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城市动脉的“指挥官”——记北京市轨道交通指挥中心检测中心主任张莉

2021-04-07 09:22:53 来源:中国交通新闻网 作者:刘怡伸

迎着清晨的阳光,上班的人们走进地铁站,打开手机App,扫码过闸乘车,方便又省时。作为首都的交通动脉,北京轨道交通总里程达727公里、日均客运量约1000万人次,成为最受欢迎、最可信赖的交通出行方式。

2008年6月9日,北京轨道交通正式全面启用地铁自动售检票系统(简称AFC系统),乘客可以全部实行刷卡乘车。时至今日,北京轨道交通AFC系统早已更新升级数次,支付方式更是与时俱进,智慧便捷。这背后,是无数默默奉献的工作人员,他们辛勤付出却又鲜为人知,他们用坚韧的精神、过硬的技术以及高度的责任心,不断打磨升级轨道交通系统。张莉正是其中一员。

北京市轨道交通指挥中心检测中心主任张莉

“这是AFC系统史上的奇迹”

张莉已经在北京市轨道交通指挥中心工作了13个年头,谈起工作中的故事,她依然兴致不减,甚至还幽默地调侃:“感觉自己这些年,每年都过得很艰辛啊。”

2014年,北京轨道交通票制票价改革,由原先的2元单一票制调整为计程票制票价。“对于北京轨道交通AFC系统,这是一次工程量很大的改造。”彼时,张莉和她带领的团队面对着艰巨的任务——AFC系统改造方案设计、关键功能研发、技术检测、现场施工管理、系统导切组织等核心工作。

紧迫的任务——要在短短的8个月内,对北京轨道交通全路网1.4万余套设备进行改造,修改12家集成商的56个软件,更换2000余台设备的核心部件,而这些工作都必须在不间断运营的条件下完成。

沟通的障碍——对接某条线路的系统改造工作时,相应国外厂商并不积极配合,甚至没有派人前来北京现场支持,团队只好采取远程文字翻译的方式与其沟通。几经波折,进度仍然堪忧。“实在是没办法,我们直接帮着厂商改代码,把编好的代码直接发送过去,厂商嵌入他们的软件系统内运行就可以了。”张莉说。

技术的桎梏——某家国外厂商坚持认定,闸机票卡处理时间没有问题,拒绝整改。因此,张莉只能带着团队把射频分析仪连接到闸机上,从每次刷卡的波形中,像破解密电码一样分析厂商的软件逻辑。“经过上千个样品的分析,我们找到了一个200毫秒的波形异常中断。国外厂商在确凿的技术证据面前,不得不承认其软件有缺欠。问题修改后,闸机票卡处理缩短了近一半的时间!”张莉说。

行业的质疑——当听到张莉及其团队提出的“一夜导切方案”之后,许多专家连连摇头说:“全世界都没有成功的先例,你们能行?”还有人说:“万一出现大范围故障,会影响北京的社会稳定。”

为了实现“一夜导切方案”,以张莉为首的团队坚持高强度、高标准工作,那段时间里团队所在办公室的灯经常彻夜不熄,最终十几个人共完成58996人时的工作量。

“我们解决了一个又一个难题,终于在2014年12月28日那天,实现了北京轨道交通AFC系统导切一次成功。”那一刻,仿佛还在眼前,张莉激动地说,“这是AFC系统史上的奇迹!”

2015年,张莉和她的团队又迎来了一次考验。基于地铁路网严峻的高峰客流形式,北京出台低峰出行票价优惠政策,利用票价杠杆“削峰填谷”平抑客流。“这次的改造量比2014年还多,风险也更高。”张莉说。

尽管如此,在低峰优惠具体规则尚且没有明确的情况下,张莉便提前精心设计了能够适应各种优惠规则的技术方案,组织完成了软件改造,保障乘客能够正常出行。

能担重任,更能创奇迹,在同事们眼中,跟着张莉干,就没有啃不下的“硬骨头”。

张莉(右一)和同事讨论工作

不想“受制于人” 我们自己干

“北京轨道交通刚开通AFC系统的时候,仅有一个简单的票卡标准,厂商在系统软硬件上干什么都随心所欲,我们半点主动权都没有,形成了对厂商的技术依赖。那时候如果有厂商退出了,维持正常运营都会出问题。”想起那时的内忧外患,张莉仍不能平静。

为了不再“受制于人”,张莉提出了北京轨道交通AFC系统一套技术标准、一个检测平台、统一应用软件的战略升级构想。

国内最全面、最详细的AFC系统技术标准,由张莉和她的伙伴们一手建立起来。建设多线共用线路中心,统一票卡读写器,编写终端设备的制造标准……在张莉的带领下,团队取得不菲成果。“硬件设备整机互换、模块互换、软件互换的机制到现在全世界也是北京独有。各个厂家的模块可以像电脑插入U盘一样兼容,打破了厂商的技术壁垒。”张莉自豪地说。

AFC系统专业检测中心填补了国内外空白。以张莉为首的团队夜以继日钻研探索,研发了大量新式检测装备,获得了23项软件著作权和11项专利。

“厂商从投标到安装、运营,必须将设备送来检测。”张莉介绍,检测中心的工作基本构成一个闭环。

首先是设置准入机制,只有厂商送来检测的设备符合北京轨道交通的标准规定,才可取得准入资格并进行投标。中标后,在新线建设的过程中,厂商需要先将生产样机送至检测中心,检测合格后才可以批量生产。正式安装前,检测中心增加全设备的扩大范围检测,在实验室内对设备进行逐台压力测试。运营期间,检测中心会对设备进行持续性的关注。为此,张莉带领团队建设了国内第一个AFC系统运营监管中心,实现了设备运行状态和技术状态实时汇集,构造了国内城市轨道交通技术装备的第一套数字孪生系统,创立了设备系统网络化管理的北京模式。

2015年开始,张莉带着团队自主研发北京轨道交通AFC系统软件。“想想那个时候,真的很辛苦。我们在现场去实施标准软件的时候,同事拍了好多照片,大家看了就觉得很心酸,偶尔还会忍不住掉眼泪。”张莉感慨。

在站点现场更新软件,时间紧,一切未知不可测。凌晨1时,地铁收车结账后,张莉开始在站点更新标准软件。凌晨4时,地铁开线,无论如何都要结束更新工作。如果更新顺利,万事皆顺;如果出现问题,张莉必须尽快分析问题,并找出解决方法。否则,就要在开线前回退设置。而回退,意味着当天的工作清零,努力全部白费。

“压力非常大,在那3个小时,只能成功,不能失败。如果不得不回退,心情就会不好,觉也睡不好。白天还要回归理智,分析究竟是哪里出了问题,然后半夜再去试。”谈及这段过往,张莉仍心有余悸。

最终,由张莉带领团队设计、国内首创的地铁AFC系统标准软件,攻克了硬件接口、统一框架、可靠性设计等技术难关,将每年新线车站自动售检票应用软件费用由原来的每站89万元降至每站10万元,平均每站费用降低近90%,为全国地铁网络化设备系统建设运营树立样板。

张莉带领团队逐个攻克难题

反复试错优化 监测客流精益求精

2020年,面对突如其来的新冠肺炎疫情,张莉主动放弃春节休假,和同事们自大年初一就投入到客流监测系统的研发工作中。

由于乘客在地铁路网是跨线流动,要实现客流精准监测难度极大。张莉介绍,乘客在各个站点进站之后,会对当天地铁路网的客流量产生勾连作用。比如,在地铁5号线天通苑站上车的人,其实会对其他线路造成客流影响。如果部分人是到惠新西街南口站换乘,那么客流量会分流到10号线;如果部分人继续往前,可能会在雍和宫站分流到2号线;再往前,可能会在磁器口站分流到7号线。

“我们怎么能保证,在5号线上车的人不会对10号线最大的断面流量区间造成影响呢?所以需要从第一个站上车的人开始,就去进行限制。”三言两语间,张莉大致介绍了其研发团队的核心任务,设计出一个算法模型,分析计算客流量,并根据满载率的要求,对车站工作人员进行限流提示。

说起来容易,做起来相当难。“疫情期间,客流量不稳定,历史数据和经验的参考意义不大。我们每天只能拿前一天、上周和上上周的数据进行推算,预测第二天的客流量可能会增长还是下降。”巧妇难为无米之炊,缺乏有力的数据支持,张莉带着团队一起反复试错,不断优化算法模型。

“每天都要算一遍,算出来一次大概要4个小时。情况太过特殊,我们没有这方面的经验,都是边学习,边快速实现功能。”张莉坦言,一开始存在预测不准确的问题,整个团队承担着巨大压力。如果客流监测结果与实际值出现较大偏差,将会直接影响列车满载率和站台客流密度,增加疫情传播风险。

“这种时候,我们就需要根据各种历史因素,上下左右地去进行比较,分析背后潜在的原因,然后再调试相关参数,修改算法模型。”张莉说。

2020年3月1日,路网数字化控流系统在运营企业全面启用。该系统依托路网精细化客流分析模型,由系统大数据分析还原、精细推演出乘客从进站、上车、乘车、下车的全过程旅行轨迹,按照设计好的满载率标准,算出每个车站的进站客流最大值,系统每2分钟就会更新一个“当前进站量”,一旦超过最大值,系统就会自动发出告警,为地铁车站及时采取限流措施提供了指导依据,在疫情防控期间发挥重要作用。

北京轨道交通的满载率几经调整。每次调整,张莉都需要带着团队重新计算,更改算法模型,使其适配新阶段的要求。

“真的好难,但我们都觉得,那是一段珍贵的时光。未来如果再有类似的情况发生,至少这是一个有力的参考,也算是一次磨练了。”尽管那时的困难,如同海浪似的,一波未平一波又起,向张莉和她的团队重重袭来,但乐观的她,总能及时自我调节,排解繁重的压力,再继续投入到工作中。

张莉(左一)了解数字化控流系统运行状况,以及路网各线客流情况

大处着眼小处着手 推动智能化转型

2018年4月29日起,北京轨道交通全路网实现刷二维码乘车,乘客只需下载注册“亿通行”应用,将二维码对准闸机上的相应装置,即可过闸乘车。

近年来,在张莉的推动下,北京轨道交通票务系统不断升级,满足乘客的个性化出行需求。“北京轨道交通全路网的AFC系统统一软件后,票务的更新换代速度也提上去了。不用像之前一样,想要满足乘客的需求,不得不跟国外厂商、集成商沟通。”顺应互联网发展趋势,张莉组织将互联网技术与传统自动售检票技术相结合,针对不同乘客的情况,推出定制化服务,并推进城市公共交通方式“一码通乘”。

面向经常坐地铁的乘客,北京轨道交通推出使用手机二维码乘车、充值和区段计次票服务;面向短期来京乘客,北京轨道交通推出“手机购票、车站取票乘车”、刷码购票、电子定期票服务;面向航空接驳地铁的乘客,北京轨道交通联合航空公司在大兴机场线推出“空轨联运”票务服务,实现地铁与民航的票务融合;面向大兴机场线乘坐商务车厢的乘客,北京轨道交通提供商务票服务,用实际行动践行了以人民为中心的发展理念。

同时,针对北京市地铁、公交、市郊铁路等不同交通方式间乘车二维码不互通的问题,张莉在反复研究论证的基础上,创造性提出了覆盖上述城市公共交通方式二维码互联互通的解决方案,攻克了异构平台的数据交换、不间断运营、服务同质化、乘客服务一体化等技术难关,于2020年5月实现了北京轨道交通、市郊铁路与地面公交的“一码通乘”,极大程度方便市民跨交通方式出行。

在此基础上,张莉又瞄向了不同城市间地铁乘车二维码的互联互通。作为国内仅有的两个轨道交通日均客运量超千万的超大型城市,北京与上海经济交往活跃、人员往来频繁,每天都有数十万人往返京沪,但由于两个城市间地铁乘车二维码未实现互联互通,乘客需专门下载当地地铁App,异地乘车较为不便。

为此,张莉坚持从大处着眼、小处着手,在保障票务安全的基础上,带领团队从技术层面提出SDK互嵌方式,实现了轨道交通乘车二维码的互联互通,两地市民无需单独下载App即可在异地刷码乘坐地铁。“今年,我们已经和天津实现了互联互通,之后还要和广州、重庆等城市联通。”张莉满怀期待地说。

“北京轨道交通AFC系统标准化,的确值得我们自豪骄傲。但我们也在想,总不能一直吃老本,还能发掘哪些智能化的东西?这也是我们的‘十四五’发展规划。”张莉介绍,她和团队一起深入思考地铁AFC系统智慧化发展方向,系统提出AFC系统智慧化转型的“智慧运行、智慧服务、智慧维修”三大目标,“全面数字化、控制集中化、设备标准化、建设智慧大脑”的四大任务,提出智能化架构、智能服务介质、AFC系统人工智能关键技术等18项攻关课题。

“在调研过程中,我发现互联网票务服务和一卡通手机NFC开通使用后,乘客不太购买纸质车票了,一些车站的部分自助票务设备利用率变低,存在一定资源浪费。”针对这一情况,张莉大胆突破,创新提出自动售检票系统设备集约利旧思路,将一些车站闲置的自动售检票设备,拆卸后安装在新开通的车站使用,并主持研究了北京轨道交通自动售检票系统设备服务能力配置模型。她根据不同站型,合理规划自助售票设备的配置数量和配置方式,在不降低服务质量的前提下,共节省建设资金5900万元左右。

张莉(右一)带领团队开展自助购票设备语音导航购票功能研发工作

□后记

韵味悠长自芬芳

原本是想在工作现场,与张莉面对面交谈,但由于张莉需要陪护生病住院的母亲,我们改为电话交流。好在信号顺畅,电话那头的她逻辑清晰,笑声爽朗。

“2014年在和国外厂商、集成商沟通软件改造的过程中,面临许多问题。我们就想啊,能不能自己做一套软件?”尽管张莉的语气平和,但我却在言语中深深感受到她对工作的满腔热情。

然而,现实中自主研发软件,比想象中的更难,她究竟是怎么挺过来的呢?

“说起来确实感触挺多的,我们这个团队,就有这个劲儿在,我们就要自己说了算,不想被牵着鼻子走。”张莉的言语中突然迸发出一股强大的能量,“是的,就是靠着这个劲儿,我们坚持下来了。我们在国内首创了一套软件,运行在不同厂家的硬件设备上。”

“为了抢时间、赶进度,我没日没夜地工作,顾不上照看孩子。”提起女儿,张莉的声音也跟着温柔起来,“也许是言传身教,她在实习工作时的那种认真,和我挺像的。”

北京轨道交通AFC系统发展,极大便利乘客出行。为此,我特意在地铁上采访了一位乘客:“自从可以刷二维码乘车,我再也不用担心自己忘性大发,出门忘了带卡,然后不得不排队买票。”在团结湖站下车的李先生说。

幕后工作者,如同开在角落的花,坚韧不拔,蓬勃生长,为世人带来韵味悠长的清香,为下一代树立精神层面的榜样。我想,以后每次刷码走过闸机时,我也会不禁想起这位人如茉莉的女士,她是北京轨道交通AFC系统的“指挥官”,她是张莉。

刘怡伸

本文图片由 北京轨道交通指挥中心 提供

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