摘要：目前，城市軌道交通AFC系統基本都是采用傳統的五層架構。傳統的五層架構，較適用于線(xiàn)網(wǎng)建設規模較小、線(xiàn)路建設周期不密集的城市，而對于線(xiàn)網(wǎng)規模較大、同期建設線(xiàn)路較多的城市，無(wú)論從節省建設成本、提高經(jīng)濟效益，還是從運營(yíng)管理需求方面，傳統的架構都將面臨著(zhù)改造。鄭州地鐵根據線(xiàn)網(wǎng)建設的實(shí)際情況，結合云平臺、大數據等新技術(shù)的快速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò )化建設、資源共享、統籌管理及線(xiàn)網(wǎng)化運營(yíng)等方面的需求，提出了AFC系統的四層架構的設計理念。本文主要闡述鄭州市軌道交通AFC系統頂層規劃建設的發(fā)展歷程、架構設計等，以此為其他地鐵的建設規劃過(guò)程提供參考。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通AFC系統；頂層規劃；四層架構；云平臺

1　傳統AFC系統頂層架構設計存在的問(wèn)題

早期的AFC系統五層架構，其系統架構圖如圖1所示，采用“一線(xiàn)一中心”配置線(xiàn)路中心LC?！耙痪€(xiàn)一中心”的架構是很多城市在初期建設時(shí)均采用的架構，且對于線(xiàn)網(wǎng)建設規模較小的城市，也是被經(jīng)常選擇的架構之一。

圖1 早期A(yíng)FC系統架構圖

隨著(zhù)線(xiàn)網(wǎng)規模的逐漸擴大，“一線(xiàn)一中心”建設理念的缺點(diǎn)也逐漸顯現：

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

（2）單線(xiàn)建設線(xiàn)路中心無(wú)論在維護人員定編方面還是備品備件維護維修方面，都增加了運營(yíng)的維護成本，效率低下；

（3）不同線(xiàn)路間的互聯(lián)互通、軟件升級等存在一定的局限性，運營(yíng)管理模式單一，不便于線(xiàn)網(wǎng)化運營(yíng)；

（4）對于A(yíng)FC系統的第一層ACC，單線(xiàn)路中心增加了ACC層的工作壓力、造成清分模型的復雜化、時(shí)效低。

近幾年，隨著(zhù)各大城市運營(yíng)經(jīng)驗的積累和線(xiàn)網(wǎng)規模的逐漸擴大，以及新技術(shù)在地鐵行業(yè)的發(fā)展，為了更好地滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )化運營(yíng)的需要，本著(zhù)降低成本、實(shí)現資源共享、提高設備利用率的原則，多線(xiàn)路中心的建設理念掀起了新的應用高潮，如南京地鐵建設了區域線(xiàn)路中心ZLC、北京地鐵建設了多線(xiàn)共用線(xiàn)路中心MLC、深圳地鐵建設了多線(xiàn)共享中心CLC等。

鄭州市軌道交通在借鑒南京、北京、深圳等地建設經(jīng)驗的基礎之上，結合云平臺、大數據等新技術(shù)的發(fā)展趨勢及線(xiàn)路建設的實(shí)際需要，通過(guò)大量調研、方案討論及多次技術(shù)瓶頸的突破，融合MLC系統和ACC系統，建設了鄭州市軌道交通自動(dòng)售檢票線(xiàn)網(wǎng)管理中心系統（AFC Network Control Center，ANCC）。

2　鄭州AFC系統頂層規劃建設的發(fā)展歷程

2.1　鄭州市軌道交通AFC系統的背景介紹

鄭州市軌道交通自2013年12月28日開(kāi)通1號線(xiàn)運營(yíng)以來(lái)，已開(kāi)通運營(yíng)的線(xiàn)路有1號線(xiàn)一期、二期，2號線(xiàn)一期和城郊鐵路一期工程，同期建設的線(xiàn)路有2號線(xiàn)二期、城郊鐵路二期、3號線(xiàn)一期、4號線(xiàn)、5號線(xiàn)和14號線(xiàn)。先期開(kāi)通的4條線(xiàn)路均采用傳統的五層架構。

2.2 鄭州AFC系統頂層規劃設計方案發(fā)展的歷程

2.2.1 早期規劃

2.2.1.1 MLC系統建設

早在2015年，鄭州市軌道交通立足當時(shí)的建設現狀和多線(xiàn)路中心MLC建設的研究，從5號線(xiàn)可研階段開(kāi)始，決定建設第一個(gè)多線(xiàn)路中心MLC系統，由5號線(xiàn)負責實(shí)施。具體的系統方案圖如圖2所示。

圖2 共用線(xiàn)路中心系統方案圖

多線(xiàn)路中心的方案，使3號線(xiàn)、4號線(xiàn)和5號線(xiàn)不需要單獨設置線(xiàn)路中心設備。

早期規劃的鄭州市軌道交通多線(xiàn)路中心MLC系統由主中心系統和災備中心系統組成。當MLC主系統發(fā)生故障或意外不能正常工作時(shí)，災備中心系統及時(shí)、快速地接管MLC主中心系統的工作，確保所管轄軌道交通線(xiàn)網(wǎng)線(xiàn)路的正常運轉。MLC系統構成如圖3所示。

圖3 MLC系統構成示意圖

2.2.1.2　既有ACC擴容

鄭州市軌道交通自2015年規劃建設完成第一個(gè)滿(mǎn)足3條線(xiàn)路接入能力的MLC系統。根據規劃，截至2021年底，鄭州市軌道交通將完成運營(yíng)線(xiàn)路達11條，MLC系統已經(jīng)不能滿(mǎn)足當時(shí)的線(xiàn)網(wǎng)規劃要求。結合鄭州市軌道交通線(xiàn)網(wǎng)規劃及建設時(shí)序，從建設規劃、節省投資等方面考慮，經(jīng)與各方多次討論，充分征求各相關(guān)單位、部門(mén)的意見(jiàn)，初步確定并調整了鄭州市軌道交通MLC系統建設規劃如下：

（1）第一個(gè)MLC硬件按10條接入線(xiàn)路進(jìn)行配置，包括：M3、M4、M5、M9二期、M14一期、M17；已開(kāi)通的M1、M2、M9一期將來(lái)升級后再接入；預留1條線(xiàn)接入能力；

（2）按照控制中心線(xiàn)網(wǎng)規劃，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，預留5條線(xiàn)接入能力；

（3）按照控制中心線(xiàn)網(wǎng)規劃，第三個(gè)MLC的管轄范圍包括：M13、M16、M18、M19、M20等線(xiàn)路，預留5條線(xiàn)接入能力。

各MLC系統架構規劃如圖4所示。

圖4 MLC系統架構規劃圖

線(xiàn)網(wǎng)規劃的逐漸擴大化，使既有ACC系統已不能滿(mǎn)足線(xiàn)路的接入需求，急需對既有ACC系統進(jìn)行整體性、結構性擴容。

擴容需求主要包括：

（1）信息安全系統

ACC擴容系統按照安全等級三級考慮。

（2）互聯(lián)網(wǎng)應用系統

互聯(lián)網(wǎng)應用系統作為本次擴容ACC系統的一個(gè)子系統，主要包含乘客管理系統、支付管理系統、業(yè)務(wù)管理系統和安全管理系統。

（3）容災備份系統

隨著(zhù)線(xiàn)網(wǎng)規模的不斷擴大，為防止火災、地震等災難情況的發(fā)生，建設數據級ACC災備中心系統以確保主中心系統在異常情況下正常的業(yè)務(wù)不中斷。

擴容規模：

ACC系統擴容按照硬件20條、軟件25條進(jìn)行配置，其處理能力應能滿(mǎn)足1800萬(wàn)客流量規模。

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建ACC系統主中心，既有ACC系統降級為災備中心。

2.2.2　新技術(shù)趨勢下頂層規劃的方案設計

2.2.2.1　頂層規劃方案確定的過(guò)程

隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)+、大數據及云平臺技術(shù)的不斷應用，同時(shí)結合鄭州地鐵ACC系統需擴容和MLC系統需新建的現狀，鄭州地鐵首次提出并開(kāi)始研究將MLC和ACC系統合并建設的理念，統一選址、統一采購、統一招標，建設線(xiàn)網(wǎng)統一的數據管理平臺。四層架構更好地實(shí)現了資源共享、降低建設成本、簡(jiǎn)化機構設置、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、方案可靠性和系統穩定性，公司組織了大量的調研，專(zhuān)家咨詢(xún)會(huì )、公司各級審查會(huì )等相關(guān)會(huì )議對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上海、廣州、深圳等地鐵進(jìn)行了調研，學(xué)習并借鑒了以上地鐵在線(xiàn)網(wǎng)建設規模逐漸擴大的情況下，線(xiàn)路建設規劃的發(fā)展過(guò)程和經(jīng)驗。

基于上海、廣州、深圳等地鐵在自動(dòng)售檢票系統頂層規劃建設中的發(fā)展歷程和建設經(jīng)驗，鄭州地鐵初步確定將ACC系統和MLC系統進(jìn)行合并建設，并于2017年10月30日將設計文件合并為ANCC（即融合ACC系統和MLC系統）的方案。

為了論證合并ACC系統和MLC系統方案的可行性，公司于2017年12月9日邀請了來(lái)自上海、廣州、深圳、成都和溫州等城市的軌道交通行業(yè)專(zhuān)家進(jìn)行咨詢(xún)。經(jīng)與會(huì )單位過(guò)深入交流及專(zhuān)家組對相關(guān)設計方案的詳細審閱，一致認為ACC和MLC合并設置（ANCC）方案可行，具有一定的創(chuàng )新性和前瞻性。繼專(zhuān)家咨詢(xún)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，并表示了公司對該技術(shù)方案的認可。

通過(guò)大量的調研、專(zhuān)家咨詢(xún)會(huì )及公司的相關(guān)會(huì )議確認，ANCC的技術(shù)方案得到確定。公司于2018年8月完成ANCC招標，在該項目的實(shí)施過(guò)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(kāi)了關(guān)鍵技術(shù)方案專(zhuān)家咨詢(xún)會(huì )，與會(huì )專(zhuān)家及各參會(huì )單位一致同意將ANCC系統建設成為統一的全融合平臺。同期開(kāi)展AFC系統技術(shù)標準的修編工作，以滿(mǎn)足ANCC系統及后續線(xiàn)路AFC系統建設標準化的要求。同時(shí)專(zhuān)家組建議，在建設完成統一的融合平臺后，需盡快調整AFC系統運營(yíng)管理部門(mén)相應的組織架構、人員管理和職責分工等，以穩定該項目的系統需求及設計，適應新型四層架構下的運營(yíng)要求。

2.2.2.2　頂層規劃方案

在各方努力下，通過(guò)項目建設過(guò)程中各相關(guān)會(huì )議確定ANCC建設方案，ANCC的建設采用了基于云架構體系的ACC系統和MLC系統全融合方案，并在鄭東和鄭西設置主副中心系統，ANCC融合架構圖如圖5所示。

圖5 ANCC融合架構圖

該架構簡(jiǎn)化了ACC和MLC之間的業(yè)務(wù)流，提高了數據傳輸的準確性和時(shí)效性。車(chē)站SC通過(guò)各線(xiàn)路數據匯聚節點(diǎn)接入ANCC系統，實(shí)現數據的上傳下發(fā)功能，達到各線(xiàn)路之間、各線(xiàn)路與ANCC系統之間網(wǎng)絡(luò )相對隔離的目標，在安全方面各自責任界面無(wú)相互交叉。

3　鄭州AFC系統頂層規劃建設的詳細設計

鄭州市軌道交通自動(dòng)售檢票線(xiàn)網(wǎng)管理中心系統（ANCC）采用基于云架構的“雙活”中心建設，在鄭東控制中心建設主中心、鄭西控制中心建設副中心，主副中心實(shí)現雙活運行，從而確保業(yè)務(wù)連續不間斷、數據不丟失。

3.1　云架構體系方案總體設計

本系統的建設，充分運用云計算、大數據等先進(jìn)理念和技術(shù)，按照“集約高效、共享開(kāi)放、安全可靠、按需服務(wù)”的原則，以“云網(wǎng)合一，云數聯(lián)動(dòng)”為架構，建成ANCC云平臺，實(shí)現鄭州軌道AFC系統基礎設施共建共用、信息系統整體部署、數據資源匯聚共享、業(yè)務(wù)應用有效協(xié)同。通過(guò)合理規劃、小步快跑的方式，在實(shí)現建設集約化、信息共享化、服務(wù)標準化、效益最大化的同時(shí)，滿(mǎn)足鄭州軌道交通各部門(mén)、用戶(hù)IT基礎設施的應用需求。同時(shí)建設業(yè)務(wù)系統所需的統一的資源池和統一的管理運營(yíng)運維支撐平臺。

3.2 ANCC系統主副中心網(wǎng)絡(luò )方案設計

ANCC系統的網(wǎng)絡(luò )方案設計本著(zhù)基于鄭州市軌道交通ANCC項目的業(yè)務(wù)需求，充分滿(mǎn)足了安全要求，同時(shí)網(wǎng)絡(luò )的設計與建設遵循以下主要原則：

（1）適用性；

（2）標準化；

（3）系統的可用性；

（4）穩定可靠性；

（5）可管理性；

（6）可擴展性；

（7）安全性；

（8）可維護性。

3.3　信息安全方案

ANCC系統按照滿(mǎn)足國家安全需求的三級等保安全體系，建設全面安全保障系統。提供主機、應用、虛擬化、數據等層面的安全服務(wù)，保護重要數據的存儲與傳輸安全，防止和防范數據被篡改，加強對重要敏感數據信息的保護，確保數據的機密性。

4　結束語(yǔ)

隨著(zhù)鄭州市軌道交通線(xiàn)網(wǎng)規模的逐漸擴大，作為軌道交通運營(yíng)管理的專(zhuān)業(yè)系統，線(xiàn)網(wǎng)AFC系統的頂層規劃建設至關(guān)重要。本文在參考其他城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統建設經(jīng)驗的基礎之上，對鄭州地鐵AFC系統頂層規劃建設的發(fā)展歷程進(jìn)行了總結分析，同時(shí)對頂層規劃與方案設計進(jìn)行了闡述，為后期建設工作的順利開(kāi)展和其他城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統的建設提供參考。

作者簡(jiǎn)介

李亞軍（1974-），男，河南鄭州人，高級工程師，博士，現任鄭州地鐵集團有限公司黨委委員、總經(jīng)理助理，主要研究方向為通信與信息系統。

參考文獻：

[1] 丁樹(shù)奎. 北京軌道交通AFC多線(xiàn)共用線(xiàn)路中心應用研究[J]. 科技通報, 2012, (12) : 176 – 178.

[2] 呂毅. 西安地鐵線(xiàn)網(wǎng)AFC系統架構設計探討[J]. 計算機應用, 2013,(7) :

[3] GB/T 22239-2019. 信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò )安全等級保護基本要求[S]

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年12月刊