地鐵自動售檢票系統(tǒng)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)探討

摘 要：城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)（Automatic Fare Collection，AFC）是一種利用先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)和電子、通訊、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)售票、檢票、計(jì)費(fèi)、收費(fèi)、統(tǒng)計(jì)、管理等全過程的一種自動化系統(tǒng)，其目前被廣泛運(yùn)用于我國的軌道交通領(lǐng)域。本次研究重點(diǎn)圍繞AFC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及關(guān)鍵技術(shù)兩個(gè)方面進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：地鐵;自動售檢票系統(tǒng);設(shè)計(jì);關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：U293.22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）13-0059-02

0 引言

1978年，我國只有北京、香港這兩個(gè)城市擁有地鐵，截至2017年底，全國已有36座城市擁有地鐵，共161條線路，總公里數(shù)已達(dá)到4991.7km，日均吞吐量已達(dá)到4000萬人[1]。由此可見，我國的地鐵發(fā)展是非?？焖俚摹Ｆ渲蠥FC系統(tǒng)的應(yīng)用對于加快地鐵通行速度、減少票務(wù)損失與糾紛等方面有著非常顯著的作用。

1 關(guān)于AFC

整個(gè)AFC系統(tǒng)包括收費(fèi)閘機(jī)、自助式售票機(jī)、自助式充值機(jī)、票務(wù)員使用的票務(wù)機(jī)等。AFC在地鐵中的應(yīng)用離不開計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)、自動控制等技術(shù)，最終呈現(xiàn)出實(shí)現(xiàn)軌道交通售票、檢票、計(jì)費(fèi)、收費(fèi)、統(tǒng)計(jì)、清算等全過程。AFC系統(tǒng)自上而下可以分為五層架構(gòu)：清分中心、線路計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、車站終端設(shè)備、車票。AFC系統(tǒng)在取代紙質(zhì)車票的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動售檢票，可發(fā)揮出自動售票、自動檢票、自動清結(jié)算、半自動補(bǔ)票及票卡更新等功能[2]。AFC系統(tǒng)開通后，通過乘客進(jìn)、出站刷卡，可以精確記錄乘客乘車的起、終點(diǎn)，準(zhǔn)確掌握客流時(shí)、空分布規(guī)律，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)各線路及各車站的客流量，為地鐵運(yùn)營組織提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，應(yīng)對客流變化及時(shí)調(diào)整運(yùn)力，緩解擁擠。

2 AFC的設(shè)計(jì)分析

由于我國的地鐵建設(shè)工作發(fā)展迅猛，整個(gè)地鐵系統(tǒng)正在不斷的擴(kuò)張，加上地鐵線路變得越來越復(fù)雜。傳統(tǒng)的地鐵自動售檢票系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足如今的客流量需求。全新的AFC系統(tǒng)已經(jīng)逐漸取代既往采取的半自動化系統(tǒng)，而這其中，就需要有大量的先進(jìn)技術(shù)作為支撐，有效實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的統(tǒng)籌規(guī)劃與管理。

整個(gè)AFC系統(tǒng)中，其中中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是自動售檢票系統(tǒng)的核心系統(tǒng)，它能實(shí)現(xiàn)對AFC系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)營、收益及設(shè)備維護(hù)、研究[3]。AFC系統(tǒng)充分考慮綜合交通網(wǎng)絡(luò)其他子系統(tǒng)的票務(wù)需求，為各交通子系統(tǒng)的售檢票一卡通、跨系統(tǒng)的自助車票預(yù)訂、票務(wù)清分清算、密鑰安全體系管理、黑名單等運(yùn)營參數(shù)同步、路網(wǎng)拓展等設(shè)計(jì)因素，構(gòu)建兼容性好、擴(kuò)展性強(qiáng)的自動售檢票系統(tǒng)體系架構(gòu)。

2.1 硬件方面設(shè)計(jì)

目前AFC系統(tǒng)中最核心的技術(shù)為云計(jì)算系統(tǒng)，其通過將大量的計(jì)算和管理，最終輸出為地鐵票的售票、檢票工作提供服務(wù)。通過利用云計(jì)算技術(shù)，還能夠?qū)⒄麄€(gè)系統(tǒng)內(nèi)的所有內(nèi)核設(shè)備和外部設(shè)備整合在一起，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)語言，通過進(jìn)行高效且精確的計(jì)算之后再通過相應(yīng)的語言輸出，有效完成了對乘客流量的掌握以及營業(yè)狀況的統(tǒng)計(jì)等多項(xiàng)工作。需要注意的是，該系統(tǒng)的硬件核心工作模式非常復(fù)雜，要重視將地鐵網(wǎng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)與云計(jì)算中心連接，確保地鐵運(yùn)營產(chǎn)生的所有相關(guān)數(shù)據(jù)都能夠及時(shí)上傳到云計(jì)算中心。當(dāng)對所有信息與數(shù)據(jù)完成交叉計(jì)算之后，再將數(shù)據(jù)再次發(fā)送到輸出端。

而針對AFC系統(tǒng)的硬件方面，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐罔F系統(tǒng)的規(guī)模來確定其最終的運(yùn)算模式，并考慮到每一個(gè)站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)。而這都依賴于云計(jì)算系統(tǒng)中的兩個(gè)結(jié)構(gòu)，一是服務(wù)系統(tǒng)以及服務(wù)器，二是運(yùn)算系統(tǒng)[4]。兩個(gè)不同的部分，完成結(jié)構(gòu)的連接以及數(shù)據(jù)信息的交換與交流。通過利用這兩個(gè)硬件結(jié)構(gòu)，能夠有效實(shí)現(xiàn)地鐵系統(tǒng)之間信息的快速流通與傳遞。另外就是關(guān)于售票與支付系統(tǒng)之間的連接，安全是這方面的信息安全數(shù)據(jù)考慮與設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

2.2軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

從軟件設(shè)計(jì)方面而言，AFC系統(tǒng)與云計(jì)算技術(shù)的連接是整個(gè)系統(tǒng)中的核心。兩者之間的連接，確保了AFC系統(tǒng)具有基本的運(yùn)算功能，再以此作為基礎(chǔ)進(jìn)行軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。AFC系統(tǒng)在收集到所有數(shù)據(jù)之后，并將其初始化，再將其轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)語言，通過云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行計(jì)算。軟件中的云計(jì)算系統(tǒng)作為其中的一部分，能夠?qū)⒂脩粢约暗罔F站在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器云計(jì)算技術(shù)，再對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和處理。其中，依靠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算功能實(shí)現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的處理。需要注意的是，要實(shí)現(xiàn)對資源合理的安排與配置，確保整個(gè)AFC系統(tǒng)的安全性，避免受到外部的影響[5]。

2.3 設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要重點(diǎn)集中在TVM紙幣和硬幣模塊，AG扇門機(jī)芯及電擊、扇門外部材料等方面的設(shè)計(jì)及選擇。從人員配備上而言，所有相關(guān)設(shè)計(jì)工作均需要有強(qiáng)大的人力資源，確保有足夠的設(shè)計(jì)成本，這就需要注重有專業(yè)的設(shè)計(jì)人員及設(shè)計(jì)周期等。另外，還需要重點(diǎn)針對考慮重慶地區(qū)高溫高濕的氣候?qū)FC系統(tǒng)中各種設(shè)備的影響，因此需要注重各種零部件的選擇。另外，在設(shè)計(jì)中還需要體現(xiàn)出人性化設(shè)計(jì)。

3 AFC的關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1管理各種終端設(shè)備

在整個(gè)地鐵系統(tǒng)中，自動終端設(shè)備幫助乘客購票或者是了解換乘信息等，其對于保證整個(gè)地鐵運(yùn)行有重要價(jià)值。運(yùn)維人員需要注重對其自動終端設(shè)備等的管理和維護(hù)，確保其能夠正常投入到地鐵系統(tǒng)中。

3.2 注重用戶信息安全管理

地鐵站中的售票機(jī)直接與用戶的賬戶關(guān)聯(lián)，涉及到海量的用戶信息，一旦出現(xiàn)信息安全問題將帶來嚴(yán)重的后果。面對這種情況，地鐵系統(tǒng)必須建立相應(yīng)的安全工作系統(tǒng)，避免任何形式的用戶信息泄露。

3.3 能夠可持續(xù)發(fā)展

為保證AFC系統(tǒng)能夠不斷適應(yīng)變化、發(fā)展的外部環(huán)境，需要注重對AFC系統(tǒng)的改造與升級。注重對AFC系統(tǒng)的升級改造，不僅僅是要滿足城市軌道交通工程運(yùn)營和管理的要求，另外還要考慮遠(yuǎn)期工程的延長或調(diào)整需要。其中重點(diǎn)進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)支付的取購票及互聯(lián)網(wǎng)支付過閘的技術(shù)升級與改造，從自動售檢票系統(tǒng)和清分中心相關(guān)軟件著手，實(shí)現(xiàn)包括對票務(wù)中心系統(tǒng)、維修中心系統(tǒng)、模擬培訓(xùn)中心系統(tǒng)、車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、自動售票機(jī)、半自動售票機(jī)、自動檢票機(jī)、便攜式檢票機(jī)、車票及其他附屬設(shè)備等的改造。其中的清分中心就是處理軌道交通各條線路之間，與公交、銀行及系統(tǒng)之間的清算分賬、車票交易數(shù)據(jù)的處理及統(tǒng)計(jì)分析，可以保障市民們購票乘車體驗(yàn)。

3.4 注重AFC安全性

由于天氣影響，尤其南方城市地下水位高，十分容易出現(xiàn)地面線槽漏水的情況，輕則造成強(qiáng)、弱電干擾，重則造成漏電現(xiàn)象，嚴(yán)重影響地鐵的安全運(yùn)行。因此需要重視地下線槽的防水性，為防止線槽滲水造成安全問題，需要提高地下線槽的防水等級，要求能夠達(dá)到IPX7防水級別（早期的地下防水線槽防水級別為IPX3）。通過開展自動售檢票系統(tǒng)公共區(qū)防水線槽密閉實(shí)驗(yàn)了解防水性能。實(shí)驗(yàn)要求嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及工程驗(yàn)收方案對防水線槽進(jìn)行認(rèn)真、細(xì)致的測試實(shí)驗(yàn)，確保能夠?yàn)橹貞c軌道交通環(huán)線二期自動售檢票系統(tǒng)后期順利施工提供保證，也為環(huán)線開通后的安全運(yùn)行提供長期的保障。

4 結(jié)語

對于交通行業(yè)自動售檢票（AFC）系統(tǒng)，其中的頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)、互聯(lián)網(wǎng)支付與電子票卡應(yīng)用、AFC大數(shù)據(jù)挖掘、人工智能方案等應(yīng)用，對AFC系統(tǒng)有著重要意義，通過學(xué)習(xí)國內(nèi)先進(jìn)的AFC系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念和未來的發(fā)展方向，并緊跟時(shí)代步伐，做好設(shè)計(jì)工作，充分體現(xiàn)AFC系統(tǒng)在交通行業(yè)中的自動化優(yōu)勢。然而，由于受到外界多種因素影響都會給整個(gè)AFC系統(tǒng)帶來較大不確定性，特別是換乘站數(shù)量的增加、換乘形式的變化以及換乘條件復(fù)雜多樣，均要求AFC系統(tǒng)不斷優(yōu)化其性能。其中通過注重對AFC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，保證其能夠?yàn)榉奖愠丝统俗罔F、換乘。

參考文獻(xiàn)

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Abstract：The automatic fare collection （AFC） of urban rail transit is an automatic system which uses advanced mechatronics technology and electronic， communication， network technology to realize the whole process of ticket selling， ticket checking， billing， charging， statistics and management. It is widely used in the field of rail transit in China. This research focuses on two aspects of AFC system design and key technologies.

Key words：subway;AFC system;design;key technology

收稿日期：2020-06-07

作者簡介：湛曉（1983—），男，重慶人，本科，中級工程師，從事軌道交通自動售檢票系統(tǒng)工程建設(shè)、維修、改造、升級工作。