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【摘要】目前国内各城市轨道交通AFC系统的建设通常都会涉及“路网标准”、ACC系统以及直接为乘客提供售检票服务的线路AFC系统，此三者在建设进度、耦合范围、系统实现的质量以及对多线路线网建设带来的支撑和风险等方面，既相互促进也相互制约。同时，一卡通系统的接入，虽然不会对AFC系统的建设带来颠覆，但在系统可靠性以及乘客使用满意度方面都会有所体现。本文通过对以上各方面在AFC系统建设中的关键影响要素进行分析，从而降低系统建设中的不确定性，尝试减小甚至消除系统改造的风险。
【关键词】自动售检票系统；路网标准；票卡结构；大读写器（TPU）；票务规则
1、AFC系统建设要求
目前国内多个城市都在进行轨道交通建设，并且规划线路基本多于6条，形成一定的线网规模，其中自动售检票（AFC）专业作为直接与乘客进行交互的专业，并且是各专业中同时涉及资金流、数据流、材物流的唯一专业，越来越受到重视。从建设方式上，AFC专业会涉及三个重要组成，各线路AFC系统、清分中心系统（ACC）以及线网AFC建设标准（规范）。通常前两个部分分别为两个标的，线网标准的实现则有多种形式，放入ACC标的、由ACC/AFC SI共同制定、或者使用行业内相对稳定的标准进行本地化由第三方提供。
AFC线网标准作为AFC专业的重要建设指导文件，需要经过地铁业主严格的评审，以及充分、完整、全面的验证测试，既要保证其能够完全满足地铁公司建设和运营单位的票务规则（业务需求），更要保证其能够指导后续多线路AFC系统互联互通的建设，这是一个需要长期、逐步完善的过程。
AFC路网标准、ACC、线路AFC系统三者既相互促进又相互制约，但在某些阶段会存在一定的矛盾，尤其对于新建第一、二条线路，同时ACC已经招标的城市。这个阶段各个标段的建设进度并不一致，对互联互通、线网清分的要求也不是十分的强烈，但是线路AFC系统和清分ACC系统的建设又必须由路网标准进行指导。那么，面对线路AFC系统按期甚至提前开通的压力，路网标准定义中哪些是关键内容必须尽早确定；线路AFC系统该如何满足设计、开通时的稳定性，并且能够应对标准变化带来的升级要求顺利接入一卡通系统；ACC系统该优先实现哪些功能，与线路AFC系统应该如何实现接口和不同功能部署使得项目能够并行快速推进？本文将对此部分内容进行分析、探讨，以期降低系统建设中的不确定性，尝试减小甚至消除系统改造的风险。
2、关键要素分析
1、路网标准需要优先定义的内容
■票卡结构
票卡结构是AFC系统的运行的基础，确认票种以及其对应的物理介质（Ultralight、CPU卡等）后，进行定性及定量分析，卡结构的设计必须满足现有票务规则的要求，并且能够具备扩展要求。
■票卡状态
票卡承载AFC系统的所有业务需求和處理结果，其流通过程中的状态会不断变化，必须在卡结构的基础上，通过“票卡处理流程”或“业务-卡内值对应表”等详细说明文档的解释，来保证不同线路对票卡处理结果的一致性，从而保证互联互通。
■SAM及密钥系统定义
包括了密钥的生成方式、SAM的发行管理方式、ISAM认证方式以及TAC编码认证方式等。
■ACC与LC的接口通信方式
重要组成部分为线网参数的下发方式和交易数据的上传方式。
■线网参数定义
包括票价、黑名单等参数，涉及AFC系统的处理一致性，必须统一、清新。
2、ACC系统优先实现的功能
■票卡发行功能
按照线网标准中票卡结构定义，ACC系统通过建设编码分拣设备来完成票卡的初始化，为全线网提供统一票卡以及回收卡的处理。
■密钥系统
线网标准中定义的密钥系统，需要部署在ACC系统中，作为线网安全体系的基础，同时要承担ISAM/PSAM卡的初始化和发行功能。
3、线路AFC系统功能
AFC专业面向乘客的所有主要功能均由线路系统承担，是地铁开通时的一线系统，承担乘客服务责任。系统必须是经过足够时间测试的稳定的系统，且其基于的标准须成熟、可靠并对后续需求的变化有足够的适应能力和扩展能力。关键功能包括：
■票卡处理单元
使用线网参数，对各个票种进行业务处理，生成交易数据；
■售检票设备业务功能
■车站系统，对所有设备进行管理和监控
系统整体设计必须支持线网标准的持续改进，支持版本的升级和平滑过度。
3、关键设计解决方案
我们认为，线网标准是ACC和线路AFC系统的详细设计，ACC/AFC系统是这个设计的承载和实现，它必须具有全局性，要符合软件设计思想。其实施过程可以在类似CMMI或CMM等成熟度模型下有效控制，整体的框架设计模式要符合AFC行业的多层次结构。不能因为设计的不足，或者为了引入SOA等新技术，而导致多层结构的功能交叉，以至使用过量的缺陷补丁实现系统正常的功能。这要求标准的设计者，以及系统承建的SI具有长期的行业经验积累以及对业务与技术的有效平衡。
解决方案中的几个关键实现包括：面向对象的票卡结构设计，开放独立的票卡处理单元框架定义，在线与离线业务的分离处理，交易数据不确定性的规避。
3.1票卡结构
目前国内AFC行业内使用的各类票种，无论是面向乘客或者面向运营的，还是使用UL、M1或者CPU等物理介质，通过对其行为和属性的分析、总结，可以使用面向对象的思想对其进行卡结构设计，即基于钱包、计次和定期的三种产品。例如，以下常用的各类票种，都可以归为以上三类产品。
这三种产品对象的使用，无论是新票种的增加，还是原有票种的新增应用以及读写器的对票卡的业务处理应用程序的开发，都可以利用抽象、继承、多态等面向对象设计的特征。为AFC系统中票种的使用提供极大的灵活性和扩展能力，同时，基于此思想的读写器应用软件，结构清晰、升级简单、维护方便、业务的变化不会对原有应用产生影响。 3.2票卡处理单元设计
基于面向对象的票卡结构，最好的解决方案是实现票卡处理单元（Ticket Processing Unit），也就是通常所讲的大读写器方式，即读写器不仅仅作为设备主控单元与票卡进行交互的通道，而是其内部要包含所有参数的解析、所有票卡业务的处理、以及生成和上传交易数据。但是，仅仅实现上述功能是不足以支持前述分析的多变的AFC生态环境的，必须有一种设计保证TPU应用软件剥离于硬件的同时能够与标准的变化随需应变，而且有效匹配全流通票卡的各个状态基。
通常的设计包含以下两点：
■TPU必须包含开放的操作系统，比如Linux嵌入式。
■在开放的操作系统中，通过标准统一定义、封装TPU硬件底层驱动（包含与票卡的通信通道），由TPU硬件商实现，在Linux中为TPU应用程序调用。这样TPU应用不同过多关系是哪个厂商的硬件平台，而专注于票卡业务本身。
3.3交易数据不确定性的规避
无论是地铁AFC系统，还是一卡通系统，由TPU产生的原始交易数据都需要被原版上传，但是由于建设进度的不一致、业务需求的变化、路网标准建设的长期性、或者其它的原因，致使线路AFC系统在开发甚至试运营阶段仍然得不到最终的交易数据格式，但是AFC系统所有的业务实现和流程又必须依赖于交易数据。另一方面，ACC系统或者一卡通系统所涵盖的业务范畴与线路AFC系统是不完全一样的，通常线路AFC系统中需要的交易数据字段是TPU生成的原始交易数据的子集。所以，TPU与SLE主控单元的接口可以做如下设计：
■对于某些业务，比如判断后续的界面和部件动作，TPU的反馈结果可以不包含交易数据；
■对于最终处理结果，TPU反馈给SLE的交易数据分为两个部分-线路AFC系统需要公共部分+一卡通/ACC系统需要的原始交易部分。这样，无论原始交易何时确定、如何确定，只要AFC系统拿到其自身业务实现需要的数据，则不会对AFC系统的開发和开通产生影响。
3.4在线与离线业务的分离处理
项目实施过程中，有两方面的原因使得线路AFC设备的软件开发受到影响：
■目前无论是轨道交通内部系统还是一卡通系统，“储值卡类”票卡的售卡、充值业务实现方式正在由传统的离线方式逐步转变为在线方式。在线方式的一个优点是提高了交易和操作的准确性。但是在线交易的处理流程、安全认证、数据一致性、错误回滚等，都是需要一卡通或者ACC系统保证的，线路AFC系统显得有些无能为力。
■另一方面，在线交易的控制权属于一卡通或者ACC系统，处理流程需要这两个系统后台的实时支持，现实情况如开篇分析，由于其建设进度不能满足线路AFC系统开通的紧迫性，但终端设备业务处理流程又需要有其功能支持，结果造成终端设备软件开发的延迟和集成、联调测试无法开展。
一个好的解决办法是AFC终端设备中离线业务与在线业务分离。在线业务的设备端软件组件分别由一卡通和ACC系统SI提供，可以是动态库形式也可以是类库等其它形式，组件提供“启动和结束”调用接口，设备主流程业务程序只在储值卡类充值、售卡过程中需要时调用此接口，所有在线交易过程中与读写器、ACC、一卡通后台的交互，由动态库或类库保证。此种方式，在线业务程序的完成度、成熟度、稳定性等都不会对AFC设备程序的开发产生影响，即使AFC系统已进入试运行阶段，只要一卡通或ACC SI提供经过其严格测试的在线组件及后台程序，AFC系统即可开通在线业务。
4、总结
AFC专业在各地铁公司普遍作为机电设备最后一个招标的专业，留给其建设的周期相对较短，一面是其面对着开通的巨大压力，另一面却是其建设受到多种外部因素的制约，本文通过分析目前国内AFC专业建设的现状，以及实施过程中碰到的问题，通过对关键要素的分析，给出一些解决办法的建议。这些建议并不一定适合每一个在建的地铁线路，但求能起到抛砖引玉的作用。
参考文献
[1]陈凤敏，赵晓蓉，居理等.城市轨道交通自动售检票系统工程质量验收规范[M].北京：中国计划出版社，2006.
[2]范巍.清分中心系统的功能定位及自动售检票系统标准制定[J]. 城市轨道交通研究，2010
【关键词】自动售检票系统；路网标准；票卡结构；大读写器（TPU）；票务规则
1、AFC系统建设要求
目前国内多个城市都在进行轨道交通建设，并且规划线路基本多于6条，形成一定的线网规模，其中自动售检票（AFC）专业作为直接与乘客进行交互的专业，并且是各专业中同时涉及资金流、数据流、材物流的唯一专业，越来越受到重视。从建设方式上，AFC专业会涉及三个重要组成，各线路AFC系统、清分中心系统（ACC）以及线网AFC建设标准（规范）。通常前两个部分分别为两个标的，线网标准的实现则有多种形式，放入ACC标的、由ACC/AFC SI共同制定、或者使用行业内相对稳定的标准进行本地化由第三方提供。
AFC线网标准作为AFC专业的重要建设指导文件，需要经过地铁业主严格的评审，以及充分、完整、全面的验证测试，既要保证其能够完全满足地铁公司建设和运营单位的票务规则（业务需求），更要保证其能够指导后续多线路AFC系统互联互通的建设，这是一个需要长期、逐步完善的过程。
AFC路网标准、ACC、线路AFC系统三者既相互促进又相互制约，但在某些阶段会存在一定的矛盾，尤其对于新建第一、二条线路，同时ACC已经招标的城市。这个阶段各个标段的建设进度并不一致，对互联互通、线网清分的要求也不是十分的强烈，但是线路AFC系统和清分ACC系统的建设又必须由路网标准进行指导。那么，面对线路AFC系统按期甚至提前开通的压力，路网标准定义中哪些是关键内容必须尽早确定；线路AFC系统该如何满足设计、开通时的稳定性，并且能够应对标准变化带来的升级要求顺利接入一卡通系统；ACC系统该优先实现哪些功能，与线路AFC系统应该如何实现接口和不同功能部署使得项目能够并行快速推进？本文将对此部分内容进行分析、探讨，以期降低系统建设中的不确定性，尝试减小甚至消除系统改造的风险。
2、关键要素分析
1、路网标准需要优先定义的内容
■票卡结构
票卡结构是AFC系统的运行的基础，确认票种以及其对应的物理介质（Ultralight、CPU卡等）后，进行定性及定量分析，卡结构的设计必须满足现有票务规则的要求，并且能够具备扩展要求。
■票卡状态
票卡承载AFC系统的所有业务需求和處理结果，其流通过程中的状态会不断变化，必须在卡结构的基础上，通过“票卡处理流程”或“业务-卡内值对应表”等详细说明文档的解释，来保证不同线路对票卡处理结果的一致性，从而保证互联互通。
■SAM及密钥系统定义
包括了密钥的生成方式、SAM的发行管理方式、ISAM认证方式以及TAC编码认证方式等。
■ACC与LC的接口通信方式
重要组成部分为线网参数的下发方式和交易数据的上传方式。
■线网参数定义
包括票价、黑名单等参数，涉及AFC系统的处理一致性，必须统一、清新。
2、ACC系统优先实现的功能
■票卡发行功能
按照线网标准中票卡结构定义，ACC系统通过建设编码分拣设备来完成票卡的初始化，为全线网提供统一票卡以及回收卡的处理。
■密钥系统
线网标准中定义的密钥系统，需要部署在ACC系统中，作为线网安全体系的基础，同时要承担ISAM/PSAM卡的初始化和发行功能。
3、线路AFC系统功能
AFC专业面向乘客的所有主要功能均由线路系统承担，是地铁开通时的一线系统，承担乘客服务责任。系统必须是经过足够时间测试的稳定的系统，且其基于的标准须成熟、可靠并对后续需求的变化有足够的适应能力和扩展能力。关键功能包括：
■票卡处理单元
使用线网参数，对各个票种进行业务处理，生成交易数据；
■售检票设备业务功能
■车站系统，对所有设备进行管理和监控
系统整体设计必须支持线网标准的持续改进，支持版本的升级和平滑过度。
3、关键设计解决方案
我们认为，线网标准是ACC和线路AFC系统的详细设计，ACC/AFC系统是这个设计的承载和实现，它必须具有全局性，要符合软件设计思想。其实施过程可以在类似CMMI或CMM等成熟度模型下有效控制，整体的框架设计模式要符合AFC行业的多层次结构。不能因为设计的不足，或者为了引入SOA等新技术，而导致多层结构的功能交叉，以至使用过量的缺陷补丁实现系统正常的功能。这要求标准的设计者，以及系统承建的SI具有长期的行业经验积累以及对业务与技术的有效平衡。
解决方案中的几个关键实现包括：面向对象的票卡结构设计，开放独立的票卡处理单元框架定义，在线与离线业务的分离处理，交易数据不确定性的规避。
3.1票卡结构
目前国内AFC行业内使用的各类票种，无论是面向乘客或者面向运营的，还是使用UL、M1或者CPU等物理介质，通过对其行为和属性的分析、总结，可以使用面向对象的思想对其进行卡结构设计，即基于钱包、计次和定期的三种产品。例如，以下常用的各类票种，都可以归为以上三类产品。
这三种产品对象的使用，无论是新票种的增加，还是原有票种的新增应用以及读写器的对票卡的业务处理应用程序的开发，都可以利用抽象、继承、多态等面向对象设计的特征。为AFC系统中票种的使用提供极大的灵活性和扩展能力，同时，基于此思想的读写器应用软件，结构清晰、升级简单、维护方便、业务的变化不会对原有应用产生影响。 3.2票卡处理单元设计
基于面向对象的票卡结构，最好的解决方案是实现票卡处理单元（Ticket Processing Unit），也就是通常所讲的大读写器方式，即读写器不仅仅作为设备主控单元与票卡进行交互的通道，而是其内部要包含所有参数的解析、所有票卡业务的处理、以及生成和上传交易数据。但是，仅仅实现上述功能是不足以支持前述分析的多变的AFC生态环境的，必须有一种设计保证TPU应用软件剥离于硬件的同时能够与标准的变化随需应变，而且有效匹配全流通票卡的各个状态基。
通常的设计包含以下两点：
■TPU必须包含开放的操作系统，比如Linux嵌入式。
■在开放的操作系统中，通过标准统一定义、封装TPU硬件底层驱动（包含与票卡的通信通道），由TPU硬件商实现，在Linux中为TPU应用程序调用。这样TPU应用不同过多关系是哪个厂商的硬件平台，而专注于票卡业务本身。
3.3交易数据不确定性的规避
无论是地铁AFC系统，还是一卡通系统，由TPU产生的原始交易数据都需要被原版上传，但是由于建设进度的不一致、业务需求的变化、路网标准建设的长期性、或者其它的原因，致使线路AFC系统在开发甚至试运营阶段仍然得不到最终的交易数据格式，但是AFC系统所有的业务实现和流程又必须依赖于交易数据。另一方面，ACC系统或者一卡通系统所涵盖的业务范畴与线路AFC系统是不完全一样的，通常线路AFC系统中需要的交易数据字段是TPU生成的原始交易数据的子集。所以，TPU与SLE主控单元的接口可以做如下设计：
■对于某些业务，比如判断后续的界面和部件动作，TPU的反馈结果可以不包含交易数据；
■对于最终处理结果，TPU反馈给SLE的交易数据分为两个部分-线路AFC系统需要公共部分+一卡通/ACC系统需要的原始交易部分。这样，无论原始交易何时确定、如何确定，只要AFC系统拿到其自身业务实现需要的数据，则不会对AFC系统的開发和开通产生影响。
3.4在线与离线业务的分离处理
项目实施过程中，有两方面的原因使得线路AFC设备的软件开发受到影响：
■目前无论是轨道交通内部系统还是一卡通系统，“储值卡类”票卡的售卡、充值业务实现方式正在由传统的离线方式逐步转变为在线方式。在线方式的一个优点是提高了交易和操作的准确性。但是在线交易的处理流程、安全认证、数据一致性、错误回滚等，都是需要一卡通或者ACC系统保证的，线路AFC系统显得有些无能为力。
■另一方面，在线交易的控制权属于一卡通或者ACC系统，处理流程需要这两个系统后台的实时支持，现实情况如开篇分析，由于其建设进度不能满足线路AFC系统开通的紧迫性，但终端设备业务处理流程又需要有其功能支持，结果造成终端设备软件开发的延迟和集成、联调测试无法开展。
一个好的解决办法是AFC终端设备中离线业务与在线业务分离。在线业务的设备端软件组件分别由一卡通和ACC系统SI提供，可以是动态库形式也可以是类库等其它形式，组件提供“启动和结束”调用接口，设备主流程业务程序只在储值卡类充值、售卡过程中需要时调用此接口，所有在线交易过程中与读写器、ACC、一卡通后台的交互，由动态库或类库保证。此种方式，在线业务程序的完成度、成熟度、稳定性等都不会对AFC设备程序的开发产生影响，即使AFC系统已进入试运行阶段，只要一卡通或ACC SI提供经过其严格测试的在线组件及后台程序，AFC系统即可开通在线业务。
4、总结
AFC专业在各地铁公司普遍作为机电设备最后一个招标的专业，留给其建设的周期相对较短，一面是其面对着开通的巨大压力，另一面却是其建设受到多种外部因素的制约，本文通过分析目前国内AFC专业建设的现状，以及实施过程中碰到的问题，通过对关键要素的分析，给出一些解决办法的建议。这些建议并不一定适合每一个在建的地铁线路，但求能起到抛砖引玉的作用。
参考文献
[1]陈凤敏，赵晓蓉，居理等.城市轨道交通自动售检票系统工程质量验收规范[M].北京：中国计划出版社，2006.
[2]范巍.清分中心系统的功能定位及自动售检票系统标准制定[J]. 城市轨道交通研究，2010