軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)TVM的結(jié)構(gòu)及功能分析

馬 樂

(哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 哈爾濱 150001)

TVM(自動(dòng)售票機(jī))是AFC(自動(dòng)售檢票)系統(tǒng)終端設(shè)備的一種，安裝在非付費(fèi)區(qū)，主要實(shí)現(xiàn)乘客的自助購(gòu)買單程票并提供儲(chǔ)值卡充值的功能。近年來TVM在地鐵、輕軌、鐵路、高鐵等軌道交通行業(yè)有廣泛的應(yīng)用。本文著重對(duì)TVM設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)及各個(gè)主要模塊的功能、工作方式等進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

1 TVM設(shè)備的主要功能

軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)中自動(dòng)售票機(jī)的基本功能是，乘客通過自動(dòng)售票機(jī)進(jìn)行自助式操作，完成自動(dòng)售票。自助售票的過程包含選擇購(gòu)票、接收紙幣或硬幣現(xiàn)金、自動(dòng)出票、自動(dòng)找零以及打印購(gòu)票憑條等。其主要功能包括：

(1)通過觸摸屏或按鍵接受乘客的購(gòu)票選擇，并對(duì)乘客購(gòu)票給予提示與指導(dǎo)。

(2)接收乘客所付購(gòu)票資金(硬幣、紙幣、銀行卡等)并識(shí)別真?zhèn)巍?/p>

(3)自動(dòng)計(jì)算所付現(xiàn)金數(shù)量與購(gòu)票金額進(jìn)行比較并自動(dòng)找零。

(4)自動(dòng)發(fā)售多種不同面值的車票，并能一次交易發(fā)售多張車票。

(5)能用現(xiàn)金對(duì)儲(chǔ)值卡或一卡通車票進(jìn)行充值。

(6)自動(dòng)售票機(jī)發(fā)售的票種由線路中央計(jì)算機(jī)下載參數(shù)設(shè)置，車票的票值將根據(jù)旅程距離、時(shí)間和類型等因素決定，并由中央計(jì)算機(jī)下載參數(shù)控制。

(7)存儲(chǔ)、上傳交易信息，并對(duì)接收的現(xiàn)金進(jìn)行儲(chǔ)存。

(8)對(duì)自身故障進(jìn)行報(bào)警。

2 TVM的基本結(jié)構(gòu)

TVM主要由主控單元(MCU)、車票讀寫器、車票處理裝置、儲(chǔ)值票處理模塊、前面板、乘客顯示器、觸摸屏、運(yùn)營(yíng)狀態(tài)顯示器、維護(hù)面板、現(xiàn)金處理裝置、銀行卡密碼鍵盤、錢箱、票箱、單據(jù)打印機(jī)、外部維護(hù)單元接口、電源模塊、不間斷電源(UPS)、鍵盤、鼠標(biāo)、機(jī)箱等構(gòu)成。自動(dòng)售票機(jī)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 自動(dòng)售票機(jī)總體結(jié)構(gòu)

TVM(自動(dòng)售票機(jī))以主控單元為核心，輔以其他模塊。在設(shè)計(jì)上充分考慮了當(dāng)?shù)匚幕尘凹叭藱C(jī)工程學(xué)，在外觀設(shè)計(jì)上及人機(jī)界面設(shè)計(jì)上追求人性化，操作及維護(hù)上追求簡(jiǎn)便化，同時(shí)從設(shè)備安全角度上有防塵和防靜電設(shè)計(jì)。TVM的外殼與骨架一般采用304不銹鋼，能抵抗潮濕煙霧等惡劣天氣及外界環(huán)境對(duì)設(shè)備的影響。所有外露的邊角及外露表面的突出物應(yīng)采用圓弧光滑設(shè)計(jì)，保證了在乘客使用與站員維護(hù)過程中不產(chǎn)生劃傷。 整機(jī)可采用獨(dú)立式或嵌入墻體式安裝。

3 主要部件功能分析

3.1 主控單元(MCU)

MCU為TVM的控制核心，用來控制TVM中所有的其他零部件。目前一般采用嵌入式計(jì)算機(jī)或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可靠性高、功耗低，具有豐富的外部接口用以支持其他設(shè)備的聯(lián)接，保留部分接口以備今后擴(kuò)展使用。主控單元應(yīng)具有數(shù)據(jù)備份能力，并且可接外部存儲(chǔ)器。操作系統(tǒng)及應(yīng)用數(shù)據(jù)采用非易失性存儲(chǔ)器NVRAM、DOM、CF卡等存儲(chǔ)方式，在意外掉電的情況下，操作系統(tǒng)和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不丟失。應(yīng)支持DOS, Windows CE, Windows XP, Windows XP Embedded, Linux，VxWorks, QNX等實(shí)時(shí)性強(qiáng)的操作系統(tǒng)。平均故障間隔時(shí)間MTBF≥100 000h。

3.2 現(xiàn)金處理裝置

自動(dòng)售票機(jī)的現(xiàn)金處理設(shè)備按照功能分為兩類：現(xiàn)金識(shí)別設(shè)備和現(xiàn)金找零設(shè)備。按照現(xiàn)金的類型則可繼續(xù)細(xì)分為紙幣識(shí)別單元、硬幣識(shí)別單元、紙幣找零單元和硬幣找零單元?，F(xiàn)金處理設(shè)備是自動(dòng)售票機(jī)中最重要的單元，直接關(guān)系到資金安全。

(1)紙幣識(shí)別單元

紙幣識(shí)別單元主要負(fù)責(zé)接收乘客購(gòu)票所付紙幣現(xiàn)金，主要包括幾大組件：傳輸裝置、識(shí)別模塊、錢箱等。紙幣識(shí)別模塊一般可以識(shí)別5種以上紙幣。紙幣通過紙幣入口進(jìn)入，送入識(shí)別模塊，識(shí)別模塊對(duì)紙幣的面額、防偽標(biāo)示進(jìn)行識(shí)別，將識(shí)別后的合法紙幣送入暫存器，非法的紙幣或無法識(shí)別的紙幣將從紙幣入口退還。當(dāng)取消交易時(shí)，暫存器中的紙幣將由紙幣傳輸裝置傳送至紙幣入口退還。如確認(rèn)交易，暫存器內(nèi)紙幣將被送入紙幣錢箱。一般紙幣錢箱采用全封閉式雙重安全鎖結(jié)構(gòu)，保證現(xiàn)金安全。紙幣識(shí)別單元的主要技術(shù)指標(biāo)為紙幣識(shí)別率和識(shí)別速度。

(2)紙幣找零單元

紙幣找零單元提供固定面額的紙幣用于找零(例如5元、1元紙幣)，找零的固定面額紙幣存放于紙幣找零錢箱，運(yùn)營(yíng)前放入TVM機(jī)內(nèi)。一般情況下，如TVM機(jī)同時(shí)具備紙幣找零單元和硬幣找零單元，則優(yōu)先采用紙幣找零，即先紙幣、后硬幣的原則。

(3)硬幣識(shí)別單元與硬幣找零單元

硬幣識(shí)別單元可與硬幣找零單元聯(lián)合構(gòu)成硬幣處理裝置，以提高速度與效率。硬幣識(shí)別單元可接收中國(guó)境內(nèi)流通的1元硬幣，并具有鑒別假硬幣的功能。硬幣找零單元結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括循環(huán)找零機(jī)構(gòu)、硬幣錢箱、補(bǔ)充機(jī)構(gòu)等。循環(huán)找零的概念是，可以通過使用乘客新投入的硬幣對(duì)找零機(jī)構(gòu)的硬幣進(jìn)行補(bǔ)充，當(dāng)循環(huán)找零機(jī)構(gòu)中硬幣填滿時(shí)，新投入的硬幣將進(jìn)入硬幣錢箱。

3.3 車票處理裝置

車票處理裝置主要負(fù)責(zé)單程票的讀寫、傳送以及廢票的回收。車票處理裝置主要包括兩大組件：車票讀寫器和車票傳送裝置。車票處理裝置具體形式取決于車票材質(zhì)及外形，目前通常使用磁質(zhì)卡型車票、非接觸式IC卡中的籌碼型票(Token)和卡型票等為主。對(duì)于非接觸式IC卡，車票讀寫器一般集成了非接觸式IC卡讀寫芯片和SAM卡，具有對(duì)單程票的讀寫和安全認(rèn)證兩種主要功能。票卡傳送裝置一般由票卡輸出控制器、票卡傳送控制器和出票控制系統(tǒng)構(gòu)成，傳送過程要求票卡無彎曲。出票控制系統(tǒng)和票卡傳送控制系統(tǒng)電機(jī)滾輪加皮帶的形式可將卡票轉(zhuǎn)出至出票口。

以IC卡型車票為例，票卡傳送的流程如下: 車票傳送裝置從票箱中取票→傳送至車票讀寫器進(jìn)行校驗(yàn)→如果有效，將寫入發(fā)售時(shí)間、發(fā)售設(shè)備編號(hào)、金額等信息→傳送至出票口；如果無效則傳送至廢票箱，重新從票箱中取出另一張車票。

車票處理裝置配置兩種票箱：票箱及廢票箱。主控單元需要對(duì)票箱的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，例如票箱將空、票箱已空、廢票箱將滿、廢票箱已滿、票箱不在位等狀態(tài)，這些狀態(tài)油設(shè)置在票箱或廢票箱中的傳感器信號(hào)送達(dá)主控單元進(jìn)行判斷，主控單元對(duì)狀態(tài)信息上傳至車站計(jì)算機(jī)，以提示車站工作人員及時(shí)更換票箱及廢票箱。此外，AGM(自動(dòng)檢票機(jī))的票箱與TVM(自動(dòng)售票機(jī))的票箱可具有互換性，實(shí)現(xiàn)票箱循環(huán)使用，減少票務(wù)人員工作量。

4 主要性能指標(biāo)

自動(dòng)售票機(jī)的主要性能指標(biāo)包括：外形尺寸、整機(jī)重量、工作溫度濕度、輸入電壓、功耗、現(xiàn)金識(shí)別能力、紙幣購(gòu)單張票處理速度、硬幣購(gòu)單張票處理速度、最大購(gòu)票速度、紙幣投入/返還最大暫存量、單張紙幣找零速度、硬幣找零速度、硬幣清空時(shí)間、現(xiàn)金存儲(chǔ)容量、票箱存儲(chǔ)容量、防護(hù)等級(jí)、網(wǎng)絡(luò)接口、可靠性(MTBF平均故障間隔時(shí)間、MCBF平均無故障次數(shù)、MTTR平均修復(fù)時(shí)間)等。其中，最大購(gòu)票速度是反映單張單程票及連續(xù)購(gòu)票速度的一個(gè)綜合性指標(biāo)。在使用IC卡式車票時(shí)，該速度可達(dá)1張/s。

[1]趙時(shí)旻. 軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)[M].同濟(jì)大學(xué)出版社.2010.

[2]朱愛華. 城市軌道交通設(shè)備[M].北京交通大學(xué)出版社.2011.

[3]陳勇. 地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng).鐵道通信信號(hào). 2002.