作者簡(jiǎn)介：馬恒貴，男，畢業(yè)于上海大學(xué)-通信工程系， 現任GE Proficy軟件產(chǎn)品應用解決方案顧問(wèn)，長(cháng)期從事工業(yè)自動(dòng)化控制及智能應用方面的技術(shù)和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)工作。

    摘要：GE智能平臺的Proficy HMI/SCADA - iFIX軟件獲選應用于近日全線(xiàn)開(kāi)通運營(yíng)的南京地鐵一號線(xiàn)的收費系統（AFC系統）。作為國內最早的IC卡自動(dòng)售檢票系統，南京地鐵一號線(xiàn)的售檢票系統已經(jīng)運行超過(guò)三年。經(jīng)過(guò)幾年的使用實(shí)踐，以具有實(shí)時(shí)通信特點(diǎn)的Proficy HMI/SCADA – iFIX作為內核的AFC系統穩定、安全、可靠，得到了業(yè)主單位的廣泛好評。

    關(guān)鍵詞：GE智能平臺；Proficy HMI/SCADA – iFIX；南京地鐵一號線(xiàn)；AFC系統

    1 項目背景

    南京地處長(cháng)江與京滬鐵路交匯處，是華東地區交通樞紐。市區面積947．3平方公里，現有人口268萬(wàn)。由于南京城區范圍小，城市道路交通長(cháng)期處于緊張狀態(tài)。

    南京地鐵1號線(xiàn)一期工程南起奧體中心，北至邁皋橋，形成南京主城區中軸線(xiàn)的快速交通走廊。項目投資概算約85億元，線(xiàn)路全長(cháng)21.72公里，于2000年12月開(kāi)始投建，2005年9月3日正式開(kāi)通運營(yíng)。南京地鐵1號線(xiàn)南延線(xiàn)，從安德門(mén)站出發(fā)，向南途經(jīng)天隆寺站、寧南大道站等，最后到中國藥大站，全長(cháng)24.47公里，全線(xiàn)將設15個(gè)站。于2006年開(kāi)工，已于2010年5月28日開(kāi)通運營(yíng)。 　　

    南京地鐵2號線(xiàn)一期工程，西起河西油坊橋，東至馬群，全長(cháng)25.14公里，共設車(chē)站19座， 2號線(xiàn)沿途經(jīng)過(guò)新街口、明故宮、孝陵衛、馬群、漢中門(mén)、莫愁湖、河西等重要地區。二號線(xiàn)將在新街口以及元通兩站與一號線(xiàn)交匯。在交匯的站點(diǎn)，將采用站內換乘的方式，使得從一號線(xiàn)轉乘二號線(xiàn)無(wú)需出站重新購票。南京地鐵2號線(xiàn)于2005年12月全面開(kāi)工，已于2010年5月28日開(kāi)通運營(yíng)。

    2 客戶(hù)需求

    隨著(zhù)南京地鐵的開(kāi)通，地鐵將會(huì )成為南京市民主要的出行交通工具。日益膨脹的乘客人流量對地鐵自動(dòng)售檢票系統（AFC）提出了新的挑戰。

    以GE Proficy HMI/SCADA IFIX軟件為基礎的AFC系統，以數據收集和設備控制實(shí)現了票務(wù)管理的高度自動(dòng)化，能夠隨時(shí)、準確地了解客流量并進(jìn)行票務(wù)統計分析，充分利用維修資源，使系統有序健康地運行，從而提高地鐵公司的運營(yíng)形象。

    3 解決方案

    AFC系統的全稱(chēng)是Automatic Fare Collection System，是一種由計算機集中控制的自動(dòng)售票（包括半自動(dòng)售票）、自動(dòng)檢票以及自動(dòng)收費和統計組成的封閉式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )系統。

    自動(dòng)售檢票系統(AFC)是基于計算機、通信、網(wǎng)絡(luò )、自動(dòng)控制等技術(shù)，實(shí)現軌道交通售票、檢票、計費、收費、統計、清分、管理等全過(guò)程的自動(dòng)化系統。國外經(jīng)濟發(fā)達的城市軌道交通，己普遍采用了這種管理系統，并已發(fā)展到較先進(jìn)的技術(shù)水平。我國城市軌道交通車(chē)站的自動(dòng)售檢票設備，經(jīng)過(guò)近年來(lái)大量的開(kāi)發(fā)研制工作，提出了多種形式的產(chǎn)品，技術(shù)水平也在不斷提高。國內軌道交通AFC系統的發(fā)展經(jīng)歷了從無(wú)到有的過(guò)程，隨著(zhù)計算機技術(shù)和軟件的發(fā)展，我國城市軌道交通AFC的技術(shù)已與城市一卡通接軌，實(shí)現城市內甚至城市區間的一卡通。 

    3.1結構層次

    城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(AFC)的結構共分為車(chē)票、車(chē)站終端設備、車(chē)站計算機系統、線(xiàn)路中央計算機系統、清分系統五個(gè)層次。也可以劃分為：自動(dòng)控制、計算機網(wǎng)絡(luò )通信、現金自動(dòng)識別、微電子計算、機電一體化、嵌入式系統和大型數據庫管理等高新技術(shù)運用，主要由線(xiàn)路中央AFC系統、車(chē)站AFC系統、終端設備和車(chē)票四部分組成。終端設備包括出/入站檢票閘機、自動(dòng)售票機、車(chē)站票務(wù)系統、自動(dòng)充值機、自動(dòng)驗票機等現場(chǎng)設備。

    層次結構是按照全封閉的運行方式，以計程收費模式為基礎，采用非接觸式IC卡為車(chē)票介質(zhì)的組成原則，根據各層次設備和子系統各自的功能、管理職能和所處的位置進(jìn)行劃分。目前確定的五層結構型式，是根據我國國情和城市發(fā)展現狀，并對軌道交通建設的特點(diǎn) (如線(xiàn)路多而復雜、建設周期長(cháng)、多個(gè)業(yè)主單位等情況) 進(jìn)行綜合考慮后而設置的，具有一定的可伸縮性。對各層次必須實(shí)現的功能和要求做出如下規定：

    第一層———車(chē)票是乘客所持的車(chē)費支付媒介，規定了儲值卡和單程票二種類(lèi)型的物理特性、電氣特性、應用文件組織以及安全機制等技術(shù)要求；

    第二層———車(chē)站終端設備安裝在各車(chē)站的站廳，直接為乘客提供售檢票服務(wù)設備，規定了車(chē)站終端設備及其運營(yíng)管理的技術(shù)要求； 

    第三層———車(chē)站計算機系統，在該層次中以GE Proficy IFIX軟件為核心平臺，并以C/S結構為平臺主體，其主要功能是對第二層車(chē)站終端設備、前端機進(jìn)行狀態(tài)監控，以及收集本站產(chǎn)生的交易和審計數據，規定了系統的數據管理、運營(yíng)管理及系統維護管理的技術(shù)要求；

    第四層———線(xiàn)路中央計算機系統，在該層次中以GE Proficy IFIX軟件為核心平臺，其主要功能是收集本線(xiàn)路AFC系統產(chǎn)生的交易和審計數據，并將此數據傳送給城市軌道交通清分系統，并與其進(jìn)行對帳，規定了對該線(xiàn)路的車(chē)票票務(wù)管理、運營(yíng)管理及系統維護的技術(shù)要求； 　

    第五層———清分系統，其主要功能是統一城市軌道交通AFC系統內部的各種運行參數，收集城市軌道交通AFC系統產(chǎn)生的交易和審計數據并進(jìn)行數據清分和對帳，同時(shí)負責連接城市軌道交通AFC系統和城市一卡通清分系統，規定了對車(chē)票管理、票務(wù)管理、運營(yíng)管理和系統維護管理的技術(shù)要求。
 
    監控畫(huà)面如圖1所示。

                    

                         圖1 監控畫(huà)面截圖

    系統網(wǎng)絡(luò )架構如圖2所示。

                  

                                    圖2 系統網(wǎng)絡(luò )架構

    3.3 實(shí)現功能

    GE Proficy IFIX 在A(yíng)FC系統中主要擔負實(shí)現系統監控和控制功能。

    3.3.1系統監控

    通過(guò)車(chē)站計算機工作人員可對車(chē)站進(jìn)行不同級別的操作狀態(tài)監控從而了解詳細情況。在每種級別上，采用通用的顏色代碼以便迅速標識出操作狀態(tài)（正常、退出服務(wù)、生成報警的條件）。

    3.3.1.1車(chē)站的總體綜合視圖

    ·該級別的視圖展現了車(chē)站不同區域的綜合布局，對布局安排則以設備類(lèi)型來(lái)進(jìn)行規劃。
    ·對每類(lèi)設備均給出了總狀態(tài)信息，因此可通過(guò)觀(guān)察的第一眼而立即了解是否在車(chē)站中發(fā)生了報警事件。
    ·在報警窗口中顯示了最近所接收的報警信息。
    ·在該級別上同時(shí)也可得出客流情況的匯總信息。
    ·根據需要系統可以顯示詳細的客流信息。

    3.3.1.2區域綜合視圖

    ·在該級別上，提供了對在一個(gè)區域中一組設備的狀態(tài)即時(shí)視圖。
    ·在報警窗口中顯示最近所接收到的報警信息。

    3.3.1.3設備綜合視圖

    在該級別上，提供了一個(gè)設備的主要組件的操作狀態(tài)視圖（中央處理部件、PLC，閱讀器等）。

    3.3.1.4設備參數

    該視圖給出設備當前主要的操作參數清單（正常、時(shí)間/日期免檢、進(jìn)出站次序免檢）。

    3.3.1.5客流數據

    顯示車(chē)站中的詳細客流信息。
    本系統可以監視下列設備的狀態(tài)：

    3.3.1.6車(chē)站一級

    與設備的通訊故障。

    3.3.1.7自動(dòng)檢票機、自動(dòng)售票機、半自動(dòng)售票機

    ·未授權的訪(fǎng)問(wèn)
    ·授權的設備門(mén)開(kāi)啟操作
    ·設備的故障或者出錯
    ·響鈴按鈕 （自動(dòng)檢票機），如果有的話(huà)

    3.3.1.8自動(dòng)售票機、半自動(dòng)售票機（根據配置情況）

    ·硬幣和紙幣容器將滿(mǎn)
    ·車(chē)票庫存量、票據量/預定單低
    ·車(chē)票庫存、票據量/預定量空
    ·對硬幣容器和紙幣容器進(jìn)行存取
    ·找零彈出器和找零庫存中的容量情況
    ·找零彈出器將空
    ·庫存空
    ·硬幣阻塞、紙幣阻塞、車(chē)票阻塞、票據/預定量阻塞
    ·信用卡/借記卡通訊故障

    3.3.1.9自動(dòng)檢票機

    ·自動(dòng)檢票機操作的方向
    ·設備故障或者出錯
    ·出站自動(dòng)檢票機處的車(chē)票箱不在位置上
    ·在出站自動(dòng)檢票機處的車(chē)票箱將滿(mǎn)

    3.3.2 控制功能

    通過(guò)車(chē)站計算機，工作人員可將命令發(fā)往AFC設備：

    3.3.2.1車(chē)站一級

    車(chē)站關(guān)閉/開(kāi)啟命令。

    3.3.2.2自動(dòng)檢票機、自動(dòng)售票機、半自動(dòng)售票機

    ·將設備或者一組設備設置在“服務(wù)/退出服務(wù)”狀態(tài)
    ·變更操作模式
    ·開(kāi)始下載操作參數
    ·發(fā)送操作參數版本號
    ·開(kāi)始遠程診斷
    ·上傳當前數據
    ·變更模式參數
    ·變更維護授權參數

    3.3.2.3自動(dòng)檢票機

    ·將自動(dòng)檢票機設置到緊急放行模式
    ·對可變換自動(dòng)檢票機的操作方向進(jìn)行變更
    ·將一個(gè)選定的自動(dòng)檢票機釋放給一個(gè)通道
    ·封鎖所有的自動(dòng)檢票機或者選定的自動(dòng)檢票機
    ·為出站自動(dòng)檢票機選擇 “車(chē)票回收/返回”選項

    4 實(shí)施結果

    作為國內最早的IC卡自動(dòng)售檢票系統，南京地鐵已運行超過(guò)三年。經(jīng)過(guò)多年的使用實(shí)踐，以實(shí)時(shí)通信高可靠性的GE Proficy HMI/SCADA IFIX 為內核的AFC系統，提高了AFC系統的穩定性、安全性、可靠性、實(shí)時(shí)性。其中IFIX內置的高擴展性的VBA功能解決了地鐵AFC系統中很多應用中的技術(shù)難點(diǎn)。

    （1）軌道交通應用AFC系統后， 車(chē)票售檢、運費計價(jià)及客流統計均由系統自動(dòng)完成， 自動(dòng)化的售檢票設備取代了傳統的人工售檢票工作， 從而降低了售檢票人員的占用及其勞動(dòng)強度， 減少了企業(yè)人工費用的支出， 又增加了運營(yíng)收入；

    （2）AFC系統對各個(gè)終端設備實(shí)行計算機化的監測與管理， 通過(guò)中心計算機、車(chē)站計算機不僅可以對設備的運行狀態(tài)和通信狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監控， 同時(shí)， 還可以將采集到的各種設備數據和客流數據進(jìn)行及時(shí)、準確、全面地統計分析， 為科學(xué)合理地制定運輸計劃提供可靠的依據；

    （3）高效的AFC設備：使車(chē)站客流井然有序、快速通過(guò)，減少了逃票現象的發(fā)生，保障了地鐵公司的票務(wù)收益。

    （4）自動(dòng)售檢票系統：可大大減少現金交易、人工記賬及統計的工作量，人員可精簡(jiǎn)，提高了工作效率和準確率。

    （5） 維修管理系統：使維修資源得以較好的利用，并可達到反應快、修復快的效果。

    （6）準確的客流及票務(wù)統計分析數據:為運營(yíng)調控、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、新線(xiàn)建設提供了科學(xué)的決策依據，也為提高服務(wù)質(zhì)量和信息處理能力創(chuàng )造了條件。