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    作者簡介：馬恒貴，男，畢業(yè)于上海大學(xué)-通信工程系， 現(xiàn)任GE Proficy軟件產(chǎn)品應(yīng)用解決方案顧問，長期從事工業(yè)自動化控制及智能應(yīng)用方面的技術(shù)和市場開發(fā)工作。

    摘要：GE智能平臺的Proficy HMI/SCADA - iFIX軟件獲選應(yīng)用于近日全線開通運(yùn)營的南京地鐵一號線的收費(fèi)系統(tǒng)（AFC系統(tǒng)）。作為國內(nèi)最早的IC卡自動售檢票系統(tǒng)，南京地鐵一號線的售檢票系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行超過三年。經(jīng)過幾年的使用實(shí)踐，以具有實(shí)時(shí)通信特點(diǎn)的Proficy HMI/SCADA – iFIX作為內(nèi)核的AFC系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、可靠，得到了業(yè)主單位的廣泛好評。

    關(guān)鍵詞：GE智能平臺；Proficy HMI/SCADA – iFIX；南京地鐵一號線；AFC系統(tǒng)

    1 項(xiàng)目背景

    南京地處長江與京滬鐵路交匯處，是華東地區(qū)交通樞紐。市區(qū)面積947．3平方公里，現(xiàn)有人口268萬。由于南京城區(qū)范圍小，城市道路交通長期處于緊張狀態(tài)。

    南京地鐵1號線一期工程南起奧體中心，北至邁皋橋，形成南京主城區(qū)中軸線的快速交通走廊。項(xiàng)目投資概算約85億元，線路全長21.72公里，于2000年12月開始投建，2005年9月3日正式開通運(yùn)營。南京地鐵1號線南延線，從安德門站出發(fā)，向南途經(jīng)天隆寺站、寧南大道站等，最后到中國藥大站，全長24.47公里，全線將設(shè)15個(gè)站。于2006年開工，已于2010年5月28日開通運(yùn)營。 　　

    南京地鐵2號線一期工程，西起河西油坊橋，東至馬群，全長25.14公里，共設(shè)車站19座， 2號線沿途經(jīng)過新街口、明故宮、孝陵衛(wèi)、馬群、漢中門、莫愁湖、河西等重要地區(qū)。二號線將在新街口以及元通兩站與一號線交匯。在交匯的站點(diǎn)，將采用站內(nèi)換乘的方式，使得從一號線轉(zhuǎn)乘二號線無需出站重新購票。南京地鐵2號線于2005年12月全面開工，已于2010年5月28日開通運(yùn)營。

    2 客戶需求

    隨著南京地鐵的開通，地鐵將會成為南京市民主要的出行交通工具。日益膨脹的乘客人流量對地鐵自動售檢票系統(tǒng)（AFC）提出了新的挑戰(zhàn)。

    以GE Proficy HMI/SCADA IFIX軟件為基礎(chǔ)的AFC系統(tǒng)，以數(shù)據(jù)收集和設(shè)備控制實(shí)現(xiàn)了票務(wù)管理的高度自動化，能夠隨時(shí)、準(zhǔn)確地了解客流量并進(jìn)行票務(wù)統(tǒng)計(jì)分析，充分利用維修資源，使系統(tǒng)有序健康地運(yùn)行，從而提高地鐵公司的運(yùn)營形象。

    3 解決方案

    AFC系統(tǒng)的全稱是Automatic Fare Collection System，是一種由計(jì)算機(jī)集中控制的自動售票（包括半自動售票）、自動檢票以及自動收費(fèi)和統(tǒng)計(jì)組成的封閉式自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

    自動售檢票系統(tǒng)(AFC)是基于計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)、自動控制等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)軌道交通售票、檢票、計(jì)費(fèi)、收費(fèi)、統(tǒng)計(jì)、清分、管理等全過程的自動化系統(tǒng)。國外經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市軌道交通，己普遍采用了這種管理系統(tǒng)，并已發(fā)展到較先進(jìn)的技術(shù)水平。我國城市軌道交通車站的自動售檢票設(shè)備，經(jīng)過近年來大量的開發(fā)研制工作，提出了多種形式的產(chǎn)品，技術(shù)水平也在不斷提高。國內(nèi)軌道交通AFC系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從無到有的過程，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件的發(fā)展，我國城市軌道交通AFC的技術(shù)已與城市一卡通接軌，實(shí)現(xiàn)城市內(nèi)甚至城市區(qū)間的一卡通。 

    3.1結(jié)構(gòu)層次

    城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)(AFC)的結(jié)構(gòu)共分為車票、車站終端設(shè)備、車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、線路中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、清分系統(tǒng)五個(gè)層次。也可以劃分為：自動控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、現(xiàn)金自動識別、微電子計(jì)算、機(jī)電一體化、嵌入式系統(tǒng)和大型數(shù)據(jù)庫管理等高新技術(shù)運(yùn)用，主要由線路中央AFC系統(tǒng)、車站AFC系統(tǒng)、終端設(shè)備和車票四部分組成。終端設(shè)備包括出/入站檢票閘機(jī)、自動售票機(jī)、車站票務(wù)系統(tǒng)、自動充值機(jī)、自動驗(yàn)票機(jī)等現(xiàn)場設(shè)備。

    層次結(jié)構(gòu)是按照全封閉的運(yùn)行方式，以計(jì)程收費(fèi)模式為基礎(chǔ)，采用非接觸式IC卡為車票介質(zhì)的組成原則，根據(jù)各層次設(shè)備和子系統(tǒng)各自的功能、管理職能和所處的位置進(jìn)行劃分。目前確定的五層結(jié)構(gòu)型式，是根據(jù)我國國情和城市發(fā)展現(xiàn)狀，并對軌道交通建設(shè)的特點(diǎn) (如線路多而復(fù)雜、建設(shè)周期長、多個(gè)業(yè)主單位等情況) 進(jìn)行綜合考慮后而設(shè)置的，具有一定的可伸縮性。對各層次必須實(shí)現(xiàn)的功能和要求做出如下規(guī)定：

    第一層———車票是乘客所持的車費(fèi)支付媒介，規(guī)定了儲值卡和單程票二種類型的物理特性、電氣特性、應(yīng)用文件組織以及安全機(jī)制等技術(shù)要求；

    第二層———車站終端設(shè)備安裝在各車站的站廳，直接為乘客提供售檢票服務(wù)設(shè)備，規(guī)定了車站終端設(shè)備及其運(yùn)營管理的技術(shù)要求； 

    第三層———車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在該層次中以GE Proficy IFIX軟件為核心平臺，并以C/S結(jié)構(gòu)為平臺主體，其主要功能是對第二層車站終端設(shè)備、前端機(jī)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，以及收集本站產(chǎn)生的交易和審計(jì)數(shù)據(jù)，規(guī)定了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理、運(yùn)營管理及系統(tǒng)維護(hù)管理的技術(shù)要求；

    第四層———線路中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在該層次中以GE Proficy IFIX軟件為核心平臺，其主要功能是收集本線路AFC系統(tǒng)產(chǎn)生的交易和審計(jì)數(shù)據(jù)，并將此數(shù)據(jù)傳送給城市軌道交通清分系統(tǒng)，并與其進(jìn)行對帳，規(guī)定了對該線路的車票票務(wù)管理、運(yùn)營管理及系統(tǒng)維護(hù)的技術(shù)要求； 　

    第五層———清分系統(tǒng)，其主要功能是統(tǒng)一城市軌道交通AFC系統(tǒng)內(nèi)部的各種運(yùn)行參數(shù)，收集城市軌道交通AFC系統(tǒng)產(chǎn)生的交易和審計(jì)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)清分和對帳，同時(shí)負(fù)責(zé)連接城市軌道交通AFC系統(tǒng)和城市一卡通清分系統(tǒng)，規(guī)定了對車票管理、票務(wù)管理、運(yùn)營管理和系統(tǒng)維護(hù)管理的技術(shù)要求。
 
    監(jiān)控畫面如圖1所示。

                    

                         圖1 監(jiān)控畫面截圖

    系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。

                  

                                    圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

    3.3 實(shí)現(xiàn)功能

    GE Proficy IFIX 在AFC系統(tǒng)中主要擔(dān)負(fù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控和控制功能。

    3.3.1系統(tǒng)監(jiān)控

    通過車站計(jì)算機(jī)工作人員可對車站進(jìn)行不同級別的操作狀態(tài)監(jiān)控從而了解詳細(xì)情況。在每種級別上，采用通用的顏色代碼以便迅速標(biāo)識出操作狀態(tài)（正常、退出服務(wù)、生成報(bào)警的條件）。

    3.3.1.1車站的總體綜合視圖

    ·該級別的視圖展現(xiàn)了車站不同區(qū)域的綜合布局，對布局安排則以設(shè)備類型來進(jìn)行規(guī)劃。
    ·對每類設(shè)備均給出了總狀態(tài)信息，因此可通過觀察的第一眼而立即了解是否在車站中發(fā)生了報(bào)警事件。
    ·在報(bào)警窗口中顯示了最近所接收的報(bào)警信息。
    ·在該級別上同時(shí)也可得出客流情況的匯總信息。
    ·根據(jù)需要系統(tǒng)可以顯示詳細(xì)的客流信息。

    3.3.1.2區(qū)域綜合視圖

    ·在該級別上，提供了對在一個(gè)區(qū)域中一組設(shè)備的狀態(tài)即時(shí)視圖。
    ·在報(bào)警窗口中顯示最近所接收到的報(bào)警信息。

    3.3.1.3設(shè)備綜合視圖

    在該級別上，提供了一個(gè)設(shè)備的主要組件的操作狀態(tài)視圖（中央處理部件、PLC，閱讀器等）。

    3.3.1.4設(shè)備參數(shù)

    該視圖給出設(shè)備當(dāng)前主要的操作參數(shù)清單（正常、時(shí)間/日期免檢、進(jìn)出站次序免檢）。

    3.3.1.5客流數(shù)據(jù)

    顯示車站中的詳細(xì)客流信息。
    本系統(tǒng)可以監(jiān)視下列設(shè)備的狀態(tài)：

    3.3.1.6車站一級

    與設(shè)備的通訊故障。

    3.3.1.7自動檢票機(jī)、自動售票機(jī)、半自動售票機(jī)

    ·未授權(quán)的訪問
    ·授權(quán)的設(shè)備門開啟操作
    ·設(shè)備的故障或者出錯(cuò)
    ·響鈴按鈕 （自動檢票機(jī)），如果有的話

    3.3.1.8自動售票機(jī)、半自動售票機(jī)（根據(jù)配置情況）

    ·硬幣和紙幣容器將滿
    ·車票庫存量、票據(jù)量/預(yù)定單低
    ·車票庫存、票據(jù)量/預(yù)定量空
    ·對硬幣容器和紙幣容器進(jìn)行存取
    ·找零彈出器和找零庫存中的容量情況
    ·找零彈出器將空
    ·庫存空
    ·硬幣阻塞、紙幣阻塞、車票阻塞、票據(jù)/預(yù)定量阻塞
    ·信用卡/借記卡通訊故障

    3.3.1.9自動檢票機(jī)

    ·自動檢票機(jī)操作的方向
    ·設(shè)備故障或者出錯(cuò)
    ·出站自動檢票機(jī)處的車票箱不在位置上
    ·在出站自動檢票機(jī)處的車票箱將滿

    3.3.2 控制功能

    通過車站計(jì)算機(jī)，工作人員可將命令發(fā)往AFC設(shè)備：

    3.3.2.1車站一級

    車站關(guān)閉/開啟命令。

    3.3.2.2自動檢票機(jī)、自動售票機(jī)、半自動售票機(jī)

    ·將設(shè)備或者一組設(shè)備設(shè)置在“服務(wù)/退出服務(wù)”狀態(tài)
    ·變更操作模式
    ·開始下載操作參數(shù)
    ·發(fā)送操作參數(shù)版本號
    ·開始遠(yuǎn)程診斷
    ·上傳當(dāng)前數(shù)據(jù)
    ·變更模式參數(shù)
    ·變更維護(hù)授權(quán)參數(shù)

    3.3.2.3自動檢票機(jī)

    ·將自動檢票機(jī)設(shè)置到緊急放行模式
    ·對可變換自動檢票機(jī)的操作方向進(jìn)行變更
    ·將一個(gè)選定的自動檢票機(jī)釋放給一個(gè)通道
    ·封鎖所有的自動檢票機(jī)或者選定的自動檢票機(jī)
    ·為出站自動檢票機(jī)選擇 “車票回收/返回”選項(xiàng)

    4 實(shí)施結(jié)果

    作為國內(nèi)最早的IC卡自動售檢票系統(tǒng)，南京地鐵已運(yùn)行超過三年。經(jīng)過多年的使用實(shí)踐，以實(shí)時(shí)通信高可靠性的GE Proficy HMI/SCADA IFIX 為內(nèi)核的AFC系統(tǒng)，提高了AFC系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、可靠性、實(shí)時(shí)性。其中IFIX內(nèi)置的高擴(kuò)展性的VBA功能解決了地鐵AFC系統(tǒng)中很多應(yīng)用中的技術(shù)難點(diǎn)。

    （1）軌道交通應(yīng)用AFC系統(tǒng)后， 車票售檢、運(yùn)費(fèi)計(jì)價(jià)及客流統(tǒng)計(jì)均由系統(tǒng)自動完成， 自動化的售檢票設(shè)備取代了傳統(tǒng)的人工售檢票工作， 從而降低了售檢票人員的占用及其勞動強(qiáng)度， 減少了企業(yè)人工費(fèi)用的支出， 又增加了運(yùn)營收入；

    （2）AFC系統(tǒng)對各個(gè)終端設(shè)備實(shí)行計(jì)算機(jī)化的監(jiān)測與管理， 通過中心計(jì)算機(jī)、車站計(jì)算機(jī)不僅可以對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和通信狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控， 同時(shí)， 還可以將采集到的各種設(shè)備數(shù)據(jù)和客流數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地統(tǒng)計(jì)分析， 為科學(xué)合理地制定運(yùn)輸計(jì)劃提供可靠的依據(jù)；

    （3）高效的AFC設(shè)備：使車站客流井然有序、快速通過，減少了逃票現(xiàn)象的發(fā)生，保障了地鐵公司的票務(wù)收益。

    （4）自動售檢票系統(tǒng)：可大大減少現(xiàn)金交易、人工記賬及統(tǒng)計(jì)的工作量，人員可精簡，提高了工作效率和準(zhǔn)確率。

    （5） 維修管理系統(tǒng)：使維修資源得以較好的利用，并可達(dá)到反應(yīng)快、修復(fù)快的效果。

    （6）準(zhǔn)確的客流及票務(wù)統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù):為運(yùn)營調(diào)控、市場營銷、新線建設(shè)提供了科學(xué)的決策依據(jù)，也為提高服務(wù)質(zhì)量和信息處理能力創(chuàng)造了條件。