序言
      從1863年倫敦建設(shè)第一條地鐵開(kāi)始，軌道交通以其安全、舒適、快捷的突出優(yōu)勢(shì)，得到越來(lái)越多城市的歡迎。截至2008年底，國(guó)內(nèi)已有10座城市建成運(yùn)營(yíng)30條城市軌道交通線路，運(yùn)營(yíng)里程已達(dá)813.7公里。目前城市軌道交通發(fā)展最快的京、滬、穗三地的運(yùn)營(yíng)里程都已突破百公里，其中運(yùn)營(yíng)里程最長(zhǎng)的上海已達(dá)235公里左右，北京達(dá)198公里，廣州則超過(guò)117公里。現(xiàn)在，全國(guó)有30多個(gè)城市在建和擬建軌道交通，軌道交通已經(jīng)不但成為解決交通擁擠難題、改善城市環(huán)境、構(gòu)造立體交通網(wǎng)絡(luò)的最佳方案，同時(shí)也成為解決國(guó)內(nèi)就業(yè)、提供經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的新方向。
      軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）以軌道交通售票、檢票、計(jì)費(fèi)、收費(fèi)、統(tǒng)計(jì)、清分、管理等全過(guò)程的自動(dòng)處理為目標(biāo)，對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)公司而言，提高了地鐵系統(tǒng)的運(yùn)行效率和效益；對(duì)乘客而言，則避免了排隊(duì)購(gòu)票，“找零”、人工檢票的繁瑣，出人地鐵更加快捷方便。AFC系統(tǒng)是軌道交通最基本、最重要的系統(tǒng)之一，也是國(guó)家重點(diǎn)要解決的三個(gè)國(guó)產(chǎn)化系統(tǒng)之一。

摘要
      在人與人的相處中，最重要的事情就是溝通。只有溝通順暢，才能保證高效。而在任何一個(gè)復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)中，最重要的就是通訊，保證了通訊才能保障系統(tǒng)的有效運(yùn)行。AFC車(chē)站網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了從串口總線到商用以太網(wǎng)，最后走到工業(yè)以太網(wǎng)。MOXA作為國(guó)內(nèi)及世界知名的工業(yè)通訊產(chǎn)品制造商伴隨著AFC網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)走到了今天。所有的設(shè)計(jì)，均以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)了與客戶的雙贏。

一、AFC系統(tǒng)的組成及通常設(shè)備接口
      AFC系統(tǒng)按照層次可分為：綜合中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、線路中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、車(chē)站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、車(chē)站終端設(shè)備SLE、車(chē)票卡等。
      按照功能可分為：面向乘客系統(tǒng)、面向地鐵管理系統(tǒng)。
     面向乘客系統(tǒng)中的設(shè)備可分為：票卡、自動(dòng)充值機(jī)、自動(dòng)售票機(jī)、自動(dòng)驗(yàn)票機(jī)、頂棚導(dǎo)向標(biāo)志、閘機(jī)等。
     面向地鐵管理系統(tǒng)中的設(shè)備可分為：服務(wù)器、編碼分揀機(jī)、UPS、打印機(jī)、計(jì)算機(jī)工作站、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)等。
     面向乘客系統(tǒng)中，需要把紙幣模塊、硬幣模塊、單程票發(fā)售、讀卡器、LCD顯示屏、頂棚導(dǎo)向標(biāo)志等設(shè)備綜合有機(jī)的結(jié)合在一起。
     所有的這些模塊提供的接口一般是：RS-232/RS-485串口、USB 、VGA、 10/100Mbps網(wǎng)口、DI/DO。

二、AFC監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)核心——嵌入式電腦

  AFC現(xiàn)場(chǎng)控制的核心思想就是將所有縱向及橫向的系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，通過(guò)算法分析，最終實(shí)現(xiàn)最人性化的自動(dòng)控制。而所有這一切的核心就是嵌入式電腦。各個(gè)在閘機(jī)、TVM、BOM中的嵌入式電腦負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備的信息，處理后存儲(chǔ)本地票卡金額并傳給車(chē)站控制室，繼而傳遞給清分中心，而線路中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制命令則發(fā)給嵌入式電腦，再由嵌入式電腦直接控制相應(yīng)設(shè)備。平均20個(gè)左右車(chē)站需要購(gòu)買(mǎi)含有嵌入式電腦的TVM、閘機(jī)等接近900臺(tái)的設(shè)備。而且，在本地控制中心與嵌入式電腦通訊中斷的情況下，嵌入式電腦仍然具備獨(dú)立控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的能力。由此可見(jiàn)，嵌入式電腦是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的核心所在，因此它應(yīng)是高效且高度可靠。但目前大多數(shù)的TVM、BOM制造商為了降低成本，多使用裸露的單板電腦作為系統(tǒng)的核心控制部分，這些由飛線、風(fēng)扇、PC104模塊拼湊而成的產(chǎn)品，在4年左右的周期就會(huì)頻繁的發(fā)生故障。

 
     針對(duì)這種情況，MOXA 做出AFC設(shè)計(jì)專有嵌入式電腦——V2400系列產(chǎn)品，來(lái)解決當(dāng)前的問(wèn)題。
 

AFC專有的嵌入式電腦，應(yīng)該符合以下的特點(diǎn)：
1、產(chǎn)品應(yīng)為一體化金屬密閉外殼設(shè)計(jì)，以抗灰塵和防止電磁干擾。
2、產(chǎn)品應(yīng)為無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)，并采用鋁合金等外殼來(lái)進(jìn)行導(dǎo)熱。
3、產(chǎn)品應(yīng)為低功耗設(shè)計(jì)，以防止過(guò)熱宕機(jī)。
4、產(chǎn)品應(yīng)具有足夠的DI/DO、模塊化的串口、USB口、網(wǎng)口、顯示口。
5、產(chǎn)品內(nèi)部PCB板應(yīng)為高集成化設(shè)計(jì)，不應(yīng)具有飛線及非必要擴(kuò)展槽。

三、AFC監(jiān)控傳輸通路——工業(yè)以太網(wǎng)

 
     除了在閘機(jī)TVM這些設(shè)備內(nèi)部的嵌入式電腦本身必須具備高性能以外，貫穿于整個(gè)系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)則是保證嵌入式電腦成為控制核心的關(guān)鍵。隨著地鐵建設(shè)技術(shù)的不斷完善，2-3條線路的換乘車(chē)站已經(jīng)越來(lái)越多，換乘站內(nèi)的TVM、BOM、閘機(jī)等設(shè)備隨著人流量的增加也越來(lái)越多，設(shè)備內(nèi)部的嵌入式電腦就越來(lái)越多，這就意味著網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)在不斷增加。通訊網(wǎng)絡(luò)不僅要具有較高的通訊速率以保證大量數(shù)據(jù)的有效傳輸，還必須具有容錯(cuò)的能力以提高通訊的可靠性，即網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)故障時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)自恢復(fù)，同時(shí)，構(gòu)成通訊網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備必須滿足工業(yè)級(jí)要求，以適應(yīng)隧道內(nèi)苛刻的工作環(huán)境。

 
     工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備，主要應(yīng)用在車(chē)站現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，車(chē)站控制室網(wǎng)絡(luò)及線路中心網(wǎng)絡(luò)中。一般車(chē)站現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)需要的是2層工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備，而車(chē)站控制室網(wǎng)絡(luò)及線路中心網(wǎng)絡(luò)因?yàn)樾枰綦x一些網(wǎng)段的通訊，需要的是3層以太網(wǎng)設(shè)備。
     傳統(tǒng)的2層工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，在AFC系統(tǒng)的使用中遇到的問(wèn)題有兩種。一、傳統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)一般是24V直流電對(duì)其進(jìn)行供電。但AFC現(xiàn)場(chǎng)UPS接來(lái)的電源是220V交流電，普通交換機(jī)必須配備電源適配器才能進(jìn)行工作，而電源適配器增加了故障的節(jié)點(diǎn)。而非原廠電源適配器的不穩(wěn)定工作，也容易造成數(shù)據(jù)的丟失。二、普通現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)主要考慮的是抗電磁，而灰塵及振動(dòng)是一個(gè)通常被人忽略的問(wèn)題點(diǎn)，利用RJ45水晶頭來(lái)連接交換機(jī)設(shè)備，往往會(huì)因?yàn)?年后灰塵的問(wèn)題造成接觸不良，從而造成數(shù)據(jù)的丟失。
     MOXA貼合AFC運(yùn)營(yíng)，設(shè)計(jì)制造了TN-5508/5516等系列產(chǎn)品來(lái)解決上述問(wèn)題。

     MOXA建議在預(yù)算良好的情況下，應(yīng)使用AFC專用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，這樣可以獲得更好的免維護(hù)性。

 
AFC專業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)2層工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，應(yīng)至少符合以下特點(diǎn)：
1、產(chǎn)品為220V交流電直接輸入，不使用外接電源適配器
2、產(chǎn)品為IP54高防護(hù)等級(jí)防止灰塵侵入
3、產(chǎn)品為M12接頭接線，不使用RJ45接口
4、產(chǎn)品具備自動(dòng)備份配置器，讓網(wǎng)管成為流程，而并非是技能。

     而在車(chē)站控制室網(wǎng)絡(luò)及線路中心網(wǎng)絡(luò)使用的3層以太網(wǎng)交換機(jī)，未使用工業(yè)以太網(wǎng)，而使用商用以太網(wǎng)產(chǎn)品，通常面臨3種情況。第一，在使用商用以太網(wǎng)產(chǎn)品后，集成商面臨的最大的問(wèn)題是，如何在一個(gè)線路中心的網(wǎng)管工作站有效的管理2套廠家的產(chǎn)品。第二，業(yè)主面臨的最大問(wèn)題是，在備品備件上的復(fù)雜性及重復(fù)投資。第三，當(dāng)業(yè)主面臨商用3層以太網(wǎng)交換機(jī)風(fēng)扇壞掉的情況下，根本無(wú)法采購(gòu)備品備件，只有面臨夏天來(lái)臨時(shí)頻繁的宕機(jī)和領(lǐng)導(dǎo)的責(zé)罵。第四，商用3層以太網(wǎng)交換機(jī)根本無(wú)法對(duì)抗那些地鐵電力機(jī)車(chē)產(chǎn)生的看不見(jiàn)的電磁干擾。
     MOXA貼合AFC運(yùn)營(yíng)，設(shè)計(jì)制造了PT-7828等系列三層工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品來(lái)解決上述問(wèn)題。
MOXA建議，在車(chē)站控制室網(wǎng)絡(luò)及線路中心網(wǎng)絡(luò)應(yīng)與車(chē)站現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)采用統(tǒng)一品牌的交換機(jī)產(chǎn)品，這些3層工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，應(yīng)至少符合以下特點(diǎn)：
1、產(chǎn)品應(yīng)符合EN50121-3標(biāo)準(zhǔn)，具有鐵道電磁兼容耐受性。
2、產(chǎn)品應(yīng)為220V交流電直接輸入，不使用外接電源適配器
3、產(chǎn)品應(yīng)為無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)。
4、產(chǎn)品具備自動(dòng)備份配置器，讓網(wǎng)管成為流程，而并非是技能。

四、AFC頂棚導(dǎo)向標(biāo)志布線優(yōu)化——主動(dòng)式以太網(wǎng)I/O
     地鐵車(chē)站內(nèi)導(dǎo)向標(biāo)識(shí)系統(tǒng)主要功能是引導(dǎo)乘客安全、順利及迅速地完成整個(gè)車(chē)站的旅程，避免乘客滯留在車(chē)站內(nèi)引起擁塞。在緊急疏散時(shí)，導(dǎo)向標(biāo)識(shí)必須能清晰地引導(dǎo)乘客順利地離開(kāi)危險(xiǎn)區(qū)域及車(chē)站。

國(guó)內(nèi)有的地鐵比如北京地鐵，就把閘機(jī)上方的頂棚導(dǎo)向標(biāo)志，劃分為AFC專業(yè)的范圍內(nèi)。

 
     這些頂棚導(dǎo)向標(biāo)志，對(duì)外的接口一般是DI/DO來(lái)控制，通常是用硬接線直接連接至閘機(jī)控制器上面。
     這樣的方式有它的優(yōu)點(diǎn)：就是嵌入式電腦程序編制可以比較簡(jiǎn)單。但也有其弊端：在客流量有變化后，或者是新?lián)Q乘站開(kāi)通后，當(dāng)業(yè)主希望根據(jù)更改閘機(jī)的位置的時(shí)候，就得重新來(lái)布線，多而繁雜的線是大部分的工程上不愿意看到的。
     在以前，現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)是串口通訊的情況下，改變舊有的架構(gòu)非常困難。當(dāng)以太網(wǎng)技術(shù)廣泛應(yīng)用在AFC系統(tǒng)中后，我們?cè)趦H僅添加一枚主動(dòng)以太網(wǎng)的I/O，就解決了布線的困難。讓以往的多根硬接線從天到地，變成了一條網(wǎng)線聯(lián)通天地。

 
     MOXA貼合AFC運(yùn)營(yíng)，設(shè)計(jì)制造了E2212遠(yuǎn)程主動(dòng)式以太網(wǎng)I/O產(chǎn)品來(lái)解決上述問(wèn)題。

 
MOXA建議，頂棚導(dǎo)向標(biāo)志控制I/O，應(yīng)至少符合以下特點(diǎn)：
1、產(chǎn)品為軟件選擇I/O通道類(lèi)型
2、產(chǎn)品為支持PNP或NPN類(lèi)型的傳感器
3、產(chǎn)品為通過(guò)TCP/UDP/E-mail/SNMP trap立即報(bào)告事件
4、產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)本地控制并發(fā)送消息

結(jié)語(yǔ)：
     AFC車(chē)站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)選用單環(huán)網(wǎng)M12接頭高防護(hù)等級(jí)的工業(yè)以太網(wǎng)方案即使單個(gè)節(jié)點(diǎn)之間出現(xiàn)故障,也不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，從而大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外，使用高性能的嵌入式電腦是提升整個(gè)AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。頂棚導(dǎo)向標(biāo)志采用主動(dòng)式以太網(wǎng)遠(yuǎn)程I/O后安裝調(diào)試更加的方便，尤其是為現(xiàn)場(chǎng)布線提供了更加便捷的方式。〔
     工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)入AFC系統(tǒng)后，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)具有了較高的性價(jià)比。