浅谈城市轨道交通地铁AFC车站计算机系统（SC）设计

南京地铁运营有限责任公司江苏南京 210012

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摘要：在地铁自动售检票系统（下文简称AFC）中，车站计算机系统（下文简称SC）作为中间节点，用于车站AFC设备的管理以及数据传输。SC系统具有动态化监测和控制车站内终端设备功能，在AFC系统中扮演着非常重要的角色。本文首先阐述南京地铁SC的工作原理，随后简单分析硬件模块构成以及SC系统软件架构设计。最后简单介绍SC相关功能，主要包括设备管理、时钟通信模块、系统参数管理、网络管理、票务管理等。旨在不断提高车站计算机系统SC设计水平，充分彰显出城市地铁AFC系统的应用价值。

关键词：AFC;SC;设计

1、SC工作原理

南京地铁AFC系统架构共分为五层：第五层清分系统，第四层区域线路中央计算机系统，第三层车站计算机系统，第二层车站终端设备，第一层车票和读写设备。而SC在整个AFC架构体系中属于第三层，起到承上启下作用。

如上图所示，南京地铁SC系统主要设备部署在车站AFC机房内，其核心设备为工业级服务器。SC服务器通过车站三层交换机实现票务工作站、监控工作站、AFC终端设备自动售票机（下文简称TVM）、半自动售票机（下文简称POST）、自动检票机（下文简称GATE）、多线路控制中心（下文简称ZLC）服务器数据的交互，并具备远程控制、参数下发、数据备份等功能。整个SC系统由不间断电源（简称UPS）供电，保证其平稳安全运行。

（1）工作站

监控工作站以及票务工作站是SC系统提供给地铁车站的操作窗口，由车站工作人员进行操作。工作人员可以通过工作站提供的交互界面从SC服务器中查询数据，实现对站内终端设备的状态监控，命令下发，客流查询、报表填写等功能。

（2）AFC终端设备

南京地铁AFC车站内终端设备由TVM、GATE、POST组成，在AFC架构体系中属于第二层。终端设备通过站内AFC环网，经由多个站内二层交换机，接入SC机房内的三层交换机，最后实现与SC数据的交互。

（3）ZLC系统

区域线路中心计算机系统ZLC作为AFC架构体系的第四层，是SC的上级系统，SC上传的所有数据都汇聚至ZLC进行处理。中央工作人员可通过ZLC工作平台远程下发命令，通过SC服务器实现对AFC终端设备的访问、数据查询、模式控制、设备启停等操作。

（4）UPS

南京地铁车站SC系统采用伊顿9155型号不间断电源（简称UPS）进行供电。如果市电中断或超出规定范围，UPS将自动切换到蓄电池供电模式下，由电池提供紧急直流电源，可以续航1个小时。

2、SC服务器硬件设计

南京地铁大部分线路采用IBM X3650 M4 工业级主机作为SC服务器，由显示器、鼠标键盘、双电源、双硬盘（300G）组成，通过车站三层交换机对外进行数据交互。

IBM X3650 M4主机内有多个内存插槽，南京地铁普遍将内存扩展至8G来满足现场需求。后期可根据现场布局调整进行内存升级，提高服务器的处理能力，无需换型，这样节约了运营维护成本。存储模块支持SAS硬盘接口，最多可扩展至16块硬盘。南京地铁采用RAID 1技术（RAID 1原理是将一块硬盘内的数据以相同位置指向另一块硬盘的位置实现数据的镜像备份）进行双硬盘数据的冗余备份，相互热备。当一块硬盘损坏时，另外一块镜像盘会立即自动调用备份数据，确保了SC服务器的运行效率以及交易数据的安全性。南京地铁SC服务器IBM X3650 M4采用双电源模式供电形式供电，并可进行热插拔操作。当一路电源模块故障，服务器仍然可以继续工作，为维修人员现场维护提供了缓冲时间。IBM X3650 M4服务器配置了4个千兆网络接口，并提供IBM IMM远程管理系统，中央维护操作人员可以通过监控软件，实时监控服务器主板、内存、电源、硬盘等模块状态。上述几个特点从降低运营成本、设备数据安全、后台维护等方面而言，IBM X3650 M4是一款合适的SC服务器，最终被南京地铁选用为AFC系统SC主机服务器。

3、SC系统软件架构设计

南京地铁SC系统软件架构按照安全可靠、易于优化的原则进行设计。SC系统所采用的IBM X3650 M4服务器为数据库、AFC软件、应用服务提供了硬件支持，具有易于部署、集成、维护和管理等优点。南京地铁SC服务器搭配 Linux操作系统，即稳定又高效，便于软件开发。通常来说，数据库设计、SC服务器后台软件设计是AFC软件设计的重要构成内容，是实现SC功能的重要支撑。SC所集成的后台软件可以对ZLC的系统指令予以接受，为车站内的运营管理、维护管理等提供极大的便利性。

因JAVA语言具有较高的适用性，其在南京地铁SC系统软件设计中得到了广泛应用。南京地铁SC服务器在Linux系统下部署JDK（JAVA 语言软件开发工具包）环境，通过软件包设计模式，将SC系统软件按照功能划分成不同子系统。一个子系统集成一项或多项SC服务即构成一个软件包，一个或者多个软件包能完成某些功能，如数据的交互、参数下载、设备监控以及管理等。

南京地铁SC系统服务器采用DB2数据库。DB2是一套关系型数据库管理系统，有较好的可伸缩性、数据完整性、安全性、可恢复性。后台管理人员可以通过语句和命令快速的从数据库中提取出所需的交易数据（SC数据库交易数据备份保存30天）。

4、SC系统功能设计

南京地铁SC子模块软件包包括设备管理、时钟通信模块、系统参数管理、网络管理、票务管理等。各模块具备一定的功能及作用，既可独立运行，又可相互协调工作，共同实现了车站计算机SC系统在地铁运营所需的服务以及运维功能。

（1）设备管理

SC系统的设备管理模块集成了AFC终端设备交易文件的检索、解析、入库、客流分析、差异分析、收益分析等功能。同时能够修改AFC终端设备配置及下发不同的运营模式，比如把一台进站GATE设置成出站或者把这台GATE设置为扇门常开状态。

（2）时钟通信模块

时钟通信模块模块负责对SC和ZLC、SC和AFC终端设备间的数据交互以及实时通信。同时还能进行AFC终端设备的时钟同步服务，确保终端设备时间与实际同步，防止时间跳变引起的设备故障。

（3）系统参数管理

系统参数管理模块的主要功能为系统管理、任务调度、用户管理、数据库管理等，同时能够进行参数以及黑名单的下发。

（4）网络管理

网络管理模块可对SC管辖内的所有设备进行配置和监控，确保网管数据及网络设备一直处于实时通信状态。此模块功能在于确保车站网络链路的通畅，确保车站AFC设备故障时能够及时发现。

（5）票务管理

此模块主要功能为SC-ZLC间实现库存、现金同步，并可接收车站工作人员对车站AFC票卡库存、设备所收现金统计数据的人工输入，并最终生成日终库存汇总、日终现金汇总。

5、结束语

综上所述，在AFC系统中，SC所处的地位是至关重要的，所以SC系统作为计算机管理系统之一，对整个AFC系统产生了深刻的影响。对于管理操作人员来说，应基于车站计算机系统现有的架构，通过SC服务器硬件配置的升级，系统软件的优化，更好的实现自动售检票系统的功能。

参考文献：

[1] 郑在盛. 城市地铁AFC系统中车站计算机系统（SC）设计与研究[A]. 第三十四届中国（天津）2020’IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C]， 2020.

[2] 祝建成，李宝，陈栋，贾晨. 轨道交通自动售检票系统在车站计算机系统的设计与实现[J]. 铁路计算机应用， 2013.

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