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郑州市轨道交通临时线网AFC检测中心建设方案探讨
发布日期:2018-02-09 09:13:45
郑州市轨道交通临时线网AFC检测中心建设方案探讨

摘   要:自动售检票系统是实现轨道交通售票、检票、计费、收费、统计、清分管理等全过程自动处理的现代化联网收费系统,主要由清分中心系统(ACC)、多线共用线路中心系统(MLC)/线路中央计算机系统(LC)、车站计算机系统(SC)、售检票终端设备(SLE)、票卡等构成,在轨道交通自动化系统中扮演着十分重要的角色。为了确保轨道交通AFC系统的正常高效运营,做好AFC系统各层级的检测工作势在必行。本文从建设思路,选址方案,系统架构,实施方案等方面简要介绍了郑州市轨道交通临时线网AFC检测中心的建设方案。临时线网AFC检测中心是郑州市轨道交通进入网络化运营阶段的需要,是市场化建设运作的需要,是统一安全体系、体现科技发展水平、促进经济和社会发展的需要。临时线网AFC检测中心的建成对现阶段郑州市轨道交通AFC系统的发展及工程的实施具有重大的指导意义。
关键词:自动售检票系统,临时线网AFC检测中心,新线接入测试,实施方案


1 引言

       自动售检票系统具有直接面向乘客、影响客运安全、对行为差异适应性要求较高、影响线网的运营指挥等特点,轨道交通自动售检票系统主要由清分中心系统(ACC)、多线共用线路中心系统(MLC)/线路中央计算机系统(LC)、车站计算机系统(SC)、售检票终端设备(SLE)、票卡等构成,其基本架构如图1.1所示。

图1.1 AFC系统架构图

       随着郑州市城市建设速度的加快,道路交通已严重制约城市发展。轨道交通具有快捷、方便、不受天气影响等特点,大力发展轨道交通、提升郑州市轨道交通技术水平是缓解郑州城市交通拥堵的有效措施,是实施公交优先、改善城市人居环境的要求,也是促进城市可持续发展的战略举措。郑州市轨道交通远景年线网方案由21条线路组成(主支线按一条线路统计),总里程959.2km,共设车站510座。其中,中心城普线8条,总里程322.6km,共设车站215座;外围组团普线5条,总里程179.3km,共设车站95座;市域快线8条(含2条支线),总里程457.3km,共设车站200座。轨道交通将成为郑州市民日常出行的重要交通工具。

       为了确保轨道交通AFC系统的正常高效运营,做好AFC系统的检测工作势在必行,为了确保2016年年底完成投入使用的郑州市轨道交通1号线二期、2号线一期及9号线一期工程的顺利实施,确定先建设临时检测中心以满足4条线的检测任务,后期再逐步建设大规模的具有郑州特色的能满足所有规划线路AFC系统检测工作的检测中心。针对临时检测中心的需求,本文从建设思路,选址方案,系统架构,实施方案等方面介绍了郑州市轨道交通临时线网AFC检测中心的建设方案。

2 建设背景、目标及思路分析

2.1建设背景

       2013年年底,郑州市轨道交通ACC系统投入使用,并且郑州市首条轨道交通线路1号线一期开通运营,截至目前,AFC系统为郑州市轨道交通票务安全运营提供了强有力的保障。2016年是郑州市轨道交通事业迅猛发展的一年,面临3条线路同期开通的压力和挑战。每当新线即将投入运营和使用时,AFC系统工程建设单位、系统集成商、设备供货厂家、运营单位都会紧张地对即将投入使用的设备进行一次又一次的测试,以确保投运AFC系统的设备安全性、可靠性等性能达到指标。

       为了使得2号线一期、1号线二期、9号线一期工程及后续新线顺利接入ACC系统,实现线网一票通、一卡通互联互通,同时保证1号线一期既有系统运营线路正常运营,有必要建设AFC检测中心,以便提供专门的、完整的测试环境,完成新线设备单体检测、车站级检测、线路级检测、与ACC系统联机检测等实验室项目测试,以保证新线设备安全上线。

       由于新线开通在即,工期有限,且相关建设单位对正式中心选址存在争议等原因,确定此阶段建设临时线网AFC检测中心作为过渡使用。

2.2建设目标

       结合郑州市轨道交通发展现状及相关运营部门需求,郑州市轨道交通临时线网AFC检测中心建设目标主要有以下几点:

       (1) 满足互联互通测试需求,完成各层次设备和系统的测试需求:主要包括ACC测试、MLC/LC测试、SC测试、SLE测试、票卡测试,主要通过仿真程序对各层级进行功能验证;
       (2) 满足新线AFC系统接入验证测试的需求:新线开通时,不仅要进行本线路的接入测试,还需检测与既有线之间系统的兼容性,以确保新线顺利接入开通;
       (3) 满足既有线AFC系统升级改造验证测试的需求:根据不断变化的AFC市场及后期运营需求变化,为保证新增设备(如二维码网络取票机)后、功能升级后的系统是相互统一的,有必要对系统升级改造进行检测;
       (4) 满足运营维护人员培训、进修的需求:目前建设在各线路车辆段的模拟测试及培训中心仅能满足本线运营人员的培训,为了更好地对系统运营人员、维修人员进行培训,以便更好的为乘客提供便捷优质服务,临时线网AFC检测中心提供了很好的平台;
       (5) 与在编制的《郑州市轨道交通线网AFC系统标准》相辅相成,通过建立统一的检测环境和系统,确保最终交付的系统是符合标准验证机制的,满足标准管理与维护的需求;
       (6) 促进检测技术研究发展、提高科研成果效率:在既有检测平台基础上,对检测技术加强研究,进而提高检测技术水平,推进AFC系统检测技术不断进步、完善,准确可靠的完成测试任务,最终研究出利于整个AFC系统发展的科研成果;
       (7) 确保AFC系统基本指标满足需求,主要包括可靠性、安全性、可维修性、可测试性、可扩展性等:
              1) 可靠性:为降低软硬件故障,提高系统可靠性和平均无故障维修周期,提高系统软硬件的使用和管理的安全性,检测中心需对各线路AFC系统可靠性进行研发;
              2) 安全性:AFC系统需要高度安全,检测中心需对各线路AFC系统票卡安全、现金安全、人员安全、设备安全、软件安全、网络安全、数据安全等方面进行研发;
              3) 可维修性、可测试性:为使各线路AFC系统达到最佳可使用性,同时快速准确判断各线路AFC系统故障的位置和原因,减少维修次数和维修时间,提高运营服务质量,达到零配件数量低比率,检测中心需对各线路AFC系统可靠性、安全性、可使用性、可测试性、零配件总量等进行研发;
              4) 可扩展性:为满足运营需要,充分考虑将来系统的扩展,检测中心需对各线路AFC系统软硬件的可扩展性进行研发。
综上所述,针对线网AFC系统设备测试需求,通过建立功能全面、设备和系统配置完整、性能可靠、业务流程科学规范的临时线网AFC检测中心,可以完成郑州市轨道交通线网AFC系统票卡、读写器、关键模块、整机设备和各层系统的入围检测、样品检测、接入检测、问题回归检测等,确保新建线路的系统和设备符合国家及郑州市轨道交通AFC系统相关规范的要求,并与已运营系统实现互联互通;完成因需求变化而导致的AFC系统升级检测,确保AFC系统平稳实现升级且不影响互联互通;提供功能齐全的AFC系统培训及模拟环境,完成AFC系统运营、维护、维修培训和模拟演练等。

2.3建设思路

2.3.1需求分析

       3条新线同期开通,工期紧,任务重,为确保新线顺利高效开通,AFC系统投运前需做系统设备软硬件、互联互通测试。

2.3.2解决方法

       新线开通在即,建设单位对正式检测中心选址犹豫不决,决定建设临时线网AFC检测中心。

2.3.3选址方案

       本工程选址方案需从系统配电、组网便利性、房间面积大小、房间地面载荷、防静电地板设置情况、既有房间改造工作量、运营使用便捷性、设备改移、搬运便利性等方面考虑。

2.3.4设计方案

       从需求出发,首先确定各线所需设备,根据选址方案及设备尺寸完成设备平面布置设计;其次,根据现场条件、系统功能等因素进行配电、网络方案设计;最后,根据具体方案,完成具体线缆选型设计等。

2.3.5检测方法

       检测方法是指对系统或设备的基本测试方法,具体说来,临时线网AFC检测中心的检测方法主要有:根据测试用例对设备功能进行检测;利用仿真工具进行接口测试;另外,还可利用专用的测试仪器仪表进行检测等。

3 选址方案

3.1、影响选址的因素分析

       鉴于临时线网AFC检测中心仅为过渡时期使用,因此,不另建满足本工程需求的设备用房,采用郑州市轨道交通既有条件内设备用房,综合考虑以下几点因素:

(1) 系统配电、组网的便利性;
(2) 房间面积、载荷、防静电地板设置情况等基本条件;
(3) 既有房间改造工作量;
(4) 运营使用、培训的便捷性;
(5) 设备改移、搬运的便利性;
(6) 通风、照明等设备设施满足人员正常办公需求。

3.2、选址方案探讨

       通过对以上五个因素进行分析,初步选定基本满足条件的三个选址方案:郑州市轨道交通调度中心大楼二层原ACC/AFC接入测试设备室、六层原PCC设备室方案;调度中心地下车库方案;既有1号线车辆段消防队站方案,下面通过表3.1对三个方案进行对比分析。

表3.1 选址方案对比
序号对比项方案一方案二方案三
1系统配电、组网的便利性×
2房间面积、载荷、防静电地板设置情况等基本条件
3既有房间改造工作量
4运营使用、培训的便捷性×
5设备改移、搬运的便利性
6通风、照明等设备设施满足人员正常办公需求×
 
注:√表示最优;○次之;×表示最差。

       根据上面对比分析,结合建设方及运营意见,郑州市轨道交通临时线网AFC检测中心选址方案确定采用方案一,即设置在调度中心大楼二层原ACC/AFC接入测试设备室、六层原PCC设备室。

4 系统总体架构

       郑州市轨道交通临时线网AFC检测中心主要由模拟一卡通测试系统、模拟ACC测试系统、模拟线路中心计算机系统、模拟车站计算机系统、车站终端设备、票卡测试系统等构成,即可模拟一个小型的真实线网AFC环境。检测平台运行环境架构图如图4.1所示。

图4.1检测平台运行环境架构图

       结合工期要求及运营需求,一卡通、ACC实验环境模拟现有实际环境中的设备配置进行简化搭建。

4.1新线实验环境

       搭建新线实验环境的目的是在此环境中与ACC、一卡通以及其他新线和既有线进行互联互通测试,同时完成本线系统设备检测。
在新线实验环境中,一般要求各条线路设置1个线路中心、2个车站的模拟环境,在满足全终端设备测试需求的基础上,为节省系统投资,每条线路下属的两个车站可以配置为:在车站1设置1台服务器(SC)、1台工作站(WS)、1台自动售票机(TVM)、2通道自动检票机(AG),在车站2设置1台SC、1台WS、1台半自动售票机(BOM)、2通道AG。

4.2既有线实验环境

       搭建既有线实验环境的目的是在此环境中模拟一个小型的真实AFC既有线路测试环境,除配合延长线及新建线路进行互联互通测试外,还可进行既有线的升级测试,如既有线界面、参数和功能的升级,保证既有线在升级后和其他线路的互联互通。

       在既有线实验环境中,所需的检测设备,可从线路车辆维修基地AFC培训室搬运,每条线路下属的两个车站也可以配置为:在车站1设置1台SC、1台WS、1台TVM、2通道AG,在车站2设置1台SC、1台WS、1台BOM、2通道AG。

5 实施方案

5.1房间面积

       结合郑州地铁实际运营需求,每条线路测试设备布置示意图如下图5.1所示,预计单条线路测试环境所需房间面积约60平米。

图5.1单条线路测试设备布置示意图
(1) 临时检测中心机房面积需求
       在机房内设置5面网络机柜(JG),其中: JG1用于一号线一期、JG2用于一号线二期、JG3用于二号线一期、JG4用于9号线一期、JG5用于一卡通测试系统、ACC测试系,总面积按照30平米考虑。
(2) 临时检测中心电源室面积需求

       在电源室内设置1面UPS主机柜、1面双电源切换箱、5面配电柜(AP1为分配箱、AP2和AP3用于ACC、一卡通及线路AFC服务器及交换机、AP4和AP5用于线路AFC系统终端设备),面积按照40平米考虑。

       由于临时线网AFC检测中心仅作为临时过渡使用,考虑到房间数量、面积有限,为节省投资,减少改造,故机房、电源室可与线网AFC系统互联互通测试室合用,一卡通、ACC实验环境简化搭建。

       按照搭建1处一卡通测试系统、1处ACC测试系统、4条线路测试系统考虑,大致需要实验环境共计约300平米。

5.2用房环境需求

       用房需满足以下设置原则:

(1) 用房设置应满足AFC系统的管理功能;
(2) 用房面积应根据功能、设备布置要求及国家规范确定;
(3) 用房应远离可能产生电磁干扰的设备用房;
(4) 用房应防潮、防湿;
(5) 楼层位置易于设备搬运,且不影响大楼使用安全;
(6) 房间内有正常通风、照明设备设施,保证人员办公基本条件。

5.3用电需求

       ACC、一卡通、线路AFC服务器及三层交换机等设备按一级负荷,UPS电源供电考虑;ACC及一卡通工作站、线路AFC系统终端设备、二层交换机等设备按一级负荷、非UPS电源供电考虑。

       根据测算,1号线一期线路AFC系统终端设备用电量约为4.55 KW;1号线二期线路AFC系统终端设备用电量约为4.05 KW;2号线一期线路AFC系统终端设备用电量约为4.55 KW;9号线一期线路AFC系统终端设备用电量约为4.55 KW,按照搭建1处一卡通测试系统、1处ACC测试系统、4条线路测试系统考虑,用电量约为40KW。

5.4设备来源

       由于临时线网AFC检测中心是根据建设进度及运营实际需求确定的,本着能满足近期线路接入测试需求为原则,节省投资为基础,在不影响线路培训、维修等工作为前提的情况下,经前期与轨道公司设备物资部及运营分公司设备设施部对接,确定AFC终端设备暂不另行采购,可采用既有线路车辆段培训设备,但一些通用设备例如工作站、服务器等,需要新增采购。

5.5接口方案

5.5.1电源接口

(1) ACC、一卡通、线路AFC服务器及三层交换机等设备按一级负荷,UPS电源供电:考虑到临时线网AFC检测中心仅做过渡阶段使用,且原ACC系统电量有富余,满足本工程用电需求,为节省工程投资,尽可能减少本工程占地面积,减少对既有房间、设备的改造,故本工程采用原ACC系统配电回路,即施工时,直接采用ACC系统预留好的配电回路即可;
(2) ACC及一卡通工作站、线路AFC系统终端设备、二层交换机等按一级负荷、非UPS电源供电考虑:同样,考虑到临时线网AFC检测中心仅做过渡阶段使用,为节省工程投资,同时减少对既有房间、设备的改造,经现场调研,二层可采用ACC/AFC票务室内双电源切换箱、六层可采用电缆井内双电源切换箱,基本可满足本工程的电源负荷要求。

5.5.2通风接口

       风管改移,具体根据施工现场情况实施。

5.5.3装修接口

       吊顶拆除、地板切割等改造,具体根据施工现场情况实施。

5.5.4后续线路接口

       为防止后续新建线路完工时,正式线网AFC检测中心还未建设完成,本工程预留一条新线接入条件,本工程负责机柜及相关的线槽、线缆、设备安装基础的实施,接入线路按预留条件进行实施。

5.6工程施工难度

       本工程施工难度主要体现在:

(1) 本工程施工主要地点在已完工的调度中心大楼,各房间已交由各部门管理,施工时需协调;
(2) 部分终端设备在各线路车辆段,需搬运至调度中心大楼,二者距离较远,且设备重量较大,搬运时需做好保护;同时,涉及到线路以及各闸机之间组合的不同,所有设备在拆除之前均需要做好详细的清单和标签;
(3) 由于调度中心大楼已完工,本工程虽选用了既有房间中最适宜用房,但还涉及布线、通风、电源、安装等各方面的改造及协调;
(4) 本工程施工涉及2层至6层的线缆布放,楼层之间槽道错综复杂,需在施工前期做好充分的调研,必须提前确定好线缆布放径路,才能在紧张的工期条件下完成线缆布放。

6 正式线网AFC检测中心的建设

       郑州市轨道交通线网规划由21条线路组成,临时线网AFC检测中心仅作为过渡使用,建设正式线网AFC检测中心是郑州市城市轨道交通不断发展的需求。正式检测中心建成后将能满足21条线路的接入测试工作,预计占地面积2000平米。依托《郑州市轨道交通线网AFC系统标准》,借鉴线路运营中积累的经验,结合AFC系统新技术、新手段,搭建郑州市轨道交通线网AFC检测中心,建立轨道交通专业化、技术领先的AFC检验测试平台及配套的管理体系,实现路网AFC系统建设标准化、运营维护标准化、研发平台先进化,并可利用检验测试中心设备条件,为郑州市轨道交通培训出一支具有较高业务水平、技术能力的运营队伍。线网AFC检测中心是轨道交通进入网络化运营阶段的需要,是市场化建设运作的需要,是统一安全体系、体现科技发展水平、促进经济和社会发展的需要,对现阶段郑州市轨道交通AFC系统的发展及工程的实施具有重大的指导意义。

7 结语

       临时线网AFC检测中心从安全性、可靠性、便捷性、环境适应性等方面对系统进行检测,保证系统的互联互通,从而保证AFC系统的顺利接入、线路的正常开通运营。建成后,迎来了2号线一期、1号线二期及9号线一期的接入测试工作, 为AFC系统的安全高效运行保驾护航,为郑州市轨道交通AFC系统的未来发展指明方向。
待正式检测中心建成时,应做好相应的物理接口预留及软件接口预留,以确保临时线网AFC检测中心测试线路接入时,不影响届时正式检测中心既有系统的运行。


参考文献
[ 1] 黄钟,自动售检票通用测试平台的构建[J],城市轨道交通研究,2006(12):32-35
[2] 蔡佳妮,自动售检票系统检测中心检测理念与实施策略[J],城市轨道交通研究,2011(1):24-28
[3] 杨燕澄,杨妮,城市轨道交通自动售检票系统(AFC)检测要点[J],上海计量测试,2015(2):46-47

作者简介
张瀛丹,北京城建设计发展集团股份有限公司,专业负责人,工程师
李道全,北京城建设计发展集团股份有限公司,所总工程师、项目负责人

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