自动售检票系统设备服务能力评价技术研究

张应钊 萧仪章 张健生 董明明 李志超

摘  要：在目前的AFC系统运营中，关键设备的能力衰退导致了一定程度的信息滞后及缺失，是影响车站运营效率进一步提升的痛点之一。本文重点研究了AFC系统关键设备整体服务能力的感知与评价方法，分别从核心部件故障监测、能力评价模型构建、设备能力评价展示等方面提出了几点对策和建议。

关键词：能力感知;城市轨道交通;自动售检票系统;故障监测;评价模型

中图分类号：U121       文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）24-0110-04

Abstract：In the current operation of AFC system，there is a certain degree of information lag and lack in the capacity decline of key equipment，which is one of the pain points affecting the further improvement of station operation efficiency. This paper focuses on the perception and evaluation method of the overall service capability of key equipment in AFC system. Several countermeasures and suggestions are put forward from the aspects of fault monitoring of core components，construction of capability evaluation model and demonstration of equipment capability evaluation.

Keyword：capability perception;urban rail transit;automatic fare collection system;fault monitoring;evaluation model

0  引  言

目前的AFC系統运营中，影响车站设备服务能力的主要因素是硬件模块故障。设备发生故障后，由站务人员发现并通知维修人员，而维修人员往往是按区段分配，无法确保第一时间抵达现场，从而影响车站整体运营效率的进一步提升。及时获取AFC系统关键设备在全生命周期内的服役能力并形成评价，可以提前进行检修、升级及维修策略优化，进而延长AFC设备的整体服务周期，增强其整体服务能力。

本文重点研究AFC系统关键设备整体服务能力的感知与评价方法，一方面对核心部件（如现金处理模块、扇门模块）高发故障点的状态进行细化与实时监测、及时提供故障处理指引，另一方面利用AFC系统网络平台及历史经验数据，构建关键设备整体服务能力的感知与评价模型，通过设备当前运行状态在线感知设备服务能力，并开展预测与评价，最终进行可视化展示，为下一步基于维修成本优化的AFC关键部件新技术研究提供支撑条件。

基于以上思路，可以设计一套基于AFC关键设备服务能力检测与评价的原型系统进行验证，系统包括以下子模块：数据采集装置、服务能力检测与评价模块、前端展示模块以及第三方接入模块。

1  系统概述

服务能力检测与评价系统包括数据采集装置、服务能力检测与评价模块、DB、第三方接入模块以及前端展示模块。与既有AFC站级系统（包括车站计算机SC、自动检票机GATE、自动售票机TVM）的拓扑关系如图1所示。

2  数据采集装置

本系统需要对对故障率较高的核心部件（如现金处理模块、扇门模块）的主要故障点的状态进行实时监测，这就要求系统首先必须获取来自AFC网络（具体指本系统研究对象两款整机、四款核心模块）的原始数据，包括交易、状态等数据。

在目前地铁AFC系统中，SC服务器上已经具备了接收来自SLE的设备数据的功能，例如：纸币模块状态、硬币模块状态、读卡器状态、闸门状态、单程票模块状态等，其中已经包含了关键设备及模块的故障，因此目前AFC系统的设备状态数据可以基本满足本项目相关的数据需求，可以考虑直接获取AFC系统中的设备状态数据作为原始数据输入，并进行适当的格式处理，转换为本系统要求的特定数据格式，以完成本项目中的AFC数据输入功能。

本文对上述系统进行分析研究，使用一种新型的数据采集装置，连接AFC系统与服务能力检测与评价系统，从AFC系统采集设备状态数据，经过处理后将数据输入服务能力检测与评价系统。

AFC系统中设备状态使用Socket的TCP/IP协议上传到SC服务器，本项目中的数据采集装置安装在与SLE同一网段的生产网，通过端口监测和数据抓取等技术，获取SLE上传给SC的数据，并将有效数据转发至服务能力检测与评价系统。如图2所示。

3  服务能力检测与评价模块

服务能力检测与评价模块是整个系统的核心，具体包括数据分析、能力评价等主要功能。

3.1  数据分析

数据分析功能用于得出服务能力的检测与评价的数据，根据该数据与服务能力的正负相关性，可分为两大类。其中正相关的数据类型主要为性能类的指标，此类指标数值越大越好;而负相关的数据类型主要为故障类指标，此类指标数值越小，说明服务能力越强。如表1所示。

通过上文的描述，一方面，数据采集装置可以搜集到SLE的实时状态数据，包括故障数据和寄存器数据，比如上述关于模块和整机设备的指标，均可以通过SLE的实时状态数据直接获取或间接计算得到。另一方面，一套基于两款整机、四款核心模块的服务能力检测与评价系统在上线初期，由于并未采集到足够样本的现场数据，其评价基础必须参考既有的AFC运营数据。随着地铁线网规模的逐步扩大，运营单位积累了海量的AFC原始数据，包括整机和模块的历史故障情况、寿命情况等，在本系统的设计中，必须考虑如何将这些原始数据导入，以形成后续搭建数据分析和评价模型的数据支撑。

3.2  能力评价

上文中工作人员手工录入的数据项，将作为系统上线初期对服务能力评价的依据。系统根据数据采集装置获取或计算得到的单个模块或设备的SLE数据，结合服务能力评价标准加以分析，得到单个模块或设备在相应维度上的能力评价。

对于各个评价维度，系统均按优、良、中、差的标准进行能力检测并评价。

系统允许对各个等级的标准数值进行调整。在上线初期，即缺省状态下，正、负相关指标（如上文所述，主要指衡量性能的指标）的等级标准如表3所示。

举例来说，如果根据单位时间内因设备故障导致的暂停服务时间这一指标来进行能力评价，首先根据历史数据形成平均值（上线初期手工录入），处于平均值±5%之间的范围可判定为“中”等级，故障时间大于平均值+5%的范围可判定为“差”等级，故障时间位于平均值-15～-5%的范围可判定为“良”等级。

类似的，如果根据高峰时段每15分钟售票数这一指标来进行能力评价，首先根据历史数据形成平均值，处于平均值±5%之間的范围可判定为“中”，售票数小于平均值-5%的范围可判定为“差”，处于平均值+5%～+15%的范围可判定为“良”。

每个模块或整机设备，针对上述不同的评价指标均可形成相应的等级评价，工作人员可重点关注评价等级为差的指标项，针对性地进行检查和改善。

此外，本系统中设计的评价指标并非一成不变的。上线初期由于系统缺少足够的样本数据，主要依赖于工作人员对于历史运营数据的分析（通常是第三方系统形成的数据，或者手工统计数据），随着本系统的运行和数据采集，可以结合实际运行中采集到的数据，形成动态数据的平均值，对既有评价指标提出修订建议。此项功能可设置为自动生效或提示性建议（工作人员手动设置生效）。

上述能力评价主要针对单个模块或整机设备，在实际运营中，现场工作人员关注的不仅是单个模块或设备本身，而是各出入口成组设备的使用情况，因此，本系统也支持对成组设备进行能力评价。

原则上，对成组设备的能力评价仍然依赖于组内各单台设备的能力现状，将组内各单台设备的性能指标形成总数进行评价，再结合故障设备的比例，来评判该组的整体服务能力。

4  前端展示模块

展示模块，顾名思义，就是将当前设备、模块的服务状态及能力评价以可视化的方式显示出来。可采用主流的Bootstrap+jQuery+ECharts框架，提供简洁、直观的图形化界面，以期在交互体验上满足用户的需求。

系统提供按模块、按设备、按组等方式查询能力状态数据的功能，能将特定时间段的数据以折线图、柱状图等方式显示，展示能力状态的变化趋势。

5  第三方接入模块

本系统通过对车站SLE状态的获取和分析，形成服务能力评价，并可按约定好的协议发送至第三方系统，如AFC系统关键设备维修管理平台。相关的状态数据和能力评价，可作为AFC关键设备维修知识数据库和软件平台的关键数据输入，协助该平台进行AFC关键设备的维修行为分析，提高维修策略的适应性，最终达到优化系统维修成本、提高AFC系统能力的整体目标。

6  结  论

本文根据实践经验提出一个针对AFC系统关键设备服务能力感知与评价的方法，并基于该方法设计了一套AFC关键设备服务能力检测与评价的原型系统。

该方法涵盖了多个环节，包括对核心部件高发故障的实时监测、利用AFC历史经验数据构建关键设备的能力感知与评价模型、根据设备当前状态预测设备能力并进行可视化展示等环节，各个环节循序渐进、环环相扣;此外，该方法贴近真实的车站运营场景，且有原型系统进行验证，因而其成果具有完整性和较高的可信性。

同时，该方法的研究也为下一步基于维修成本优化的AFC关键部件新技术研究提供了有效的支撑条件，进而有助于实现运营成本的优化和服务能力的提升。

参考文献：

[1] 王国光.自动售检票系统及关键技术研究 [D].北京：铁道部科学研究院，2005.

[2] 北京市规划委员会.地铁设计规范：GB/T 50157-2013 [S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[3] 赵时旻，董德存.轨道交通自动售检票系统 [M].上海：同济大学出版社，2007.

作者简介：张应钊（1982-），男，汉族，广东惠来人，就职于AFC开发四部，经理，高级工程师，2003年毕业于广东工业大学，工学学士，研究方向：软件开发。