轨道交通自动售检票(AFC)系统

(一)项目名称
　  轨道交通自动售检票(AFC)系统
　  (二)成果概要 
　  AFC系统包含全路网AFC系统清算系统、线路中央计算机系统、车站计算机系统、车站终端设备、车票五个层次。
　  AFC系统在高吞吐量通信架构设计、基于有限状态机的乘客通行控制、数据安全、人性化设计等方面显著创新，技术水平世界先进。
　  项目通过了省科技成果鉴定，取得了2项软件著作权，2项软件产品登记，：
　  1项国家专利，获得成都市科技进步一等奖。
　  未来5～10年，我国轨道交通自动化系统将有近万亿元的市场空间。 
　  轨道交通自动售检票(AFC)系统主要应用于地铁、城铁、轻轨等轨道交通领域，完成轨道交通自动售票、检票、计费、收费、统计、清分等功能，是实现全过程的自动化和信息化管理的软、硬件系统。快速轨道交通首先要解决售票和验票的高效化，AFC系统不能成为交通拥堵的瓶颈，AFC作为城市轨道交通综合自动化系统不可缺少的重要组成部分，是体现和衡量轨道交通信息化水平的重要标志。
　  (三)前言
　  四川久远新方向智能科技有限公司成立于2004年8月，注册资本7508万元，位于成都高新区国家软件产业和信息安全基地园区内，专业从事轨道交通、物联网、智能系统、信息安全的研发、销售、集成和服务，通过了ISO9001、ISO14001和CMMI体系认证，是国家认定的高新技术企业、软件企业、进出口企业。公司依托中国工程物理研究院(九院)强大的研发力量，进行了多项国家计划、军事课题、自主创新项目的研发与实施，在与世界五百强等知名厂商的竞争中已经成功取得成都地铁1号线自动售检票系统及门禁系统项目过亿元的建设合同，2010年6月中标成都地铁2号线屏蔽门系统工程，项目金额1.1亿元，2010年9月中标大连地铁2号线安全门系统工程，项目金额0.9亿元，2011年1-6月已中标昆明地铁1、2、6号线安全门系统工程、江油石油基地灾后重建弱电系统工程等项目，项目金额近2亿元。公司秉承“顶天立地”的经营思路与发展模式，协调经营发展和资本运营步伐，在保持公司经营稳定发展的同时，通过与资本市场的接轨，促进企业经营稳定持续发展，立足四川，面向西部，辐射全国，成为轨道交通智能信息系统行业领先企业。
　  本项目于2008年立项，2009年通过科技成果鉴定，取得1项国家专利，2项软件著作权，2项软件产品登记，获得成都都市科技进步一等奖。已推广应用三年，在成都、大连、昆明、重庆等城市轨道交通工程中应用。本公司属于电子信息行业，项目所有知识产权均属于公司自主研发，完全拥有。公司要主业务为轨道交通智能信息系统，业务地位居西部第一，国内前十名，2010年销售收入5650万元，利润1806万元。
　  (四)实施背景
　  1、项目背景
　  (1)适应城市轨道交通系统高速发展
　  随着城市人口的不断增加，发展快速轨道交通是世界上很多国家一致的共识。地铁/轻轨以其安全、舒适、方便、快捷等突出优点成为大城市改善交通结构、构筑立体交通运输网络、解决交通拥挤难题、改善城市环境的最佳方案。利用先进的地铁AFC系统来减少地铁工作人员的劳动强度，获取城市交通客流信息与地铁/轻轨系统运营效益的第一手资料，保证地铁高效稳定的人员票务管理。
　  由于城市轨道交通包括地铁和轻轨，具有大容量、高效率、低污染、集约化的特点，所以城市轨道在全球各大城市都成为了主要的交通工具，或者正在规划之中。例如，人口为1000 万的巴黎拥有1000 公里城铁，轨道交通占公共交通运输总量的80%以上；伦敦、纽约、首尔等世界特大城市的这一比例都在70%以上，东京则高达90%。而总人口超过1700万的北京，仅占全市公共交通出行比例的25%。所以城市轨道的建设正在紧锣密鼓的建设之中。
　  在全球经济危机下，国务院推出了4 万亿元拉动内需方案后，31 个省市自治区的投资计划也相继出炉，投资计划总额近18 万亿元，交通基础设施成为重点。我国已有北京、上海、天津、广州、深圳、香港和成都、青岛、大连、长春、沈阳、哈尔滨、郑州、武汉、南京、苏州、杭州、重庆、西安等20多个大城市在规划和建设轨道交通体系。北京以每年40公里的速度发展，2008年建成300公里线路，2010年561公里，到2030年建成1000公里的现代城市轨道交通体系。上海规划了840公里，广州到2010年达到240公里，天津规划244公里，深圳250公里。成都市规划的快速轨道交通网由7条线路组成，总长274公里，其中1号线32公里，2号线51公里，1、2号线投资300亿元。目前开工建设的地铁1号线一期工程全长18.5公里，总投资78亿元，预计2010年建成，地铁2号线明年开工建设。9条轻轨线正在规划之中。未来5～10年，全国将兴建几十条线路近千公里轨道交通，投资4000～5000亿元人民币。未来20年左右，我国将建设8000～10000公里轨道交通线路，总投资达4～5万亿元。中国已经成为世界上最大的城市轨道交通建设市场。
　  成都作为城乡一体化示范基地，在城市内大力建设地铁以提高城市交通运输能力，配合国家实现世界现代化田园城市的战略部署，为逐步减少农村人口，实现城乡一体化做好基础建设工作。在成都市内拟开通9条纵横南北，联接东西的地铁。其中1号线于2010年正式开通运行，以每隔两年的速度建设一条地铁，2号线将于2012年正式开通。成都市地铁和城际轻轨的快速开发，对地铁和轻轨的相关技术提出了巨大的挑战。地铁技术除隧道工程，铁轨建设以外还包括弱电工程，门禁系统，监控系统和自动检售票(AFC)系统等，本项目着眼于地铁自动检售票系统，全力打造精品自动售票机(TVM)，进出站闸门系统(AG)，半自动售票机(BOM)，车站控制软件管理系统(SC)和线路控制管理系统(LC)。
　  地铁AFC系统是基于计算机技术、网络技术、现代通讯技术、自动控制技术、非接触IC卡技术、大型数据库技术、机电一体化技术、模式识别技术、传感技术、精密机械技术等多项高新技术于一体的大型系统。
　  该系统可实现：
　  购票、检票、计费、收费、统计的全过程自动化，将大量减少票务管理人员、提高地铁系统的运行效率和效益、使乘车收费更趋合理、减少逃票情况的发生。
　  减少现金流通、堵塞人工售/检票过程中的各种漏洞和弊端、避免售票”找零” 的繁琐、方便乘客。
　  通过对客流量、营业额收入等综合业务信息的汇总分析，可以增强客流分析预测的能力、合理地调配车辆，提高了运营公司的经营管理水平。
　  (2)轨道交通实现国产化
　  在我国的轨道交通建设中，自动化系统全面实现国产化是重要的发展趋势。国家对轨道交通的指导政策是国产化率达到70%，要求建设线路的总体国产化率平均为70%。由于一些关键设备和复杂技术的国产化尚需时日，因此自动化系统要求全面实现国产化，达到95%以上的国产化率，必须坚持以国内解决方案为主，实现轨道交通自动化。美国CUBIC、摩托诺拉和法国THALES等公司是世界知名的系统提供商，但其价格昂贵，而且在各类设备接入和兼容中，必须另行付费，给国家造成了严重的经济损失，后续维护和服务也相当困难，这也是我们必须走国产化之路的重要因素。近年来，随着技术的发展进步和民族产业的不懈努力，我国已掌握了自动化系统的关键和成套技术，具备了相应的研发、生产和集成能力，并逐步在工程中推广应用，为实现国产化铺平了道路。
　  2、技术开发状况
　  (1)国内外相关技术发展趋势
　  轨道交通作为先进交通技术的体现和先进的交通方式离不开信息化，信息化对轨道交通的管理、运营和安全等有着重要的作用。以现代信息技术为基础，综合运用通信、信号、计算机网络、多媒体技术，实现轨道交通数字化、智能化、网络化和一体化，是轨道交通智能信息系统当前和今后一个时期的发展趋势。
　  轨道交通智能信息系统所包含的自动售检票系统、综合监控系统、通信系统等各个分系统，集计算机技术、网络技术、通信技术、智能控制技术、智能卡技术、大型数据库、机电一体化技术、模式识别技术、信息技术、精密机械技术等多种技术于一体，技术含量高，功能繁多，系统复杂。近年来，随着相关领域技术的不断进步和快速发展，以及这些技术在轨道交通智能信息系统中的应用，全面提升了各分系统的功能和性能。技术发展、新技术应用推动着轨道交通智能信息系统的系统结构、功能特性、运行管理和效率、效益的创新和发展。
　  ①城市一卡通和城市地铁融为一体，城市大公交体系形成
　  通过城市地铁清分系统(ACC)对各AFC系统和城市一卡通系统的运行实施综合管理，实现对各系统不同运营商之间的清算管理、票制管理、安全管理、信息服务和线路接口，形成了“地上”、“地下”融为一体的城市大公交体系，提高了城市信息化建设的技术水平，使城市公交系统更加有效、方便、快捷服务于民。
　  ②数字集群通信技术为地铁全线调度、运营管理、抢险救灾、公安通信提供了稳定可靠的技术支持
　  数字集群通信，集指挥调度、分组数据、短消息和移动电话业务于一体，在国外，除城市轨道交通外，还广泛应用于公共安全、城市应急管理、机场、港口等行业领域。
　  在国内，如广州、北京、上海、南京、成都的多条地铁线路中，如TETAR数字集群方案已成为首选，并针对实际应用环境，进行了系统优化设计，建设异地备份交换中心和覆盖全市地铁的应急指挥中心，设置适当数量的基站，最终实现与地面应急联动业务共网互联互通，形成全市应急救灾一个系统和公安专用虚拟网，为统一指挥、联合行动提供通信保障。
　  ③传输技术发展，新技术综合应用和优选，保证轨道交通信息系传送平台健壮、高效
　  传输系统是城市轨道交通工程通信系统的主要子系统，从实现城市轨道交通综合自动化的角度出发，传输系统应以数字化、综合化、智能化为基础，具有可靠性高、功能齐全、扩展方便、组网灵活和集中维护管理等特点。它不仅为通信系统的其他子系统提供语音、数据、图像传输通道，还为诸如列车自动控制(ATC)、综合监控系统、防灾报警系统(FAS)、环境与设备监控系统(BAS)、自动售检票系统(AFC)、电子监控系统和计算机网络等系统提供了可靠、灵活的通信信道，是轨道交通系统运行所必需的信息载体，是轨道交通通信网络的基础网络。
　  随着传输技术的发展，适用于轨道交通的传输技术有以下几种可供选择和综合应用，包括：多业务传输平台(MSTP(内嵌RPR))技术；开放传输网络(OTN)技术；同步数字系列+弹性分组环(SDHT纯RPR)技术等。这些传输技术，都可从轨道交通全网的连通、网络可靠性、技术先进性、可扩展性系统制式生命周期和经济技术等方面予以选择，综合应用，保证轨道交通传输平台健壮高效，适应轨道交通信息系统技术发展。
　  ④)车地间无缝通信技术正在深入发展
　  目前轨道交通站内和站台的视频监控技术已经很成熟，得到广泛应用，但作为人员最为集中的列车内部却是视频监控的盲点。其原因在于高速行驶的列车与轨旁隧道之间很难建立稳定且宽带的无线通信链路。世界众多通信巨头及研发机构都在此领域展开研发工作，一些研究成果已应用于轨道交通之中。列车与轨旁有线网络实现互联互通，建立宽带、可靠的无线通道是关键技术所在。目前，国内有学者通过逐一分析车地通信间可能的无线技术手段，择优选取WLAN组网的形式作为构建车地通信系统的基本无线技术，进而通过全面分析WLAN的通信机理和研究WLAN切换过程来研究WLAN对快速移动的支持方式。车地通信系统为轨道交通提供了一个广阔的应用平台，通过车地间的宽带无线链路，除了可提供视频监控、PIS等基本业务，另外还可以提供乘客无线上网、在线商务、远程游戏等众多增值业务。此项目技术正在深入发展，新兴的技术成果，必将实现更为优异的系统性能。
　  ⑤分布式数据库技术和数据仓库技术的应用，完成AFC系统的决策支持
　  轨道交通信息系统中的AFC系统包含全路网AFC系统、LC系统、SC系统、终端设备和车票5个层次。每一个层次都涉及操作系统、数据库系统、应用系统及终端设备。采用分布式数据库技术和并行处理技术、过程控制技术，可靠、安全地实现AFC系统各层次的互操作和数据共享。
　  利用数据库理论和技术，综合AFC系统的客流、车票流、现金流等信息流，满足地铁AFC系统的运营管理和生产需求。利用数据库和OLAP技术，数据挖掘和知识发现技术，完成AFC系统中的决策支持。
　  ⑥多媒体技术实现地铁信息系统的人性化服务
　  依托人机接口技术、用户界面技术、多媒体技术、图像处理技术、语音处理技术，使乘客操作服务和维护管理者操作服务更加人性化，界面友好、和谐、安全。
　  ⑦网络银行的发展，推进地铁乘客购票和支付方式的变革
　  在轨道交通信息系统中，开发网络身份认证和客票网上支付系统实现乘客凭据指纹或身份证进行身份识别进站，票费网上支付，是推进未来轨道交通运行管理深入变革的重要技术措施之一。
　  (2)项目开发
　  本项目于2008年1月自主立项开发，以公司为主，与西南交大、中铁二院等产、学、研结合，已完成下述四个阶段的研发工作：
　  2008年1月至2008年6月 项目启动，前期调研；
　  2008年7月至2008年12月 各类模块设计、编码和调试；
　  2009年1月至2009年6月 系统稳定性测试，数据库脱机测试，备份系统测试；
　  2009年7月至2009年12月 样机、第三方测试、科技成果鉴定。
　  
　  取得了5项自主知识产权：
　  软件名称：轨道交通线路控制中心系统(LC)
　  登记号：2009SR032954
　  
　  软件名称：轨道交通车站控制中心系统(SC)
　  登记号：2009SR032799
　  
　  软件产品名称：轨道交通线路控制中心系统(LC)
　  证书编号：川DGY-2009-0401
　  
　  软件产品名称：轨道交通车站控制中心系统(SC)
　  证书编号：川DGY-2009-0400
　  
　  专利名称：地铁AFC系统乘客通行控制设备 
　  专利号：ZL200920308303.4
　  专利类型：实用新型
　  通过了省科技厅组织的技术鉴定，鉴定评语为“该系统设计合理，在终端设备上突出了人性化特色，具有显著的创新性和先进性，在系统技术上达到国际先进水平。”
　  通过了中国赛宝(四川)实验室四川省信息系统工程测评中心的第三方检测。
　  本项目的后续工作主要是成果转化，产业化实施。
　  (3)现有产业规模
　  本项目现已完成研发，提供产品样机，现有研发、测试、试验设备，满足项目开发生产的需求，能进行少量生产，具备项目实施基本条件，尚未形成产业化规模。
　  (4)产品主要用途
　  主要应用于地铁、城铁、轻轨等轨道交通的自动售票、检票、计费、收费、统计、清分等，实现全过程的自动化和信息化管理的软、硬件系统。能够解决快速轨道交通解决售票和验票的高效和快速问题。
　  
　  (五) 创新内容
　  1、适合中国国情的通行算法。我公司根据中国国情，在算法中增加了人/货物通行的识别手段；把视频信息运用到通行逻辑控制中；通过将一维信息与三维信息的补充与相互验证；提供了纠纷和故障解决新的处理方式，从而提高了闸机通行的可靠性和准确性。
　  2、数据高安全机制。对所有闸机上存储的数据进行加密处理，在数据传输前，进行双向认证，传输后进行内部审计，在保证数据的安全性的同时，提高数据传输的准确性、完整性。
　  3、数据一致性机制。采用滑动窗口、数据包分割等方式，保证数据传输的实时高效性；采用数据校验、断点重传和日志等机制屏蔽线路瞬间故障和主机故障，保证数据的可靠传输和一致性。
　  (六)研究方法：
　  1、跟踪、研究国内外轨道交通AFC系统技术现状和发展。
　  2、消化、掌握现有闸机通行识别算法和闸机总体技术方案及各个部件的技术特性。
　  3、闸机通行识别算法国产化、本地化技术方案研究。
　  4、研究开发我国自主本地化闸机通行识别算法软件。
　  5、闸机整机设计、生产、总装、调试、试验、检测和提供。
　  6、技术路线(工艺、流程)：
　  本项目产品属通用电子电工类产品，采用通用电子产品生产工艺流程。闸机产品按下列流程实现：
　  
【上一篇：】实施商标品牌战略 争创“中国驰名商标”
【下一篇：】节能技术改造，推广节能科技管理