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摘要：目前，城市軌道交通AFC系統(tǒng)基本都是采用傳統(tǒng)的五層架構(gòu)。傳統(tǒng)的五層架構(gòu)，較適用于線網(wǎng)建設(shè)規(guī)模較小、線路建設(shè)周期不密集的城市，而對(duì)于線網(wǎng)規(guī)模較大、同期建設(shè)線路較多的城市，無論從節(jié)省建設(shè)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，還是從運(yùn)營(yíng)管理需求方面，傳統(tǒng)的架構(gòu)都將面臨著改造。鄭州地鐵根據(jù)線網(wǎng)建設(shè)的實(shí)際情況，結(jié)合云平臺(tái)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的快速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)、資源共享、統(tǒng)籌管理及線網(wǎng)化運(yùn)營(yíng)等方面的需求，提出了AFC系統(tǒng)的四層架構(gòu)的設(shè)計(jì)理念。本文主要闡述鄭州市軌道交通AFC系統(tǒng)頂層規(guī)劃建設(shè)的發(fā)展歷程、架構(gòu)設(shè)計(jì)等，以此為其他地鐵的建設(shè)規(guī)劃過程提供參考。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通AFC系統(tǒng)；頂層規(guī)劃；四層架構(gòu)；云平臺(tái)

1　傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題

早期的AFC系統(tǒng)五層架構(gòu)，其系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示，采用“一線一中心”配置線路中心LC?！耙痪€一中心”的架構(gòu)是很多城市在初期建設(shè)時(shí)均采用的架構(gòu)，且對(duì)于線網(wǎng)建設(shè)規(guī)模較小的城市，也是被經(jīng)常選擇的架構(gòu)之一。

圖1 早期AFC系統(tǒng)架構(gòu)圖

隨著線網(wǎng)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，“一線一中心”建設(shè)理念的缺點(diǎn)也逐漸顯現(xiàn)：

（1）“一線一中心”需要在每個(gè)線路中心設(shè)置一套硬件設(shè)備、用房等，投資大、資源利用率低；

（2）單線建設(shè)線路中心無論在維護(hù)人員定編方面還是備品備件維護(hù)維修方面，都增加了運(yùn)營(yíng)的維護(hù)成本，效率低下；

（3）不同線路間的互聯(lián)互通、軟件升級(jí)等存在一定的局限性，運(yùn)營(yíng)管理模式單一，不便于線網(wǎng)化運(yùn)營(yíng)；

（4）對(duì)于AFC系統(tǒng)的第一層ACC，單線路中心增加了ACC層的工作壓力、造成清分模型的復(fù)雜化、時(shí)效低。

近幾年，隨著各大城市運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)的積累和線網(wǎng)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，以及新技術(shù)在地鐵行業(yè)的發(fā)展，為了更好地滿足網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的需要，本著降低成本、實(shí)現(xiàn)資源共享、提高設(shè)備利用率的原則，多線路中心的建設(shè)理念掀起了新的應(yīng)用高潮，如南京地鐵建設(shè)了區(qū)域線路中心ZLC、北京地鐵建設(shè)了多線共用線路中心MLC、深圳地鐵建設(shè)了多線共享中心CLC等。

鄭州市軌道交通在借鑒南京、北京、深圳等地建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，結(jié)合云平臺(tái)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及線路建設(shè)的實(shí)際需要，通過大量調(diào)研、方案討論及多次技術(shù)瓶頸的突破，融合MLC系統(tǒng)和ACC系統(tǒng)，建設(shè)了鄭州市軌道交通自動(dòng)售檢票線網(wǎng)管理中心系統(tǒng)（AFC Network Control Center，ANCC）。

2　鄭州AFC系統(tǒng)頂層規(guī)劃建設(shè)的發(fā)展歷程

2.1　鄭州市軌道交通AFC系統(tǒng)的背景介紹

鄭州市軌道交通自2013年12月28日開通1號(hào)線運(yùn)營(yíng)以來，已開通運(yùn)營(yíng)的線路有1號(hào)線一期、二期，2號(hào)線一期和城郊鐵路一期工程，同期建設(shè)的線路有2號(hào)線二期、城郊鐵路二期、3號(hào)線一期、4號(hào)線、5號(hào)線和14號(hào)線。先期開通的4條線路均采用傳統(tǒng)的五層架構(gòu)。

2.2 鄭州AFC系統(tǒng)頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)方案發(fā)展的歷程

2.2.1 早期規(guī)劃

2.2.1.1 MLC系統(tǒng)建設(shè)

早在2015年，鄭州市軌道交通立足當(dāng)時(shí)的建設(shè)現(xiàn)狀和多線路中心MLC建設(shè)的研究，從5號(hào)線可研階段開始，決定建設(shè)第一個(gè)多線路中心MLC系統(tǒng)，由5號(hào)線負(fù)責(zé)實(shí)施。具體的系統(tǒng)方案圖如圖2所示。

圖2 共用線路中心系統(tǒng)方案圖

多線路中心的方案，使3號(hào)線、4號(hào)線和5號(hào)線不需要單獨(dú)設(shè)置線路中心設(shè)備。

早期規(guī)劃的鄭州市軌道交通多線路中心MLC系統(tǒng)由主中心系統(tǒng)和災(zāi)備中心系統(tǒng)組成。當(dāng)MLC主系統(tǒng)發(fā)生故障或意外不能正常工作時(shí)，災(zāi)備中心系統(tǒng)及時(shí)、快速地接管MLC主中心系統(tǒng)的工作，確保所管轄軌道交通線網(wǎng)線路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。MLC系統(tǒng)構(gòu)成如圖3所示。

圖3 MLC系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

2.2.1.2　既有ACC擴(kuò)容

鄭州市軌道交通自2015年規(guī)劃建設(shè)完成第一個(gè)滿足3條線路接入能力的MLC系統(tǒng)。根據(jù)規(guī)劃，截至2021年底，鄭州市軌道交通將完成運(yùn)營(yíng)線路達(dá)11條，MLC系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足當(dāng)時(shí)的線網(wǎng)規(guī)劃要求。結(jié)合鄭州市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃及建設(shè)時(shí)序，從建設(shè)規(guī)劃、節(jié)省投資等方面考慮，經(jīng)與各方多次討論，充分征求各相關(guān)單位、部門的意見，初步確定并調(diào)整了鄭州市軌道交通MLC系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃如下：

（1）第一個(gè)MLC硬件按10條接入線路進(jìn)行配置，包括：M3、M4、M5、M9二期、M14一期、M17；已開通的M1、M2、M9一期將來升級(jí)后再接入；預(yù)留1條線接入能力；

（2）按照控制中心線網(wǎng)規(guī)劃，第二個(gè)MLC的管轄范圍包括：M6、M7、M8一期、M8二期、M10、M11、M12、M15、M21，預(yù)留5條線接入能力；

（3）按照控制中心線網(wǎng)規(guī)劃，第三個(gè)MLC的管轄范圍包括：M13、M16、M18、M19、M20等線路，預(yù)留5條線接入能力。

各MLC系統(tǒng)架構(gòu)規(guī)劃如圖4所示。

圖4 MLC系統(tǒng)架構(gòu)規(guī)劃圖

線網(wǎng)規(guī)劃的逐漸擴(kuò)大化，使既有ACC系統(tǒng)已不能滿足線路的接入需求，急需對(duì)既有ACC系統(tǒng)進(jìn)行整體性、結(jié)構(gòu)性擴(kuò)容。

擴(kuò)容需求主要包括：

（1）信息安全系統(tǒng)

ACC擴(kuò)容系統(tǒng)按照安全等級(jí)三級(jí)考慮。

（2）互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)

互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)作為本次擴(kuò)容ACC系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，主要包含乘客管理系統(tǒng)、支付管理系統(tǒng)、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)和安全管理系統(tǒng)。

（3）容災(zāi)備份系統(tǒng)

隨著線網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，為防止火災(zāi)、地震等災(zāi)難情況的發(fā)生，建設(shè)數(shù)據(jù)級(jí)ACC災(zāi)備中心系統(tǒng)以確保主中心系統(tǒng)在異常情況下正常的業(yè)務(wù)不中斷。

擴(kuò)容規(guī)模：

ACC系統(tǒng)擴(kuò)容按照硬件20條、軟件25條進(jìn)行配置，其處理能力應(yīng)能滿足1800萬客流量規(guī)模。

選址和實(shí)施：

從用房需求、可實(shí)施性、既有UPS電源容量、實(shí)施難度、方案可靠性、運(yùn)營(yíng)影響、實(shí)施工期及工程投資等方面考慮，在鄭西控制中心新構(gòu)建ACC系統(tǒng)主中心，既有ACC系統(tǒng)降級(jí)為災(zāi)備中心。

2.2.2　新技術(shù)趨勢(shì)下頂層規(guī)劃的方案設(shè)計(jì)

2.2.2.1　頂層規(guī)劃方案確定的過程

隨著互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)及云平臺(tái)技術(shù)的不斷應(yīng)用，同時(shí)結(jié)合鄭州地鐵ACC系統(tǒng)需擴(kuò)容和MLC系統(tǒng)需新建的現(xiàn)狀，鄭州地鐵首次提出并開始研究將MLC和ACC系統(tǒng)合并建設(shè)的理念，統(tǒng)一選址、統(tǒng)一采購(gòu)、統(tǒng)一招標(biāo)，建設(shè)線網(wǎng)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。四層架構(gòu)更好地實(shí)現(xiàn)了資源共享、降低建設(shè)成本、簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)設(shè)置、減少人員配置。為了更加充分地論證該方案的技術(shù)可行性、方案可靠性和系統(tǒng)穩(wěn)定性，公司組織了大量的調(diào)研，專家咨詢會(huì)、公司各級(jí)審查會(huì)等相關(guān)會(huì)議對(duì)ACC和MLC融合的方案進(jìn)行了充分論證，具體如下：

2017年10月24日，鄭州地鐵組織人員對(duì)上海、廣州、深圳等地鐵進(jìn)行了調(diào)研，學(xué)習(xí)并借鑒了以上地鐵在線網(wǎng)建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大的情況下，線路建設(shè)規(guī)劃的發(fā)展過程和經(jīng)驗(yàn)。

基于上海、廣州、深圳等地鐵在自動(dòng)售檢票系統(tǒng)頂層規(guī)劃建設(shè)中的發(fā)展歷程和建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，鄭州地鐵初步確定將ACC系統(tǒng)和MLC系統(tǒng)進(jìn)行合并建設(shè)，并于2017年10月30日將設(shè)計(jì)文件合并為ANCC（即融合ACC系統(tǒng)和MLC系統(tǒng)）的方案。

為了論證合并ACC系統(tǒng)和MLC系統(tǒng)方案的可行性，公司于2017年12月9日邀請(qǐng)了來自上海、廣州、深圳、成都和溫州等城市的軌道交通行業(yè)專家進(jìn)行咨詢。經(jīng)與會(huì)單位過深入交流及專家組對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)方案的詳細(xì)審閱，一致認(rèn)為ACC和MLC合并設(shè)置（ANCC）方案可行，具有一定的創(chuàng)新性和前瞻性。繼專家咨詢會(huì)后，2017年12月25日公司的技術(shù)委員會(huì)和2018年1月4日公司的黨政聯(lián)席會(huì)均審查了該技術(shù)方案，并表示了公司對(duì)該技術(shù)方案的認(rèn)可。

通過大量的調(diào)研、專家咨詢會(huì)及公司的相關(guān)會(huì)議確認(rèn)，ANCC的技術(shù)方案得到確定。公司于2018年8月完成ANCC招標(biāo)，在該項(xiàng)目的實(shí)施過程中，為了進(jìn)一步明確ACC和MLC融合的深度，公司于2018年9月27日組織召開了關(guān)鍵技術(shù)方案專家咨詢會(huì)，與會(huì)專家及各參會(huì)單位一致同意將ANCC系統(tǒng)建設(shè)成為統(tǒng)一的全融合平臺(tái)。同期開展AFC系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的修編工作，以滿足ANCC系統(tǒng)及后續(xù)線路AFC系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化的要求。同時(shí)專家組建議，在建設(shè)完成統(tǒng)一的融合平臺(tái)后，需盡快調(diào)整AFC系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)管理部門相應(yīng)的組織架構(gòu)、人員管理和職責(zé)分工等，以穩(wěn)定該項(xiàng)目的系統(tǒng)需求及設(shè)計(jì)，適應(yīng)新型四層架構(gòu)下的運(yùn)營(yíng)要求。

2.2.2.2　頂層規(guī)劃方案

在各方努力下，通過項(xiàng)目建設(shè)過程中各相關(guān)會(huì)議確定ANCC建設(shè)方案，ANCC的建設(shè)采用了基于云架構(gòu)體系的ACC系統(tǒng)和MLC系統(tǒng)全融合方案，并在鄭東和鄭西設(shè)置主副中心系統(tǒng)，ANCC融合架構(gòu)圖如圖5所示。

圖5 ANCC融合架構(gòu)圖

該架構(gòu)簡(jiǎn)化了ACC和MLC之間的業(yè)務(wù)流，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和時(shí)效性。車站SC通過各線路數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)接入ANCC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳下發(fā)功能，達(dá)到各線路之間、各線路與ANCC系統(tǒng)之間網(wǎng)絡(luò)相對(duì)隔離的目標(biāo)，在安全方面各自責(zé)任界面無相互交叉。

3　鄭州AFC系統(tǒng)頂層規(guī)劃建設(shè)的詳細(xì)設(shè)計(jì)

鄭州市軌道交通自動(dòng)售檢票線網(wǎng)管理中心系統(tǒng)（ANCC）采用基于云架構(gòu)的“雙活”中心建設(shè)，在鄭東控制中心建設(shè)主中心、鄭西控制中心建設(shè)副中心，主副中心實(shí)現(xiàn)雙活運(yùn)行，從而確保業(yè)務(wù)連續(xù)不間斷、數(shù)據(jù)不丟失。

3.1　云架構(gòu)體系方案總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的建設(shè)，充分運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)理念和技術(shù)，按照“集約高效、共享開放、安全可靠、按需服務(wù)”的原則，以“云網(wǎng)合一，云數(shù)聯(lián)動(dòng)”為架構(gòu)，建成ANCC云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)鄭州軌道AFC系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施共建共用、信息系統(tǒng)整體部署、數(shù)據(jù)資源匯聚共享、業(yè)務(wù)應(yīng)用有效協(xié)同。通過合理規(guī)劃、小步快跑的方式，在實(shí)現(xiàn)建設(shè)集約化、信息共享化、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化、效益最大化的同時(shí)，滿足鄭州軌道交通各部門、用戶IT基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用需求。同時(shí)建設(shè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)所需的統(tǒng)一的資源池和統(tǒng)一的管理運(yùn)營(yíng)運(yùn)維支撐平臺(tái)。

3.2 ANCC系統(tǒng)主副中心網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)

ANCC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)本著基于鄭州市軌道交通ANCC項(xiàng)目的業(yè)務(wù)需求，充分滿足了安全要求，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與建設(shè)遵循以下主要原則：

（1）適用性；

（2）標(biāo)準(zhǔn)化；

（3）系統(tǒng)的可用性；

（4）穩(wěn)定可靠性；

（5）可管理性；

（6）可擴(kuò)展性；

（7）安全性；

（8）可維護(hù)性。

3.3　信息安全方案

ANCC系統(tǒng)按照滿足國(guó)家安全需求的三級(jí)等保安全體系，建設(shè)全面安全保障系統(tǒng)。提供主機(jī)、應(yīng)用、虛擬化、數(shù)據(jù)等層面的安全服務(wù)，保護(hù)重要數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與傳輸安全，防止和防范數(shù)據(jù)被篡改，加強(qiáng)對(duì)重要敏感數(shù)據(jù)信息的保護(hù)，確保數(shù)據(jù)的機(jī)密性。

4　結(jié)束語(yǔ)

隨著鄭州市軌道交通線網(wǎng)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，作為軌道交通運(yùn)營(yíng)管理的專業(yè)系統(tǒng)，線網(wǎng)AFC系統(tǒng)的頂層規(guī)劃建設(shè)至關(guān)重要。本文在參考其他城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，對(duì)鄭州地鐵AFC系統(tǒng)頂層規(guī)劃建設(shè)的發(fā)展歷程進(jìn)行了總結(jié)分析，同時(shí)對(duì)頂層規(guī)劃與方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述，為后期建設(shè)工作的順利開展和其他城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的建設(shè)提供參考。

作者簡(jiǎn)介

李亞軍（1974-），男，河南鄭州人，高級(jí)工程師，博士，現(xiàn)任鄭州地鐵集團(tuán)有限公司黨委委員、總經(jīng)理助理，主要研究方向?yàn)橥ㄐ排c信息系統(tǒng)。

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摘自《自動(dòng)化博覽》2020年12月刊