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主要参考文献
轨道交通AFC系统概述
摘要：
近年来,轨道交通凭借其节能、环保等优势逐渐成为了城市交通运输的主力。
而自动售检票系统（AutoFareCollectionSystem）（简称AFC系统）则是轨道交通的一个重要组成部分,它是轨道交通和轨道交通乘客之间交互的窗口。
本文首先分析了国内外轨道交通AFC系统发展历程和关键技术研究现状,并对AFC系统的系统结构、关键技术及发展趋势进行了分析，得出我国轨道交通AFC系统的国产化发展方向。
轨道交通，AFC，管理系统
随着城市化进程的加速，城市人口暴增，城市交通压力越来越严重。
中国各大城市都在想方设法解决这方面的问题，其中就投入了大量人力物力财力进行城市轨道交通的建设，因此城市轨道交通智能化和信息化的发展空间巨大。
自动售检票（AutomaticFareCollection,AFC）系统作为轨道交通智能化设备的重要组成部分，其信息化建设一直备受重视。
自动售检票系统（AFC）是基于计算机、通信、网络和自动控制等技术，实现轨道交通售票、检票、计费、收费、统计、清分和管理等全过程的自动化系统。
本文通过对该课题的研究，主要阅读学位论文、期刊文献和技术标准等参考文献，其中，国内参考文献12篇，国外参考文献4篇。
通过文献阅读、整理和分析，重点研究AFC的发展现状和关键技术的研究和应用，并指出AFC未来发展的趋势，从而体现出AFC系统在轨道交通发展中的重要作用。
二、AFC系统国内外研究现状与发展趋势
1、国外研究现状
国外的AFC系统出现于20世纪70年代，当时的AFC系统采用磁卡票方式，票据的检验以磁读写、直观打孔为主。
分为两种：
系统包含自动进票装置并自动读取车票信息的设备，但是由于机械设备需要大量的维护导致了系统造价非常昂贵；
不包含自动进票装置的AFC系统，需要乘客把车票放进读票系统中，维护费用降低，但是对初次使用该设备的乘客造成了很大的不便。
20世纪90年代，出现了以非接触式IC卡为车票介质的AFC系统，如在韩国汉城、法国巴黎、澳大利亚悉尼、日本东京、新加坡等地，系统在安全性、可靠性、读写速度等方面具有很大优势。
目前在国外经济比较发达城市，轨道交通己经发展到比较先进的技术水平，并普遍应用到了AFC系统，且AFC的技术开发和系统集成已经比较成熟，比较有代表性的AFC生产研发公司有日本信号、欧姆龙、东芝；
韩国三星、KDG、LG；
美国CUBIC、GFI；
澳大利亚ERG等。
AFC是集光机电于一体的系统集成项目，从自动贩售的概念中孕育发展并独立成为一套整体的机制。
计算机（包含底层与应用）、工业控制、电子与微电子、光电学、钣金加工与材料工程、材料力学、芯片学、人机交互、人体工程、工业设计等行业学科共同组成了AFC的脉搏，引领着这一领域的变革。
随着ARM技术的发展和应用，早期AFC由以色列Msystem研发的控制单元、IO单元等逐渐被替代；
随着人体工程学的发展，三辊闸逐渐被拍打门、剪式门、速通门替换；
随着人机交互学与操作系统图形化的发展，TVM售票从按钮化向UI界面化转变，并逐渐关注UCD（UserCenteredDesign）和UE（UserExperience）。
AFC属于IT（两个IT都是：
信息技术、互联网技术），但并非是传统意义上的ICP和ISP，其实，在物联网的概念诞生之前，AFC就是将光机电一体化设备与互联网进行整合应用的系统。
2、国内研究现状
我国的轨道交通建设和发展虽然已有一百多年的历史，但AFC产业起步比较晚。
2000年前后我国开始引入AFC概念，最初车站的自动售检票设备，国内企业还不能生产，基本上是来自国外。
近年来随着线网的形成和发展、轨道交通资源的大量投入，为弥补AFC系统开发能力不足的缺陷，国内开发相关系统的集成商和设备厂家应主动寻找合作机会，通过聘请国际上经验丰富的自动售检票系统设计专家，参与和指导AFC系统软件设计，在经历了国内组装、部件供应、合作开发等阶段之后,逐步建立起了实用、全面、严谨、高效的程序库，AFC系统向国产化方向发展。
同时，我国政府一直号召优先使用国产轨道交通设备，提高国产比率，国家在AFC招标中要求AFC设备产品的国产化率不得低于70％。
在多方的共同努力下，我国AFC系统国产化工作有了突破性的进展，取得了令人瞩目的成果，从而大大降低了项目建设投资和系统运营成本，本土的企业也得到了迅速的发展，为我国城市轨道交通的良性发展奠定了坚实的基础。
目前国内AFC系统厂家主要在上海和深圳，如上海邮通、上海华铭、上海华鸿及深圳现代等。
国内AFC的研究主要集中在产品外观、检票机类别、票据形式上。
产品外观从最初的以满足功能即可，外观无特别要求，逐渐发展为流线型设计，普通钣金加工壳体过度到不锈钢拉丝壳体，不锈钢材质从1mm发展为1.5mm,2mm,2.5mm等；
检票机外观从三辊闸，发展为拍打门、速通门、到目前以剪式门为主流；
票据历经一维条码（热转印、热升华表面）、磁介质票（热敏打印）、二维条码、非接触卡（RFID\RFIC）等。
在此基础上，国内AFC的软件开发和系统集成的研发能力也逐步加强，与国外先进的AFC系统厂家设计开发的产品，在系统功能实现、稳定性和可靠性方面具有相当强的竞争力。
3、AFC系统的结构层次
AFC系统是由售票、检票等终端设备及计算机管理、统计、控制、应用软件组成的，它涉及光、机、电、磁、计算机、无线通讯等专业领域，特别强调技术的综合性。
AFC系统的结构层次共分为车票、车站终端设备、车站计算机系统、线路中央计算机系统、清分系统五个层次。
层次结构是按照全封闭的运行方式,以计程收费模式为基础,采用非接触式IC卡为车票介质的组成原则,根据各层次设备和子系统各自的功能、管理职能和所处的位置进行划分的。
第一层：
车票,是乘客所持的车费支付媒介,包括储值卡和单程票二种类型，主要研究其物理特性、电气特性、应用文件组织以及安全机制等；
第二层：
车站终端设备,安装在各车站的站厅,直接为乘客提供售检票服务的设备,包括车站终端设备及其运营管理;
第三层：
车站计算机系统,其主要功能是对第二层车站终端设备进行状态监控、以及收集本站产生的交易和审计数据；
第四层：
线路中央计算机系统,其主要功能是收集本线路AFC系统产生的交易和审计数据,并将此数据传送给城市轨道交通清分系统,以及与其进行对帐；
第五层：
清分系统,其主要功能是统一城市轨道交通AFC系统内部的各种运行参数、收集城市轨道交通AFC系统产生的交易和审计数据并进行数据清分和对帐、同时负责连接城市轨道交通AFC系统和城市一卡通清分系统。
目前的AFC系统根据功能划分为三个子系统。
其中，业务处理子系统用于实现整个AFC系统的业务功能；
系统处理子系统实现对整个系统的自身监控和维护功能，以提高系统的可维护性；
数据处理子系统根据系统与不同的外部系统的通信特点实现不同的通信接口的数据处理。
4、AFC的关键技术
AFC的关键技术主要集中在以下四个方面：
（1）银行交易安全技术
自动售票机在支付票款环节与银行系统发生交易，主要交易类型有购票消费、余额查询、统计结算、冲正、撤销和退票。
交易过程中涉及到设备、网络和信息3个方面的安全问题。
自动售票机与银行交易有直接关系的设备是读卡器和密码键盘，读卡器读取银行卡内的账户信息，密码键盘获取购票人输入的用户密码。
账户信息和用户密码是密文，为保证账户信息的绝对安全，采取即取即发的方式通过网络直接传输到银行接口服务器，而不在自动售票机的硬盘上留痕。
在自动售票系统与银行系统之间设置防火墙，配置安全策略，使物理网络连接构建在安全环境中。
两系统之间采用银行标准8583传输协议传输信息。
该协议使用比特图的概念，对每个数据元在控制字段或比特图中分配一个位置标记，表明该位置的数据存在与否。
通过与银行协商达成双方可识别的专有数据元格式，以此保证传输信息的安全。
（2）人机界面控制技术
自动售票机作为旅客自助服务设备，为购票人提供简明、清晰的用户界面是首要问题。
用户界面主要有购票信息、操作按钮和操作提示信息。
购票信息包括车站、车次、日期等，操作按钮包括车站、车次、日期、席位、支付方式等选择按钮，操作提示信息包括正常提示和异常情况下的提示等，通过合理的色彩搭配和图形化显示，有机地组合各类信息，使旅客操作尽可能少的按钮就能完成购票过程。
不同的用户对界面有不同的喜好，在程序设计时通过命令接口方式保持用户界面GUI层与业务处理的独立性，实现用户界面的灵活定制。
（3）通用硬件接口技术
在自动售票机上完成一次购票流程，自动购票程序需要对机内的十多个部件实现有效控制，但不同厂家提供的自动售票机控制部件的动作方式不同。
为了保持自动购票程序的稳定性，在软件架构时设计硬件控制层，将业务逻辑与硬件控制隔离，保持二者的灵活性，适应多厂家自动售票机供货的要求。
在设计硬件控制层时考虑同一设备不同品牌的差异，如现金识别器，可按命令集提供接口，或按指令集提供接口，通过包封装技术，使自动售票软件在硬件控制层对这种差异性提供支持。
自动售票机硬件控制层主要提供现金识别设备接口包、纸币找零设备接口包、硬币找零设备接口包、银行卡读卡器与密码键盘接口包、制票机接口包、其他辅助设备接口包等硬件接口封装包。
（4）事务一致性处理技术
事务一致性处理技术主要解决两方面的问题，一是自动售票机、应用服务器和客票系统核心数据库之间的事务一致性；
二是在网络中断、电源中断、硬件异常故障等情况下购票信息、存根信息和日志信息等一致性的处理问题。
对于第一类问题，通过在事务之间建立唯一的流水号，明确不同设备上同一事务信息的对应关系。
当第二类问题发生，造成不同设备上事务脱节时，利用资源检查修复功能，完成对不一致事务的检查和修复，主要检查网络常连接和数据库常连接，主要修复夭折事务和垃圾内存。
5、AFC系统建设的原则
随着轨道交通的不断普及，线网中各种系统将越来越多的与AFC系统进行联系和交互，软硬件的维保工作量加大，技术难度也会提高，因此AFC系统的发展工作重心将逐步转移到获得最高效率和最佳质量的维护方式。
因此在系统建设时应把握以下4个方面原则
（1）系统的安全性应放在首位
在系统设计时,必须把系统安全放在首位,建立一套严格的安全管理体系,制定一系列规范要求,从防范对卡的攻击、健全密钥管理体系、强化设备及网络安全等方面着手,全面保证系统的安全。
密钥管理体系是系统安全的重要组成部分,由于系统对各运营商是开放的,要考虑各运营商的独立性和安全性,既保证密钥的高安全性,同时又要方便相关运营商的加盟,以保证系统合理健康地发展。
（2）基于线网确定AFC系统功能
AFC系统在整个线网中是一个功能统一的大系统,应该以路网而不是以单条线路来确定系统的功能需求,必须把确定线网的票务政策放在首位,以尽可能完善的票务政策作为系统功能需求制定的基础,这将决定系统的规模、应用和投资。
（3）维修管理方式的优化
随着线网的形成和发展,在AFC大系统中必然不断有不同公司的产品集成进来,AFC现场设备数量和品种会越来越多。
由于软件维护和硬件维护工作量大、技术难度高,要求有高素质的系统维护人员,因此应该将获得最佳质量和最高效率的维修方式作为线网AFC系统持续发展阶段的工作重点。
（4）按标准化建设新系统
AFC系统有关标准、规范的制定和完善,还需要进一步加强。
在项目建设时要保证系统的软、硬件技术标准一致,以有利于系统的扩展、更新和升级,使系统安全和产品质量建立在统一的技术标准平台上,资源共享,互连互通。
6、AFC系统的未来发展趋势
随着轨道交通建设步伐的加快以及相关技术的不断进步，AFC系统总的趋势是向标准化、简单化、集成化、提供决策分析依据等方向发展。
（1）标准化
AFC系统直接面向旅客，人机操作界面的风格、设备界面的布局、提供给旅客的功能等将影响旅客对自动售票机和自动检票机的使用，因此，AFC系统的标准化宜早不宜迟，包括操作界面的标准、系统接口的标准、设备的标准等，有利于AFC设备的采购，有利于规范旅客的操作习惯。
（2）简单化
AFC系统是铁路部门为适应快节奏的社会生活提供给旅客的一种简便的购票和进出站通行工具，操作越简单、购票步骤越精简、检票过程越方便，越能体现AFC系统的优势，从而方便旅客乘坐火车出行，简化客运车站的客流组织。
（3）集成化
客运专线路网的形成，使自动售检票系统规模越来越大，同时，综合性车站的发展趋势使得多种交通运输方式之间的关系越来越密切，互相兼容、联程优惠、跨系统结算等必然造成各种交通系统的集成度越来越高。
建立统一、标准、跨平台、跨系统的自动售检票系统应用平台是未来自动售检票系统发展的必然方向。
（4）提供决策分析依据
提高信息利用率、增强系统的决策分析能力是AFC系统的发展方向之一,应强化系统的整理分析原始数据和信息的能力,把票务系统与线网的信息管理系统相结合,找出票务收益规律,为城市公共交通服务和管理提供及时、准确的决策分析意见,促进交通市场的营销推广。
总之，随着AFC各项技术的发展和铁路自动售检票系统的推广应用，对管理的支撑作用也将越来越大。
综合国内外AFC系统发展历程和研究现状，结合我国轨道交通快速发展的需求，城市轨道交通AFC系统国产化是用户和系统集成商共同关注的问题，同时也是国内AFC设备厂家研发创新的方向。
纵观我国目前的轨道交通AFC市场,系统设备的国产化正逐步推进,国际知名的专业厂家为获得中国市场的更大份额,纷纷与国内厂家联手,在中国制造高品质的AFC现场设备,一些核心部件也逐步实现国产化,形势非常喜人。
与此同时,也应该清醒地看到,国内目前还没有非常成熟的城市轨道交通AFC系统软件开发商,原因在于系统开发商必须具备丰富的票务管理经验并将其融入到程序设计中,而不是简单地按用户的需求进行编程。
目前,国外的专业厂家对软件设计并没有开放,导致用户在项目的维护和升级方面对其依赖性很强,而国内厂家也暂时无法给予很有效的帮助。
鉴于以上情况,国内的AFC设备厂家和系统集成商应大力推进AFC系统国产化，设计和开发拥有自主知识产权的AFC系统，为我国轨道交通信息化建设的健康快速发展做出应有的贡献。
[1]潘颖芳．城市轨道交通AFC系统体系结构分析与研究[J].信息技术，2012（02）:
174-176
[2]刘京西,高洪波.北京市轨道交通自动售检票系统的设计及实现[J].铁路计算机应用,2011（11）:
63-65+68
[3]陈康.城市轨道交通自动售检票系统的分析与设计[M].北京邮电大学,软件工程,2011
[4]GJJ/T162-2011.城市轨道交通自动售检票系统检测技术规程[S].中国建设工业出版社，2011
[5]李景虎.轨道交通车站AFC设备运维数据在维护中的应用研究[J].科技传播,2012（03）:
145-146
[6]叶飞.地铁自动售票机中票务系统的设计与开发[M].南京理工大学,机械电子工程,2011
[7]陈安.AFC系统设备维护管理流程制定与创新[J]．机电工程技术,2012（06）:
179-182
[8]周元军.轨交线路AFC运维管理系统的设计与实现[M].东华大学,计算机应用技术,2011
[9]陈鹏辉.城市轨道交通自动售检票系统的现状与发展趋势[J].城市轨道交通研究,2009（05）:
15-17
[10]马丽兰.城市轨道交通自动售检票系统方案及国产化问题探究[J].铁路通信信号工程技术,2009（06）
[11]潘颖芳.城市轨道交通地铁自动售检票（AFC）系统[J].江苏科技信息，2010（06）
[12]AndreuPereIsern-Deya,ArnauVives-Guasch,MaciaMut-Puigserver.ASecureAutomaticFareCollectionSystemforTime-BasedorDistance-BasedServiceswithRevocableAnonymityforUsers[J].TheComputerJournal,2012[13]Anonymous.CubicchosenbyChicagoTransitAuthorityforopen-standardsautomaticfarecollection[J].RailwayAge,2011,212
[14]ArnauVives-GuaschJordiCastellà
-Roca,M.MagdalenaPayeras-Capellaetal.Anelectronicandsecureautomaticfarecollectionsystemwithrevocableanonymityforusers[J].MoMM'
10:
Proceedingsofthe8thInternationalConferenceonAdvancesinMobileComputingandMultimedia,2010
[15]MarkAbkowitz,MaryK.Driscoll.Automaticfarecollectionintransit:
asynthesisofcurrentpractice.[J].TransportReviews7
（1）:
53-63
[16]AkioShiibashi,NaokiMizoguchi,KinjiMori.High-speedprocessinginwired-and-wirelessintegratedautonomousdecentralizedsystemanditsapplicationtoICcardticketsystem.[J].InnovationsinSystemsandSoftwareEngineering,2006
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