楊承東，劉 洋

（中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，武漢 430063）

1 AFC 系統(tǒng)的目標(biāo)和存在的問題

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、信息化技術(shù)的快速發(fā)展以及城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，“智慧化”已成為軌道交通技術(shù)發(fā)展的新趨勢。2020 年3 月，中國城市軌道交通協(xié)會發(fā)布了《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》(以下簡稱《綱要》)，開啟了智慧城軌建設(shè)的序幕。其中，通過提升票務(wù)服務(wù)的智能化水平從而創(chuàng)建智慧乘客服務(wù)體系是《綱要》的重點之一?！毒V要》明確了自動售檢票(automatic fare collection，AFC)系統(tǒng)的2025 年目標(biāo)：“智能售檢票的實名制乘車、生物識別、無感支付、語音購票等普遍采用，各城市間乘車暢行無阻，智能票、檢合一的新模式普遍應(yīng)用；智慧車站的自動開關(guān)站、語音問詢、信息服務(wù)、動態(tài)引導(dǎo)、環(huán)境調(diào)控等服務(wù)功能齊全；智能列車的信息服務(wù)溫馨實用、個性化需求多樣完善；緊急情況下智能管理、引導(dǎo)與應(yīng)急疏散客流，乘客服務(wù)安全有序；智能線網(wǎng)運力服務(wù)精準(zhǔn)匹配、安全、快捷、高效?！盵1]

在智慧城市軌道交通發(fā)展的新形勢下，自動售檢票系統(tǒng)在系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)傳輸、支付方式、互聯(lián)互通等方面的建設(shè)相比傳統(tǒng)模式有著較大的差異。同時，由于國內(nèi)城市軌道交通AFC 系統(tǒng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不一、所處階段不同、信息化建設(shè)進(jìn)程差異較大，尤其是對智慧城軌發(fā)展形勢下的AFC 系統(tǒng)認(rèn)知程度深淺有別，導(dǎo)致乘客使用不便、系統(tǒng)改造頻繁、互聯(lián)互通性差等問題[2]，不利于軌道交通AFC 系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

針對以上問題，迫切需要根據(jù)智慧城軌的AFC 系統(tǒng)需求，結(jié)合國內(nèi)各城市AFC 系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)歸納出新形勢下的AFC 系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢，以便于長遠(yuǎn)地指導(dǎo)城市軌道交通線網(wǎng)AFC 系統(tǒng)的建設(shè)與運營。

2 智慧城軌對AFC 系統(tǒng)的需求

隨著國內(nèi)城市軌道交通的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化與智能化運營時期已經(jīng)到來。在智慧城市軌道交通發(fā)展的新形勢下，AFC 系統(tǒng)需求成為智慧乘客服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵制約因素，主要包括以下方面：

1) 系統(tǒng)架構(gòu)精簡化。精簡化并非是系統(tǒng)功能的缺失，而是在保障線網(wǎng)AFC 系統(tǒng)正常運營的情況下，結(jié)合本地的線網(wǎng)規(guī)模、線路建設(shè)、系統(tǒng)投資等因素，高效利用各種資源，實現(xiàn)AFC 系統(tǒng)架構(gòu)的精簡，降低建設(shè)、運營、維護(hù)成本。

2) 高峰客流及突發(fā)大客流條件下的客流數(shù)據(jù)實時監(jiān)測以及客流疏導(dǎo)。在日常高峰客流及大客流條件下，軌道交通車站的客流擁堵已成為常態(tài)，站臺乘客安全隱患亟需解決；需要通過AFC 系統(tǒng)終端設(shè)備實時上傳客流數(shù)據(jù)，為運營管理部門動態(tài)監(jiān)測和疏導(dǎo)客流提供決策參考。

3) 提供基于生物識別等技術(shù)的智能化、無感化票務(wù)服務(wù)。隨著智能手機(jī)的普及以及生物識別技術(shù)的發(fā)展，車票已經(jīng)逐漸演變?yōu)槌丝统俗壍澜煌ǖ膽{證，用生物識別等技術(shù)實現(xiàn)智能化、無感化的票務(wù)服務(wù)是提高運營服務(wù)水平的關(guān)鍵。

4) 解決客流通行效率與安全防控高要求的突出矛盾。隨著軌道交通線網(wǎng)客流的與日俱增，以及安檢和反恐防范要求的提高，高峰小時客流通行受到人工安檢效率低的影響，存在客流擁堵情況嚴(yán)重、運輸能力未充分利用、乘客投訴頻繁等問題，亟需探索更加智能化的安檢、票檢模式。

5) 基于三網(wǎng)融合以及城市群、都市圈發(fā)展的互聯(lián)互通服務(wù)。隨著京津冀、長三角、珠三角、粵港澳大灣區(qū)等城市群的規(guī)劃政策逐漸明確，市域軌道交通也成為軌道交通領(lǐng)域的重要發(fā)展分支之一，城市群之間的互聯(lián)互通刻不容緩。在此背景下，實現(xiàn)城市間AFC系統(tǒng)的互聯(lián)互通成為了迫切需求，票務(wù)服務(wù)須由單城市向城市群、都市圈演變。

6) 實名制乘車。若要有效滿足上述需求，實名制乘車是關(guān)鍵，其中實名制是智慧乘客服務(wù)的基礎(chǔ)支撐條件。

3 AFC 系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢

結(jié)合新形勢下的軌道交通AFC 系統(tǒng)需求以及發(fā)展現(xiàn)狀，筆者得出AFC 系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢，主要包括以下幾個方面：精簡化系統(tǒng)架構(gòu)、交易數(shù)據(jù)實時上傳、票卡虛擬化及支付多元化、安檢票檢一體化及乘車實名制、互聯(lián)互通。

3.1 精簡化系統(tǒng)架構(gòu)

隨著國內(nèi)城市軌道交通的快速發(fā)展，傳統(tǒng)AFC 系統(tǒng)的建設(shè)思路和系統(tǒng)架構(gòu)基本穩(wěn)定成熟，各線路一般獨立建設(shè)，采用標(biāo)準(zhǔn)5 層系統(tǒng)架構(gòu)(清分中心ACC、線路中心LCC、車站計算機(jī)SC、車站設(shè)備層SLE、票卡層)[3]。但是，這種建設(shè)模式增加了中心級設(shè)備采購、應(yīng)用軟件開發(fā)、維護(hù)等費用，同時也需要增加大量的電力、人力、用房等資源?？紤]到多線獨立建設(shè)線路中心導(dǎo)致運營管理的復(fù)雜程度增加，逐步衍生出多種AFC 系統(tǒng)架構(gòu)變體，如北京采用多線共用AFC系統(tǒng)線路中心、南京采用區(qū)域控制中心等取代單線路中心[4-5]的方式，這在一定程度上減少了系統(tǒng)建設(shè)投資，節(jié)省了運營維護(hù)的工作量和人力資源，但這并未從根本上解決資源共享率低、系統(tǒng)擴(kuò)展難度大等問題。近年來，溫州市域鐵路、廣州地鐵、鄭州地鐵、成都地鐵、洛陽地鐵等陸續(xù)將清分中心、線路中心進(jìn)行整合，形成清分中心、車站、設(shè)備層、車票的4 層系統(tǒng)架構(gòu)，不僅實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化運營管理，還達(dá)到精簡系統(tǒng)架構(gòu)、高效利用資源的目的，取得了較好的效果。

與此同時，隨著互聯(lián)網(wǎng)支付以及云計算技術(shù)的快速發(fā)展，基于云平臺的“互聯(lián)網(wǎng)+AFC”系統(tǒng)架構(gòu)成為了主流建設(shè)模式。全國所有在建軌道交通的城市將互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)平臺納入了AFC 系統(tǒng)的同步建設(shè)，并實現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)支付功能；同時溫州、鄭州、成都、深圳、呼和浩特、太原、洛陽、金華、哈爾濱等城市已經(jīng)明確，采用城軌云平臺搭建AFC 系統(tǒng)[6]。

可以看出，各大城市已經(jīng)不同程度地根據(jù)本地的交通狀況、線網(wǎng)規(guī)模、運營管理需求等，對AFC 系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行了靈活的調(diào)整和優(yōu)化，傳統(tǒng)的AFC 系統(tǒng)5層體系架構(gòu)已逐步被基于云平臺的“互聯(lián)網(wǎng)+AFC”精簡化系統(tǒng)架構(gòu)所替代。

3.2 交易數(shù)據(jù)實時上傳

在日常高峰客流以及大客流條件下，車站客流擁堵已成為常態(tài)。為保證車站(尤其是站臺)乘客的安全，采取進(jìn)站限流、增開列車以及站臺客流疏導(dǎo)方式，已成為運營管理部門常用的客流組織手段。然而，這些客流組織手段目前大多依賴于人工，存在一定的安全隱患。另外，在新冠肺炎疫情防控期間，根據(jù)各地區(qū)防疫指揮部的要求，需要通過乘客的動態(tài)出行數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，從而實現(xiàn)更有效的客流動態(tài)管控。為此，國內(nèi)軌道交通已逐步開展依據(jù)車輛稱重傳感器、人臉識別攝像頭、售檢票設(shè)備來動態(tài)監(jiān)視車站站臺的客流擁擠程度以及控制客流等方面的研究[7]。但是，由于客流數(shù)據(jù)并非實時上傳，導(dǎo)致設(shè)備只能起到監(jiān)視效果，在客流控制方面仍然依賴于人工與傳統(tǒng)的管理模式，亟需通過票卡交易數(shù)據(jù)的實時上傳，輔助運營管理部門進(jìn)行智能化的決策。

AFC 系統(tǒng)交易數(shù)據(jù)主要包括單程票、儲值票的進(jìn)站、出站記錄等，通常是間隔15 min 甚至更長時間統(tǒng)一采集后進(jìn)行上傳，而且受到傳輸層級較多(SLE-SCLCC-ACC 逐級上傳)的影響，到客流數(shù)據(jù)解析時已產(chǎn)生較大的延時，難以作為動態(tài)疏導(dǎo)客流的數(shù)據(jù)支撐[8]。為此，各大城市已經(jīng)逐步開展了AFC 系統(tǒng)交易數(shù)據(jù)實時上傳的研究，同時結(jié)合站臺人臉識別攝像頭，以及車輛稱重傳感器的動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)動態(tài)的客流監(jiān)測；通過提前設(shè)定的站臺乘客閾值，使閘機(jī)控制進(jìn)站客流，在達(dá)到閾值時告警，并提供動態(tài)客流控制手段給運營管理部門決策參考。目前，溫州市域鐵路的AFC 系統(tǒng)票卡交易數(shù)據(jù)采用“SLE-SC-ACC”3 層實時數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)；廣州地鐵新線將傳統(tǒng)5 層架構(gòu)系統(tǒng)調(diào)整為票務(wù)交易數(shù)據(jù)，采用“SLE-ACC”2 層實時數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)。

交易憑證數(shù)據(jù)的實時上傳已成為實現(xiàn)車站站臺客流動態(tài)監(jiān)測與控制的關(guān)鍵制約因素，精簡的交易憑證數(shù)據(jù)實時傳輸結(jié)構(gòu)能幫助實現(xiàn)交易憑證數(shù)據(jù)的實時上傳，可為動態(tài)、精準(zhǔn)地控制車站客流提供數(shù)據(jù)支撐。同時，通信傳輸系統(tǒng)為AFC 系統(tǒng)提供大帶寬、低時延的網(wǎng)絡(luò)通道，這也是非常重要的基礎(chǔ)。

3.3 票卡虛擬化及支付多元化

隨著智能手機(jī)的普及以及生物識別技術(shù)的發(fā)展，車票不再是傳統(tǒng)意義上的實體卡片，它演變?yōu)槌丝统俗壍澜煌ǖ膶嶓w或虛擬憑證，如手機(jī)二維碼、手機(jī)藍(lán)牙、人體生物特征等。目前，軌道交通采用互聯(lián)網(wǎng)支付方式過閘的乘客比例正逐步提高，據(jù)不完全統(tǒng)計，已有17 座城市的地鐵互聯(lián)網(wǎng)過閘客運量占比達(dá)到30%以上。同時，各大城市正對生物識別過閘進(jìn)一步深入挖掘，人臉識別技術(shù)已在北京、濟(jì)南、深圳、鄭州、天津、貴陽等城市的地鐵AFC 系統(tǒng)中應(yīng)用，全態(tài)識別技術(shù)在南寧地鐵試點研究，虹膜識別技術(shù)已在福州地鐵中應(yīng)用。

同時，隨著電子支付在軌道交通中的推廣應(yīng)用，AFC 系統(tǒng)支付方式已由單一的刷卡支付逐步發(fā)展為多元化支付[9]，乘客可以任意選擇使用支付寶、微信、銀聯(lián)云閃付等方式實現(xiàn)過閘與扣費。同時，隨著生物識別技術(shù)在軌道交通AFC 系統(tǒng)的逐步應(yīng)用，可通過關(guān)聯(lián)乘客生物及非生物特征、身份、信用支付等信息，將各類支付方式設(shè)置為不同標(biāo)簽，系統(tǒng)根據(jù)支付標(biāo)簽進(jìn)行乘客配對完成扣費。目前，廣州地鐵新線擬通過關(guān)聯(lián)乘客生物及非生物特征、身份、信用支付等標(biāo)簽信息，使AFC 系統(tǒng)按需與乘客信息庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，以實現(xiàn)精準(zhǔn)的票務(wù)服務(wù)。

另外，隨著央行正式發(fā)行法定數(shù)字貨幣并開展相應(yīng)的應(yīng)用試點，軌道交通將成為使用頻率較高的場所之一。法定數(shù)字貨幣具備流通性強、安全性高、可控匿名、支付交易便捷等優(yōu)點[10]，其首要取代的是AFC系統(tǒng)現(xiàn)金流通類業(yè)務(wù)。法定數(shù)字貨幣不僅能夠獲得與支付寶、微信等第三方支付平臺同樣的支付體驗，無需與商業(yè)銀行接口，而且還能實現(xiàn)“雙離線”交易，為AFC 系統(tǒng)實現(xiàn)去現(xiàn)金化、支付體驗便捷化、收益審核精準(zhǔn)化提供了重要的支撐。綜上所述，票卡虛擬化及支付多元化從根本上克服了乘客購票、充值等帶來的不便，解決了現(xiàn)金交易產(chǎn)生的運維繁雜等問題，能夠減少現(xiàn)金交易，降低運維成本，提升乘客服務(wù)質(zhì)量。

3.4 安檢票檢一體化及乘車實名制

隨著軌道交通線網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和安全防控要求的不斷提高，客流通行與安檢之間存在的矛盾逐漸凸顯。在傳統(tǒng)的建設(shè)模式下，票檢與安檢是獨立運營的兩個系統(tǒng)，通常采用先安檢后票檢的通行方式。由于數(shù)據(jù)信息不互通，安檢與票檢工作相對獨立，容易引發(fā)進(jìn)站客流的擁堵。為加強安檢、票檢的信息互通，提高安檢、票檢的效率和服務(wù)品質(zhì)，《城市軌道交通運營管理規(guī)定》[11]以及《綱要》中明確提出，鼓勵實行安檢新模式，探索票檢、安檢合一的新模式。

目前，國內(nèi)一線城市已逐步開展票檢安檢一體化方案的應(yīng)用研究。上海地鐵在部分站點試點“安檢、票檢快捷通道”進(jìn)站措施，乘客可持METRO 大都會App 通過“安檢、票檢快捷通道”刷碼進(jìn)站乘車；武漢地鐵開展試點研究，通過大數(shù)據(jù)采集將乘客按白、灰、黑名單進(jìn)行分級，完成人臉采集的白名單乘客可通過“安檢、票檢快捷通道”，灰、黑名單乘客仍采用傳統(tǒng)的安檢方式。此外，鄭州、西安等城市已經(jīng)在進(jìn)行依據(jù)人臉識別的安檢票檢一體化實踐。

可以看出，安檢票檢一體化模式通過乘客身份辨識進(jìn)行分流，為部分乘客提供快捷通道，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)防控、安全高效兼顧的目標(biāo)，是解決客流通行和安檢的突出矛盾的重要手段，也是未來安檢、票檢新模式的發(fā)展趨勢。

然而，安檢票檢一體化模式需要對乘客進(jìn)行精準(zhǔn)、有效的信息采集，離不開乘車實名制。同時，隨著生物識別技術(shù)在軌道交通AFC 系統(tǒng)的逐步應(yīng)用，推行地鐵乘車實名制，從而幫助構(gòu)建地鐵乘客信用體系，也是未來AFC 系統(tǒng)的研究重點。

2020 年1 月以來，全球爆發(fā)的新冠肺炎疫情防控進(jìn)入關(guān)鍵階段，軌道交通運營管理部門可通過乘車實名制，達(dá)到乘客出行信息可查詢、可追溯的目的，從而確定出行者中是否已有人被新型冠狀病毒感染或是病例的密切接觸者。目前，全國多個城市實施了乘車實名制：深圳地鐵線網(wǎng)已全面啟用實名制乘車，通過構(gòu)建“三戶模型”實現(xiàn)實名制、賬戶制，確保乘客信息可查詢、可追溯，實現(xiàn)對重點疑似人員的行程軌跡有效跟蹤；廣州地鐵宣布，實行掃碼實名乘車；青島市公共交通和出租車行業(yè)實行實名制；武漢地鐵采用“實名登記、亮碼出行”的方式。

綜上所述，安檢票檢一體化以及乘車實名制化，可以提高安檢、票檢的信息互通性，有效解決客流通行效率與安全防控之間的矛盾，能夠幫助構(gòu)建地鐵乘客信用體系，還能在保障市民健康安全出行方面提供信息追溯渠道，這將成為未來AFC 系統(tǒng)行業(yè)內(nèi)的研究重點和發(fā)展方向。

3.5 實現(xiàn)城市間的互聯(lián)互通

互聯(lián)互通關(guān)鍵解決的是乘客在軌道交通中實現(xiàn)“一票出行”[12]。目前，我國有兩個全國性的儲值票卡形式的互聯(lián)互通項目，分別為住建部和交通部主導(dǎo)的全國一卡通互聯(lián)互通項目。從票卡應(yīng)用和支付方式看，有傳統(tǒng)IC 卡支付方式、銀聯(lián)閃付支付方式，都已具備城市內(nèi)、城市間的互聯(lián)互通基礎(chǔ)，可滿足乘客市內(nèi)以及城市間的出行需求，缺點是清分體系和票卡管理復(fù)雜。近年來，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+AFC 系統(tǒng)”建設(shè)進(jìn)程的加快，以二維碼為代表的移動支付技術(shù)在軌道交通行業(yè)內(nèi)發(fā)展迅速，然而二維碼技術(shù)應(yīng)用時缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，難以直接地互聯(lián)互通。與此同時，隨著生物識別技術(shù)的快速發(fā)展，人臉、虹膜、掌靜脈、指靜脈等識別技術(shù)已逐步試點應(yīng)用于AFC 系統(tǒng)，互聯(lián)互通問題也有待解決。

實名制信用消費將是未來乘車憑證互聯(lián)互通的發(fā)展趨勢。隨著智慧地鐵的建設(shè)，乘客實時信息是智慧城軌大數(shù)據(jù)應(yīng)用的主要源數(shù)據(jù)之一，各個城市的地鐵官方App 是為乘客提供精準(zhǔn)服務(wù)的重要窗口，智能票務(wù)業(yè)務(wù)是地鐵官方App 的主要功能，連接各個城市地鐵的官方App 成為互聯(lián)互通的剛需。

隨著城市群的規(guī)劃政策逐漸明確，實現(xiàn)城市群之間的互聯(lián)互通工作已經(jīng)刻不容緩。目前，使用“Metro大都會”App 的乘客已經(jīng)可以在上海、杭州、寧波等13 個城市的軌道交通“一碼”暢行；中國城市軌道交通協(xié)會主導(dǎo)的城軌易行平臺已經(jīng)連接了10 多個城市，旨在得到全國地鐵的認(rèn)同，通過后臺換碼的技術(shù)路線，使各個城市的地鐵官方App 都能漫游到其他城市，達(dá)到乘坐地鐵可互聯(lián)互通的目的；金義東市域軌道交通要求金華、義烏及東陽3 個城市的“市民卡”以及交通運輸部一卡通、銀聯(lián)云閃付、第三方支付、江浙滬一碼通等，都可在金華市軌道交通領(lǐng)域內(nèi)使用；廣州地鐵通過互聯(lián)互通規(guī)劃統(tǒng)一票務(wù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，初期實現(xiàn)廣佛線網(wǎng)內(nèi)所有票種的無障礙付費區(qū)互融互通，近期實現(xiàn)在粵港澳大灣區(qū)內(nèi)的“一票通”。

由此可以看出，加強城市間的聯(lián)系已成為迫切需求，實現(xiàn)城市間的互聯(lián)互通已成必然，城市軌道交通AFC 系統(tǒng)規(guī)范即將發(fā)布，不同城市“互聯(lián)網(wǎng)+AFC”系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)規(guī)范將逐步標(biāo)準(zhǔn)化，百花齊放的互聯(lián)互通局面正在形成。

4 結(jié)語

隨著國內(nèi)城市軌道交通建設(shè)的大力推進(jìn)，以及云計算、電子支付、生物識別等技術(shù)在AFC 系統(tǒng)中的不斷推廣應(yīng)用，AFC 系統(tǒng)已成為提升乘客服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵之一，其系統(tǒng)建設(shè)也越來越受到重視。精簡化系統(tǒng)架構(gòu)、票卡交易數(shù)據(jù)實時上傳、票卡虛擬化、支付多元化、安檢票檢一體化、乘車實名制化、互聯(lián)互通的實現(xiàn)，能夠很好地解決投資浪費、運營管理難度大、乘客使用不便、互通性差等問題，可為智慧城軌尤其是智慧乘客服務(wù)體系的建設(shè)提供較大的研究和應(yīng)用價值，有利于城市軌道交通AFC 系統(tǒng)的可持續(xù)性發(fā)展。此外，AFC 系統(tǒng)作為軌道交通的重要安全生產(chǎn)系統(tǒng)之一，其外部、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)均有可能受到網(wǎng)絡(luò)攻擊，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失、信息泄密甚至是系統(tǒng)癱瘓，信息安全也將成為智慧城軌AFC 系統(tǒng)的重要建設(shè)發(fā)展方向，從而保障軌道交通AFC 系統(tǒng)的安全運行。