摘要：目前，城市轨道交通AFC系统基本都是采用传统的五层架构。传统的五层架构，较适用于线网建设规模较小、线路建设周期不密集的城市，而对于线网规模较大、同期建设线路较多的城市，无论从节省建设成本、提高经济效益，还是从运营管理需求方面，传统的架构都将面临着改造。郑州地铁根据线网建设的实际情况，结合云平台、大数据等新技术的快速发展和网络化建设、资源共享、统筹管理及线网化运营等方面的需求，提出了AFC系统的四层架构的设计理念。本文主要阐述郑州市轨道交通AFC系统顶层规划建设的发展历程、架构设计等，以此为其他地铁的建设规划过程提供参考。

关键词：城市轨道交通AFC系统；顶层规划；四层架构；云平台

1　传统AFC系统顶层架构设计存在的问题

早期的AFC系统五层架构，其系统架构图如图1所示，采用“一线一中心”配置线路中心LC。“一线一中心”的架构是很多城市在初期建设时均采用的架构，且对于线网建设规模较小的城市，也是被经常选择的架构之一。

图1 早期AFC系统架构图

随着线网规模的逐渐扩大，“一线一中心”建设理念的缺点也逐渐显现：

（1）“一线一中心”需要在每个线路中心设置一套硬件设备、用房等，投资大、资源利用率低；

（2）单线建设线路中心无论在维护人员定编方面还是备品备件维护维修方面，都增加了运营的维护成本，效率低下；

（3）不同线路间的互联互通、软件升级等存在一定的局限性，运营管理模式单一，不便于线网化运营；

（4）对于AFC系统的第一层ACC，单线路中心增加了ACC层的工作压力、造成清分模型的复杂化、时效低。

近几年，随着各大城市运营经验的积累和线网规模的逐渐扩大，以及新技术在地铁行业的发展，为了更好地满足网络化运营的需要，本着降低成本、实现资源共享、提高设备利用率的原则，多线路中心的建设理念掀起了新的应用高潮，如南京地铁建设了区域线路中心ZLC、北京地铁建设了多线共用线路中心MLC、深圳地铁建设了多线共享中心CLC等。

郑州市轨道交通在借鉴南京、北京、深圳等地建设经验的基础之上，结合云平台、大数据等新技术的发展趋势及线路建设的实际需要，通过大量调研、方案讨论及多次技术瓶颈的突破，融合MLC系统和ACC系统，建设了郑州市轨道交通自动售检票线网管理中心系统（AFC Network Control Center，ANCC）。

2　郑州AFC系统顶层规划建设的发展历程

2.1　郑州市轨道交通AFC系统的背景介绍

郑州市轨道交通自2013年12月28日开通1号线运营以来，已开通运营的线路有1号线一期、二期，2号线一期和城郊铁路一期工程，同期建设的线路有2号线二期、城郊铁路二期、3号线一期、4号线、5号线和14号线。先期开通的4条线路均采用传统的五层架构。

2.2 郑州AFC系统顶层规划设计方案发展的历程

2.2.1 早期规划

2.2.1.1 MLC系统建设

早在2015年，郑州市轨道交通立足当时的建设现状和多线路中心MLC建设的研究，从5号线可研阶段开始，决定建设第一个多线路中心MLC系统，由5号线负责实施。具体的系统方案图如图2所示。

图2 共用线路中心系统方案图

多线路中心的方案，使3号线、4号线和5号线不需要单独设置线路中心设备。

早期规划的郑州市轨道交通多线路中心MLC系统由主中心系统和灾备中心系统组成。当MLC主系统发生故障或意外不能正常工作时，灾备中心系统及时、快速地接管MLC主中心系统的工作，确保所管辖轨道交通线网线路的正常运转。MLC系统构成如图3所示。

图3 MLC系统构成示意图

2.2.1.2　既有ACC扩容

郑州市轨道交通自2015年规划建设完成第一个满足3条线路接入能力的MLC系统。根据规划，截至2021年底，郑州市轨道交通将完成运营线路达11条，MLC系统已经不能满足当时的线网规划要求。结合郑州市轨道交通线网规划及建设时序，从建设规划、节省投资等方面考虑，经与各方多次讨论，充分征求各相关单位、部门的意见，初步确定并调整了郑州市轨道交通MLC系统建设规划如下：

（1）第一个MLC硬件按10条接入线路进行配置，包括：M3、M4、M5、M9二期、M14一期、M17；已开通的M1、M2、M9一期将来升级后再接入；预留1条线接入能力；

（2）按照控制中心线网规划，第二个MLC的管辖范围包括：M6、M7、M8一期、M8二期、M10、M11、M12、M15、M21，预留5条线接入能力；

（3）按照控制中心线网规划，第三个MLC的管辖范围包括：M13、M16、M18、M19、M20等线路，预留5条线接入能力。

各MLC系统架构规划如图4所示。

图4 MLC系统架构规划图

线网规划的逐渐扩大化，使既有ACC系统已不能满足线路的接入需求，急需对既有ACC系统进行整体性、结构性扩容。

扩容需求主要包括：

（1）信息安全系统

ACC扩容系统按照安全等级三级考虑。

（2）互联网应用系统

互联网应用系统作为本次扩容ACC系统的一个子系统，主要包含乘客管理系统、支付管理系统、业务管理系统和安全管理系统。

（3）容灾备份系统

随着线网规模的不断扩大，为防止火灾、地震等灾难情况的发生，建设数据级ACC灾备中心系统以确保主中心系统在异常情况下正常的业务不中断。

扩容规模：

ACC系统扩容按照硬件20条、软件25条进行配置，其处理能力应能满足1800万客流量规模。

选址和实施：

从用房需求、可实施性、既有UPS电源容量、实施难度、方案可靠性、运营影响、实施工期及工程投资等方面考虑，在郑西控制中心新构建ACC系统主中心，既有ACC系统降级为灾备中心。

2.2.2　新技术趋势下顶层规划的方案设计

2.2.2.1　顶层规划方案确定的过程

随着互联网+、大数据及云平台技术的不断应用，同时结合郑州地铁ACC系统需扩容和MLC系统需新建的现状，郑州地铁首次提出并开始研究将MLC和ACC系统合并建设的理念，统一选址、统一采购、统一招标，建设线网统一的数据管理平台。四层架构更好地实现了资源共享、降低建设成本、简化机构设置、减少人员配置。为了更加充分地论证该方案的技术可行性、方案可靠性和系统稳定性，公司组织了大量的调研，专家咨询会、公司各级审查会等相关会议对ACC和MLC融合的方案进行了充分论证，具体如下：

2017年10月24日，郑州地铁组织人员对上海、广州、深圳等地铁进行了调研，学习并借鉴了以上地铁在线网建设规模逐渐扩大的情况下，线路建设规划的发展过程和经验。

基于上海、广州、深圳等地铁在自动售检票系统顶层规划建设中的发展历程和建设经验，郑州地铁初步确定将ACC系统和MLC系统进行合并建设，并于2017年10月30日将设计文件合并为ANCC（即融合ACC系统和MLC系统）的方案。

为了论证合并ACC系统和MLC系统方案的可行性，公司于2017年12月9日邀请了来自上海、广州、深圳、成都和温州等城市的轨道交通行业专家进行咨询。经与会单位过深入交流及专家组对相关设计方案的详细审阅，一致认为ACC和MLC合并设置（ANCC）方案可行，具有一定的创新性和前瞻性。继专家咨询会后，2017年12月25日公司的技术委员会和2018年1月4日公司的党政联席会均审查了该技术方案，并表示了公司对该技术方案的认可。

通过大量的调研、专家咨询会及公司的相关会议确认，ANCC的技术方案得到确定。公司于2018年8月完成ANCC招标，在该项目的实施过程中，为了进一步明确ACC和MLC融合的深度，公司于2018年9月27日组织召开了关键技术方案专家咨询会，与会专家及各参会单位一致同意将ANCC系统建设成为统一的全融合平台。同期开展AFC系统技术标准的修编工作，以满足ANCC系统及后续线路AFC系统建设标准化的要求。同时专家组建议，在建设完成统一的融合平台后，需尽快调整AFC系统运营管理部门相应的组织架构、人员管理和职责分工等，以稳定该项目的系统需求及设计，适应新型四层架构下的运营要求。

2.2.2.2　顶层规划方案

在各方努力下，通过项目建设过程中各相关会议确定ANCC建设方案，ANCC的建设采用了基于云架构体系的ACC系统和MLC系统全融合方案，并在郑东和郑西设置主副中心系统，ANCC融合架构图如图5所示。

图5 ANCC融合架构图

该架构简化了ACC和MLC之间的业务流，提高了数据传输的准确性和时效性。车站SC通过各线路数据汇聚节点接入ANCC系统，实现数据的上传下发功能，达到各线路之间、各线路与ANCC系统之间网络相对隔离的目标，在安全方面各自责任界面无相互交叉。

3　郑州AFC系统顶层规划建设的详细设计

郑州市轨道交通自动售检票线网管理中心系统（ANCC）采用基于云架构的“双活”中心建设，在郑东控制中心建设主中心、郑西控制中心建设副中心，主副中心实现双活运行，从而确保业务连续不间断、数据不丢失。

3.1　云架构体系方案总体设计

本系统的建设，充分运用云计算、大数据等先进理念和技术，按照“集约高效、共享开放、安全可靠、按需服务”的原则，以“云网合一，云数联动”为架构，建成ANCC云平台，实现郑州轨道AFC系统基础设施共建共用、信息系统整体部署、数据资源汇聚共享、业务应用有效协同。通过合理规划、小步快跑的方式，在实现建设集约化、信息共享化、服务标准化、效益最大化的同时，满足郑州轨道交通各部门、用户IT基础设施的应用需求。同时建设业务系统所需的统一的资源池和统一的管理运营运维支撑平台。

3.2 ANCC系统主副中心网络方案设计

ANCC系统的网络方案设计本着基于郑州市轨道交通ANCC项目的业务需求，充分满足了安全要求，同时网络的设计与建设遵循以下主要原则：

（1）适用性；

（2）标准化；

（3）系统的可用性；

（4）稳定可靠性；

（5）可管理性；

（6）可扩展性；

（7）安全性；

（8）可维护性。

3.3　信息安全方案

ANCC系统按照满足国家安全需求的三级等保安全体系，建设全面安全保障系统。提供主机、应用、虚拟化、数据等层面的安全服务，保护重要数据的存储与传输安全，防止和防范数据被篡改，加强对重要敏感数据信息的保护，确保数据的机密性。

4　结束语

随着郑州市轨道交通线网规模的逐渐扩大，作为轨道交通运营管理的专业系统，线网AFC系统的顶层规划建设至关重要。本文在参考其他城市轨道交通自动售检票系统建设经验的基础之上，对郑州地铁AFC系统顶层规划建设的发展历程进行了总结分析，同时对顶层规划与方案设计进行了阐述，为后期建设工作的顺利开展和其他城市轨道交通自动售检票系统的建设提供参考。

作者简介

李亚军（1974-），男，河南郑州人，高级工程师，博士，现任郑州地铁集团有限公司党委委员、总经理助理，主要研究方向为通信与信息系统。

参考文献：

[1] 丁树奎. 北京轨道交通AFC多线共用线路中心应用研究[J]. 科技通报, 2012, (12) : 176 – 178.

[2] 吕毅. 西安地铁线网AFC系统架构设计探讨[J]. 计算机应用, 2013,(7) :

[3] GB/T 22239-2019. 信息安全技术网络安全等级保护基本要求[S]

摘自《自动化博览》2020年12月刊