地鐵自動售票機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

【摘要】隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動售票系統(tǒng)因其安全、快捷、方便等優(yōu)點(diǎn)在地鐵中的應(yīng)用越來越廣泛。本文從地鐵自動售票機(jī)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，探討了地鐵自動售票機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)及其可靠性和可維護(hù)性設(shè)計(jì)，以期為自動售票系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供參考。

【關(guān)鍵詞】地鐵自動售票機(jī)；系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

近年來，城市化進(jìn)程不斷加劇，城市人口流量也在不斷增加。作為現(xiàn)代城市中的重要交通工具，地鐵在人們的日常生活中起著重要作用。然而隨著人流量的增加，如何提高售票檢票效率成為每個地鐵運(yùn)輸管理人員日益關(guān)注的問題。而自動售票系統(tǒng)具有快捷、方便、安全等優(yōu)點(diǎn)，且能大量節(jié)省人力，所以在地鐵中的應(yīng)用越來越廣泛。加強(qiáng)有關(guān)地鐵自動售票機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有關(guān)研究，對于拓展自動售票系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和使用質(zhì)量具有重要意義。

一、地鐵自動售票機(jī)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

（1）模塊組成：自動售票機(jī)主要由乘客顯示器與觸摸屏、主控單元、票卡讀卡器、LED狀態(tài)顯示器、紙幣接收模塊、硬幣模塊、不間斷電源、憑條打印機(jī)、單程票售票模塊等組成。

（2）功能架構(gòu)：自動售票機(jī)系統(tǒng)其主要采用完全集中式、分級集中式、區(qū)域式三種架構(gòu)方式，其要完成的物理功能有：能夠接受乘客的購票選擇，并根據(jù)信息和操作的指導(dǎo)完成相應(yīng)步驟；能夠自動實(shí)現(xiàn)車票的出票和發(fā)票；能夠?qū)Τ丝褪褂玫膬π羁āF(xiàn)金、信用卡等付費(fèi)方式進(jìn)行識別，無法識別的能夠予以退回；能夠自動完成對乘客投入現(xiàn)金的計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行找零；能夠?qū)C(jī)器各部件的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并將監(jiān)控結(jié)果輸送到中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。[1]

（3）自動售票機(jī)的工作流程：第一，乘客在顯示器中地圖的引導(dǎo)下選擇要到達(dá)的目的地，顯示器會根據(jù)乘客選擇信息對購票所需金額進(jìn)行顯示；第二，主控單元會向硬幣和紙幣模塊發(fā)送允許接受的命令信息，這是乘客可以根據(jù)需要選擇兩種方式進(jìn)行購票，將硬幣或紙幣放入模塊接受裝置中，顯示器會對乘客投入的金額數(shù)量進(jìn)行顯示，對于不能識別的會及時予以退還，如果金額足夠，主控單元會將指令發(fā)送給票卡讀卡器，讀卡器會完成相應(yīng)的讀寫票卡動作，票卡讀取完成后，主動單元會將出票命令發(fā)送給單程票發(fā)售模塊，如果需要找零，主動單元會將找零命令發(fā)送給硬幣模塊，與票卡同時發(fā)出。

二、地鐵自動售票機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、自動售票機(jī)系統(tǒng)的硬件模塊功能

（1）LED狀態(tài)顯示器。LED狀態(tài)顯示器的基本功能是完成對當(dāng)前售票機(jī)系統(tǒng)工作狀態(tài)的顯示，通常要求其顯示距離在25m范圍內(nèi)有效，以保證排在隊(duì)伍后面的乘客也可以及時了解售票機(jī)的工作狀態(tài)。其主要在售票機(jī)前面板頂部進(jìn)行安置。[2]

（2）紙幣接收模塊。紙幣接收模塊主要由紙幣暫存器、紙幣識別器、紙幣接收裝置、紙幣錢箱四部分構(gòu)成，其基本功能是能夠完成對紙幣的接收和識別。當(dāng)乘客進(jìn)行購票時，會將鈔票放入紙幣接收裝置中，紙幣識別器會對紙幣進(jìn)行判斷，如果是真幣則予以接收，如果是假幣則予以退回。交易完成后紙幣會存入紙幣錢箱。

（3）硬幣處理模塊。硬幣處理模塊主要有硬幣暫存器、硬幣錢箱、換向器、硬幣機(jī)芯、出幣器等構(gòu)成。其基本功能是完成對硬幣的接收和識別，并進(jìn)行找零。乘客在購票時會將硬幣放入投幣口，硬幣識別器在辨別真假后會選擇接收或退回的命令。在接受到找零的指令后會自動進(jìn)行找零。

（4）不間斷電源。不間斷電源的基本功能是能夠?qū)⑹燮睓C(jī)系統(tǒng)與外界的供電進(jìn)行隔離，并不間斷提供給售票機(jī)系統(tǒng)個模塊進(jìn)行供電；在主電源斷開后能夠提供備用電源保證售票機(jī)繼續(xù)工作部分時間，以順利對最后的交易數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。

（5）單程票發(fā)售模塊。單程票發(fā)售模塊的基本功能是在接收指令后正常發(fā)售單程票的票卡；在運(yùn)營完成后及時進(jìn)行票卡回收；如果票箱內(nèi)票卡不夠則自動進(jìn)行補(bǔ)票操作。

（6）主控單元。主控單元主要采用全密閉無風(fēng)扇的嵌入式計(jì)算機(jī)V2401型號，具有散熱好、能耗低、性能穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)。其基本功能是對自動售票機(jī)系統(tǒng)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)軟件進(jìn)行操控，并對各模塊之間的工作進(jìn)行協(xié)調(diào)，保證售票等功能的完成。

（7）票卡讀卡器。票卡讀卡器是自動售票系統(tǒng)的主要硬件模塊，其基本功能是及時實(shí)現(xiàn)所有票卡業(yè)務(wù)的各項(xiàng)功能，并在根據(jù)相應(yīng)交易規(guī)則順利實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的處理。[3]

2、軟件設(shè)計(jì)

（1）用戶界面設(shè)計(jì)。用戶界面設(shè)計(jì)要以人性化原則為基礎(chǔ)，從而合理、科學(xué)的完成各種操作。

（2）軟件開發(fā)平臺和系統(tǒng)構(gòu)架。作為專業(yè)操作系統(tǒng)的組件化版本，Microsoft Windows XP Embeded操作系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對嵌入式設(shè)備的迅速可靠開發(fā)，其能夠選擇所需要的特性對設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確定制。在綜合分析考慮穩(wěn)定性、程序開發(fā)效率和可維護(hù)性等因素的基礎(chǔ)上，將自動售票機(jī)系統(tǒng)軟件開發(fā)為具有獨(dú)立控制功能的基本模塊。

3、可維護(hù)性設(shè)計(jì)

可維護(hù)性設(shè)計(jì)是指當(dāng)自動售票機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時維修人員能夠及時根據(jù)系統(tǒng)相關(guān)設(shè)計(jì)對故障進(jìn)行診斷和維修，以充分保證系統(tǒng)能夠繼續(xù)正常穩(wěn)定運(yùn)行。

（1）硬件的可維護(hù)性設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)的基本要求有：要確保系統(tǒng)各設(shè)備內(nèi)部表面相對平整，沒有裸露的毛刺和毛邊，以防止在人員操作或維護(hù)過程中受到傷害；硬件之間盡可能采用串行口連接的模塊化方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣可以提高設(shè)備間的獨(dú)立性，方便與各設(shè)備的維護(hù)和升級；故障排除時間應(yīng)當(dāng)保持在半小時以內(nèi)，這是硬件的主要可維護(hù)性指標(biāo)。

（2）軟件的可維護(hù)性設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)的基本要求有：軟件設(shè)計(jì)是應(yīng)當(dāng)根據(jù)對象特點(diǎn)采用適宜設(shè)計(jì)方式，要利用動態(tài)鏈接庫和組件技術(shù)對功能模塊和驅(qū)動設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證軟件模塊能夠正常升級和維護(hù)；在軟件設(shè)計(jì)中添加維護(hù)終端，如果售票機(jī)出現(xiàn)故障，維修人員可以在合并維護(hù)開關(guān)后運(yùn)用后臺維護(hù)終端進(jìn)行操作維護(hù)，這樣可以利用界面顯示的錯誤代碼快速查找故障原因，并能夠檢測其他模塊運(yùn)行狀況，且界面顯示直觀，容易操作；在系統(tǒng)的維修面板應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的模塊測試功能。

4、可靠性設(shè)計(jì)

可靠性設(shè)計(jì)主要針對系統(tǒng)的軟件部分，其設(shè)計(jì)要求有：應(yīng)當(dāng)采用嵌入式工業(yè)級別操作系統(tǒng)作為整個售票機(jī)的操作系統(tǒng)，這樣可以完成對系統(tǒng)的特性定制，提高系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量；設(shè)備驅(qū)動采用獨(dú)立的模塊化設(shè)計(jì)，這樣可以形成良好的擴(kuò)展性以方便維護(hù)；在單片機(jī)軟件內(nèi)添加軟件陷阱和軟件看門狗的程序，提高系統(tǒng)的自動復(fù)位功能；加強(qiáng)對維修人員輸出輸入和系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀況的實(shí)時記錄，提高系統(tǒng)軟件的記錄能力，以方便故障處理；加強(qiáng)系統(tǒng)的模塊恢復(fù)處理功能，在正當(dāng)程序業(yè)務(wù)出現(xiàn)故障時能夠完成自動恢復(fù)，如果在超過設(shè)定恢復(fù)次數(shù)后仍不能正?；謴?fù)系統(tǒng)，則可對系統(tǒng)做降級處理。

結(jié)束語

地鐵自動售票機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)系到地鐵售票系統(tǒng)自動化程度能否得到提高。其設(shè)計(jì)應(yīng)用在幫助克服城市交通擁擠問題的同時，也在向地鐵交通其他相關(guān)設(shè)備的自動化程度提出要求。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)以交通功能和用戶需求為出發(fā)點(diǎn)，切實(shí)加強(qiáng)有關(guān)地鐵自動售票機(jī)系統(tǒng)的研究，以逐步提高系統(tǒng)的應(yīng)用能力和范圍。

參考文獻(xiàn)

[1]方錦煌.提高地鐵自動售檢票系統(tǒng)設(shè)備的技術(shù)性能[J].城市軌道交通研究，2011，12（29）：62-63

[2]徐恒.您了解地鐵自動售檢票嗎[J].鐵道知識，2011，13（14）：74-75

[3]蔣維彬，程英俊.自動售檢票系統(tǒng)中自動充值機(jī)數(shù)量的計(jì)算[J].城市軌道交通研究，2010，05（35）：57-58