(zhì)發(fā)票。為響應(yīng)國家規(guī)范電子商務(wù)納稅的相關(guān)要求，節(jié)省發(fā)票的印制成本和發(fā)放的人力成本，廣州地鐵在2018年啟動了電子發(fā)票管理系統(tǒng)的建設(shè)工作：對地鐵管理內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行集中部署、集中建設(shè)和管理，實現(xiàn)電子發(fā)票開具、發(fā)票數(shù)據(jù)上傳歸屬稅務(wù)局等相關(guān)功能；通過集中建設(shè)電子發(fā)票服務(wù)平臺，所開具的電子發(fā)票數(shù)據(jù)發(fā)送至電子發(fā)票服務(wù)平臺中，用以提供電子發(fā)票的長期存儲、流轉(zhuǎn)、查詢、交付等功能，同時提供紙質(zhì)發(fā)票通知和打印服務(wù)，實現(xiàn)多主體稅號下業(yè)態(tài)網(wǎng)點(diǎn)為乘客提供便捷的增值稅電子發(fā)票服務(wù)。

圖2 智能客服系統(tǒng)架構(gòu)圖

在電子發(fā)票業(yè)務(wù)中，通過AFC系統(tǒng)發(fā)起的相關(guān)需求占很大比例，因此，需要把清分系統(tǒng)和電子發(fā)票系統(tǒng)對接。廣州地鐵電子發(fā)票系統(tǒng)的整體建設(shè)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 電子發(fā)票系統(tǒng)架構(gòu)圖

3 新一輪建設(shè)中AFC系統(tǒng)的總體架構(gòu)

3.1 AFC系統(tǒng)總體架構(gòu)

AFC系統(tǒng)作為城市軌道交通中與乘客接觸最為緊密的系統(tǒng)，需解決的問題已不僅限于傳統(tǒng)的售、檢票功能，而是要重視乘客出行體驗，鏈接乘客的生活要素，在滿足乘客出行需求的基礎(chǔ)上，向乘客提供更多增值服務(wù)。為此，廣州地鐵新一輪建設(shè)線路的AFC系統(tǒng)通過優(yōu)化系統(tǒng)層級、整合多元化支付平臺、引入智能客服功能、對接電子發(fā)票系統(tǒng)等措施，規(guī)劃設(shè)計了適用于廣州地鐵新一輪建設(shè)線路的AFC系統(tǒng)架構(gòu)，如圖4所示。

圖4 AFC系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

3.2 各子系統(tǒng)的主要功能

3.2.1 線網(wǎng)清分系統(tǒng)

線網(wǎng)清分系統(tǒng)對廣州地鐵已開通及在建線路的AFC系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，收集線網(wǎng)的客流和票務(wù)信息，具有數(shù)據(jù)清分、密鑰管理、發(fā)卡管理、運(yùn)營管理、決策支持、通信服務(wù)和異地容災(zāi)等功能，可實現(xiàn)車票交易數(shù)據(jù)整體處理及統(tǒng)計分析，完成軌道交通各線路間以及軌道交通線路與第三方支付系統(tǒng)之間的清算分賬。此外，線網(wǎng)清分系統(tǒng)可根據(jù)運(yùn)營中出現(xiàn)的各種情況，調(diào)整各線路的運(yùn)營模式。

3.2.2 線網(wǎng)智能客服系統(tǒng)

線網(wǎng)智能客服系統(tǒng)可實現(xiàn)與線網(wǎng)內(nèi)所有客服現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程音視頻交互、乘客信息可視化、乘客問詢數(shù)據(jù)的收集和挖掘，以及系統(tǒng)管理等功能。

3.2.3 電子發(fā)票系統(tǒng)

在滿足國家稅務(wù)總局《增值稅電子發(fā)票系統(tǒng)技術(shù)方案》的要求和各級國家稅務(wù)部門對電子發(fā)票技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求，以及廣州地鐵電子發(fā)票管理制度要求的基礎(chǔ)上，電子發(fā)票系統(tǒng)可實現(xiàn)電子發(fā)票的開戶登記、領(lǐng)用、開具、傳輸、繳銷、查驗、推送、查詢等功能。此外，電子發(fā)票系統(tǒng)可通過線網(wǎng)清分系統(tǒng)導(dǎo)入車票扣費(fèi)記錄，實現(xiàn)本地扣費(fèi)記錄查詢功能。

3.2.4 車站計算機(jī)(SC)系統(tǒng)

SC系統(tǒng)可管理本站設(shè)備，監(jiān)視和控制車站現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，收集、統(tǒng)計各類運(yùn)營數(shù)據(jù)，并上傳到線網(wǎng)清分系統(tǒng)。SC系統(tǒng)可從線網(wǎng)清分系統(tǒng)下載票價表、車票種類、運(yùn)營模式等參數(shù)。

3.2.5 車站現(xiàn)場設(shè)備

1) 半自動售票機(jī)。對車票進(jìn)行發(fā)售、分析、無效更新、充值、替換、退款、交易查詢等處理。在新線開通初期，該設(shè)備可作為智能客服設(shè)備的輔助。后期根據(jù)智能客服系統(tǒng)的發(fā)展，半自動售票機(jī)將逐步被智能客服終端取代。

2) 自動售票機(jī)。具有儲值票充值，以及硬幣、紙幣、電子支付購買單程票和硬幣、紙幣找零等功能。

3) 云購票機(jī)。通過移動互聯(lián)網(wǎng)電子支付/銀聯(lián)卡支付的方式購買單程票，或通過有效憑證實現(xiàn)取票功能。

4) 自動檢票機(jī)。按設(shè)定的票務(wù)規(guī)則處理車票，能實現(xiàn)移動支付、人臉識別、指紋識別、eID(電子身份證)等多元化支付及過閘功能。

5) 智能客服終端。乘客可通過智能客服終端的自助操作，實現(xiàn)現(xiàn)金及非現(xiàn)金票務(wù)、電子發(fā)票、咨詢、導(dǎo)航、投訴、查詢、增值等服務(wù)。

6) 乘客自助終端。該終端設(shè)置于非付費(fèi)區(qū)和付費(fèi)區(qū)，由乘客自助操作，可實現(xiàn)非現(xiàn)金票務(wù)、電子發(fā)票、咨詢、查詢、導(dǎo)航、投訴、查詢、增值、人臉/指紋過閘注冊等服務(wù)。

7) 智能咨詢終端。該終端采用嵌入式，安裝于站廳及站臺墻面/柱面等處，以方便乘客操作。該終端支持觸屏、NFC(近場通信)及二維碼處理等功能，通過自助操作實現(xiàn)乘客的咨詢需求。

8) 移動式客服終端。該終端為站務(wù)員隨身攜帶，可實現(xiàn)乘客常規(guī)事務(wù)的快速在線/離線處理。該終端具備信息查詢功能，可與智能客服系統(tǒng)連接，并接受智能客服系統(tǒng)的設(shè)備管理及客服人員的呼叫。

9) 客服機(jī)器人?？头C(jī)器人可實現(xiàn)企業(yè)介紹、站內(nèi)導(dǎo)航、換乘指導(dǎo)、運(yùn)營時刻、周邊信息查詢、線網(wǎng)地圖、票價體系、票種介紹等信息的自動應(yīng)答?？头C(jī)器人可以根據(jù)乘客的需求，實現(xiàn)與線網(wǎng)智能客服中心音視頻交互，能夠進(jìn)行乘客人臉生物識別，實現(xiàn)客服人員的問詢、投訴等服務(wù)。

3.2.6 AFC系統(tǒng)架構(gòu)的延伸

廣州地鐵新一輪線路的各生產(chǎn)系統(tǒng)將共建統(tǒng)一的智慧地鐵綜合業(yè)務(wù)云平臺，包括綜合監(jiān)控系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、集中告警系統(tǒng)、線網(wǎng)指揮系統(tǒng)、線網(wǎng)視頻系統(tǒng)、智能運(yùn)維、智能客服、安檢系統(tǒng)、AFC系統(tǒng)等。其中，AFC系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計充分考慮與智慧地鐵綜合業(yè)務(wù)云平臺的融合，做好了相關(guān)的規(guī)劃及預(yù)留，在云平臺運(yùn)作的初期可實現(xiàn)相互間的信息互通，后期可考慮將線網(wǎng)清分系統(tǒng)云平臺的相關(guān)業(yè)務(wù)逐步飄移至智慧地鐵綜合業(yè)務(wù)云平臺中。

4 結(jié)語

目前，廣州地鐵新一輪建設(shè)線路的AFC系統(tǒng)已完成了設(shè)備招標(biāo)工作，AFC系統(tǒng)將基于最新的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行建設(shè)，以打造綜合服務(wù)平臺，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)智能票務(wù)服務(wù)。其最終目標(biāo)是將廣州地鐵從“群體性服務(wù)”發(fā)展成為面向“個體化定制”的精準(zhǔn)服務(wù)。