城市轨道交通清算管理中心系统设计要点

何跃齐

（北京城建设计研究总院有限责任公司，100037，北京∥高级工程师）

伴随着城市轨道交通网络化建设的步伐，许多城市开始设计或者完善ACC（清算中心）系统。国内已有相关文献介绍了建立ACC的必要性，以及对ACC进行的分析与设计，并介绍部分城市ACC系统的应用情况，但缺乏严格按照国家标准建设ACC的详实案例分析。ACC作为实现城市轨道交通AFC（自动售检票）“一卡通”和 “一票通”中必不可少的线网级中心系统之一，已经成为各城市轨道交通建设的重点研究内容。笔者通过参与多个城市轨道交通ACC系统建设方案讨论和调研发现，在ACC建设时机、功能定位、建设规模等方面存在较大分歧。南京地铁票务清算管理中心是全国范围内第一次严格按照当时正在编制的GB／T 20907—2007《城市轨道交通自动售检票系统技术条件》（现已正式颁布）建设的ACC系统。笔者特将其设计情况谨略述如下，以供读者参考。

1 功能定位与建设目标

1.1 功能定位

南京地铁ACC系统的功能定位可以概括为“两个中心，两个窗口”，具体为：

1）是地铁线网AFC系统各种数据汇总和分析处理的唯一中心；

2）是地铁线网AFC系统各种全局性的参数和运行模式管理发布的唯一中心；

3）是地铁线网AFC系统各线路之间和与外接系统的唯一技术窗口；

4）是地铁线网AFC系统票务客服和票务信息发布的唯一服务窗口。

南京地铁ACC系统功能定位示意图如图1所示。

图1 南京地铁ACC系统功能定位示意图

建成后的南京地铁ACC，将代表南京市所有地铁线路的AFC系统负责向其它部门或单位进行票务事宜的联系和协调工作；ACC将为各线路统一制定、发行和管理地铁专用车票，实现互联互通，并实现与南京城市公交一卡通系统在地铁AFC系统中的应用；负责对各线路“一票通”收益作清算、对账、安全管理和有关的数据处理，以及各线路与“金陵通”之间的“一卡通”清算、对帐等业务。在正常运营情况下，ACC对各线路运营起监控作用，并提供协调各线路的票务服务；在降级情况或紧急情况下，ACC负责协调各线路的运营。

1.2 建设目标

ACC作为地铁线网AFC系统最上层管理中心，它在整个线网AFC系统中扮演着非常重要的角色。南京地铁ACC现阶段建设为一期工程，其建设基本目标如下：

1）通过ACC，实现地铁网络中所有线路“互联互通”（即“一票通”），实现地铁线网AFC系统与城市公共交通一卡通系统的“一卡通”；

2）通过ACC，实现地铁网络中所有线路统一的票卡发行和管理；

3）通过ACC，实现地铁网络中所有线路以及其它外部非地铁接入系统之间统一票款收入的清分和管理；

4）实现其它的系统功能，为以后线路接入以及功能扩展建设预留条件，形成地铁网络自动收费系统以及ACC远景雏形。

2 规模与性能设计

2.1 系统规模

ACC系统的建设规模考虑一定年限内城市轨道交通线网扩张速度与客流的增长速度，保证系统的容量、接入能力、处理能力与可拓展性。根据《南京市轨道交通线网规划》和《南京城市轨道交通建设规划客流预测》，南京地铁ACC系统一期工程建设规模必须满足2015年前所建成的运营线路规模和运营客流规模。具体如下。

1）运营商及售票代理容量能力：ACC软件设计容量在逻辑上能够通纳256个运营商（即票款收益运营商）和256个管理售票代理机构。

2）线路接入能力：ACC系统软件设计容量满足64条线路、512个车站的接入。一期工程提供2015年前南京地铁开工建设的线路（规划有6条线路）的接入条件；后续工程中，仅通过硬件扩充，可满足南京远期规划的各条线路（暂规划有17条线路）的接入条件。

3）客流量处理能力：ACC系统设计容量能满足南京市2015年开工建设线路日客流量250万人次，考虑其它交易，达到日交易量1 000万笔的处理能力。

4）外接系统接入能力：ACC系统满足公交一卡通系统接入的规模设计。

2.2 系统性能

ACC系统性能需满足地铁运营日常的需要并留有一定余地。根据南京地铁实际运营需求，南京地铁ACC系统满足以下性能指标要求。

1）存储容量指标：所有原始数据在系统中联机存储至少3个月，3个月以上循环脱机备份，所有统计数据在系统中永久保存；在系统内所有储值类票卡（含一卡通票卡）按账户至少保存最近的150条交易纪录。

2）响应时间指标：在网络通信状况正常情况下，在ACC系统设置的参数，在工作站屏幕确认后，可在60s内下达到LC（线路中心）等直接相连系统设备，ACC系统在1s内下达到LC等直接相连的设备上的各类命令；且线路AFC系统的状态数据应实时传送到ACC系统，ACC系统收到数据后，应在4s内在工作站屏幕与大屏幕上显示及更新。

3）结束时间指标：在运营结束时，ACC开始处理当天的所有交易数据。在交易数据量达到了系统设定的最大交易量（交易量次数为1 000万笔）时，交易清算在1h内完成，并可以在2h内完成累积2天的交易数据清算。所有报表应在清算完成后的1 h内自动生成完毕。每日数据库的备份应在2h内完成；全数据库的恢复应在6h内完成。

4）配置裕量指标：服务器、工作站、交换机等主要设备的CPU平均不超过20%，最高不超过70%。硬件配置数量余量为50%，扩展能力为100%。清分数据库、历史数据库的配置余量应为50%，并有100%的扩展能力。

3 构成与功能设计

3.1 系统构成

南京地铁ACC系统根据其业务功能划分，由核心业务平台、业务支持平台、公共服务平台、联机交换平台、容灾备份中心共5部分组成。

南京地铁ACC系统架构的逻辑视图如图2所示。

图2 ACC系统架构的逻辑视图

3.2 系统功能

3.2.1 核心业务平台

核心业务平台包括清分管理系统、运营管理系统和票务管理系统。其功能结构表如表1所示。

表1 核心业务平台功能结构表

1）清分管理系统：清算管理功能是ACC系统清分清算的核心，需要根据规定的清分规则进行交易数据的清分，并以批处理方式完成清分、结算、资金划拨凭证及报表数据生成等功能，并代表轨道交通各运营商与一卡通进行清算。ACC的清结算管理包括ACC清结算规则的制定调整及日常进行的清结算统计等功能，包括清分规则制定、交易日终处理、清分、对帐、结算等功能，还包括可疑交易处理，账务手工调整等模块组成。

2）运营管理系统：运营管理系统负责实现参数管理、运营模式管理、线路及设备监控等功能。ACC负责ACC系统、ACC系统与AFC系统共同参数的维护、参数文件的生成、版本控制、有效期管理、分发监控；并负责对各线路AFC系统的运行模式（正常运行模式、降级运行模式、紧急放行模式）的下发、收集和转发。

ACC除可监视本地设备外，还可监视各LC设备。对于LC设备的监视主要包括：线路总体运行状态、车站总体运行状态和设备总体运行状态等。总体运行状态主要包括正常、关闭、故障、维修、离线、降级、紧急等，其中故障报警的等级由清分中心统一定义，各线路将故障报警上传ACC。

3）票务管理系统：ACC的票务管理完成地铁回收类车票的采购、初始化、分配、调拨、清洗、销毁等管理。ACC的票务管理系统作为轨道交通专用一票通的发行机构，统一采购、定义、发行、管理非回收类车票。

3.2.2 业务支持平台

业务支持平台包括信息管理系统以及清分管理系统的清分规则功能模块。功能结构表如表2所示。

表2 业务支持平台功能结构表

1）信息管理系统：信息管理系统基于数据仓库技术对ACC系统接受的数据进行汇总分析，提供客流分析、数据分析、决策支持及报表生成功能。系统根据各线路AFC上传的交易数据，对各线路运营情况、收益、客流、票卡可靠性等信息提供不同时间段的汇总及同期对照报表等功能，并根据对各种信息的汇总分析，发布地铁总体信息，为政府、各线路运营商、民众等提供决策、出行等方面的参考。信息发布的途径可以是互联网、大屏幕、短信等方式。

2）清分规则管理子系统：清分规则管理子系统的清分规则功能是一个相对独立的功能，对数据没有实时性要求，考虑配置到业务支持平台。清分规则管理子系统包括线网建模、线网费率设置和清分权重设置与调整等功能。

3.2.3 公共服务平台

公共服务平台包括安全密钥系统、系统管理系统以及测试培训系统。其功能结构表如表3所示。

表3 公共服务平台功能结构表

1）安全密钥系统：安全密钥系统为全系统运行提供安全支持，其主要功能包括设备的注册与认证、业务密钥管理和交易的认证管理等。ACC线网中的所有设备都要经过注册才能使用。在ACC中注册设备时，ACC要给指定的设备分配编码，同时为此设备生成设备证书及相应的PK－SAM（PK－SAM，Secure Access Module）卡。设备持有此PKSAM卡，并经过合法的认证后，才能入网使用／工作。在ACC线网中，由于票卡的使用，将会产生大量的交易。当交易被传输到ACC时，由ACC通过认证服务器对这笔交易判别，从而决定这些交易是否合法、有无篡改。

2）系统管理系统：系统管理系统为全系统提供公共的管理平台。管理系统的管理对象包括了应用系统、网络、主机系统、存储系统、数据库等，提供权限管理、系统监察、数据备份、维护管理、运营日志管理、时钟同步、网络管理等功能，是系统正常、稳定运行的重要保证。

3）测试培训系统：测试培训系统包含所有ACC系统的应用系统，主要用于对ACC系统的测试、对入网线路的认证性测试，以及对操作人员的培训，是ACC系统的一个重要辅助工具。测试培训平台可模拟ACC系统的所有功能，并可利用真实数据或模拟数据运行；测试培训平台提供能生成各种模拟数据的功能及测试用的软件，包括测试数据模拟工具、接口测试工具及测试分析系统。另外，ACC测试平台还与南京市既有的南京地铁1号线AFC系统测试培训平台，以及在建的2号线、1号线南延线AFC系统测试培训平台连接，并能实现模拟在线系统运行的全部功能。

4）电源系统：电源系统主要包括UPS（不间断电源）和配电系统，按照ACC系统设备部署位置划分主要分为运营中心电源系统、测试培训中心电源系统及远程备份中心电源系统。

3.2.4 联机交换平台

联机交换平台作为连接ACC内部系统和外部各线路中心、城市公交一卡通公司和系统其他外部接口的通信枢纽，负责ACC系统与各外部接口系统之间的数据处理、传递、转发，要求有很高的性能以及可靠性、可用性和安全性。为了防止因单台主机问题造成的通信中断，联机交换平台采用冗余配置，采用负载均衡和并行处理，确保生产中心通信服务器的高可靠性及高可用性，保证ACC中心和外部数据通信的畅通，不会发生通信中断。

联机交换平台功能结构表如表4所示。

3.2.5 容灾备份中心

根据南京地铁建设运营的实际需求，南京地铁ACC系统采用数据备份异地容灾系统。

表4 联机交换平台功能结构表

在ACC正常工作时，异地备份容灾系统不与公共数据网络进行连接，所有数据通过地铁通信主干网进行交换，数据的备份是实时的在线备份，通过专业的灾备软件和数据接收程序实现，ACC对外发送的原始数据都传送到异地备份容灾系统中；一旦ACC出现严重故障，异地备份容灾系统实现全部数据的备份，当ACC系统恢复，则可从容灾备份中心实现数据恢复，保证数据不丢失。

4 工程设计

4.1 网络结构

ACC系统的运营中心网络由2台核心交换机组成了两路百兆／千兆以太网，2台核心交换机通过万兆以太网实现连接，提供了充分的网络冗余带宽。所有服务器均以双路千兆以太网连接到核心交换机中。数据交换服务器、历史数据服务器通过SAN（存储区域网络）结构实现存储功能。制卡服务器（票卡编码分拣管理计算机）上连核心千兆以太网，又通过工作组交换机与所有车票编码分拣机相连。在网络安全方面，双机防火墙通过冗余方式连接到核心交换机双机上，组成了充分的冗余和热备份。在服务器子网内连接1台千兆IDS（入侵检测系统），进而充分监督内部针对服务器的非法行为。

远程备份中心通过地铁部门的光纤专用通道与ACC运营中心相连接。

ACC测试培训开发中心防火墙与地铁1、2号线和1号线南延线的以及将来线路的AFC测试培训中心相连接。

南京地铁ACC总体系统拓扑图如图3所示。

4.2 与主要外接系统的接口

1）与“一卡通”系统的接口：在公共数据网（DDN、FR等）和／或直通专线连接的基础上，基于TCP／IP协议，ACC系统建设与城市“一卡通”系统的接口。

图3 ACC总体系统拓扑图

2）与综合信息系统的接口：为ACC系统建设与综合信息系统的数据接口，保证运营商统一管理监视各系统，实现客流、收益、线路设备运行状态等信息。

3）预留接口：南京地铁ACC系统在满足现有业务需求的同时，应该适应ACC系统发展，设计系统预留外部接口。预留接口系统主要有通用移动支付系统及财务系统等。但目前预留接口的方式仅从系统能力、功能支持方面考虑，接口具体实现方案按南京地铁要求在后续工程中考虑。

5 结 语

ACC系统的建设过程从某种意义上讲，也就是一个城市轨道交通线网AFC系统统一标准的过程。在南京地铁ACC建设项目实施过程中，由北京城建设计研究总院联合东南大学组成 “南京ACC及线网AFC互联技术专题咨询”小组，通过“工程咨询成果指导建设过程，建设过程验证咨询成果”的方式，对项目进行全程跟踪咨询，针对性地解决工程中一些技术难题，形成了科研咨询成果，为建设需求与开发供货之间架起了沟通的桥梁，确保了最终建设完成的系统与南京地铁实际运营情况更加和谐；同时也大大降低了ACC建设成本，改变了当时国内ACC系统建设“大系统、高费用”的现状。

南京地铁ACC系统于2009年12月底建成并投入运营以来，系统运行状况良好，其设计思路及效果得到了业主及有关各方的多次表扬，并先后荣获北京市、全国勘查设计协会优秀工程设计二、三等奖。

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