智慧城軌背景下AFC終端設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀及思考

張 鵬，吳 娟，徐健洲，徐鐘全

（1.南京熊貓信息產(chǎn)業(yè)有限公司，南京 210012；2.南京地鐵建設(shè)有限責(zé)任公司，南京 210005；3.北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司，北京 100037；4.北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070）

1 概述

隨著國內(nèi)城市軌道交通快速發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，各城市軌道交通運(yùn)營線路的不斷增多，國內(nèi)軌道交通已經(jīng)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營時(shí)代，軌道交通在交通運(yùn)輸體系中承擔(dān)著越來越重要的作用?！吨腥A人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》、《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》、《黨的十八屆中央委員會(huì)向中國共產(chǎn)黨第十九次全國代表大會(huì)的報(bào)告》等國家政策提出“推進(jìn)兩化融合，完善一體化公共服務(wù)體系，夯實(shí)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，健全公共安全體系，推進(jìn)服務(wù)業(yè)網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)型，建設(shè)交通強(qiáng)國”的要求。城市軌道交通信息化建設(shè)將依托“云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)支付、生物識(shí)別、區(qū)塊鏈”等新技術(shù)，對(duì)既有軌道交通業(yè)務(wù)重新定位，將原有單專業(yè)向多專業(yè)重構(gòu)整合，將國家政策落實(shí)，進(jìn)一步支撐軌道交通信息化可持續(xù)發(fā)展[1]。在政策引導(dǎo)和技術(shù)發(fā)展的影響下，智慧出行已成為公共交通出行的趨勢，軌道交通企業(yè)亦向“互聯(lián)網(wǎng)+”升級(jí)，“互聯(lián)網(wǎng)+AFC系統(tǒng)”的模式成為城市軌道交通售檢票系統(tǒng)發(fā)展的主流方向，并呈現(xiàn)深度融合的趨勢[2]。

在此基礎(chǔ)上，AFC系統(tǒng)已經(jīng)演變?yōu)橐环N基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)+、二維碼、人工智能、加密技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、非接觸式射頻 IC卡技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)、傳感技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)等多項(xiàng)高新技術(shù)于一體的城市軌道交通收費(fèi)系統(tǒng)。因此，傳統(tǒng)的半自動(dòng)售票機(jī)、自動(dòng)售票機(jī)、自動(dòng)檢票機(jī)均已擁抱“互聯(lián)網(wǎng)+”，通過信息資源整合及票務(wù)流程重構(gòu)等方式向智能化邁進(jìn)，衍生了一系列的“互聯(lián)網(wǎng)+”智能終端設(shè)備。

2 AFC系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變

2.1 購票方式的轉(zhuǎn)變

自動(dòng)售票機(jī)采用識(shí)圖購票，為乘客提供票價(jià)選擇和車站選擇兩種購票方式，以滿足不同乘客的使用要求。在乘客購票過程中，乘客顯示器能顯示電子地圖供乘客選擇目的地車站或以軟鍵盤輸入車站名或縮寫選擇目的地車站。對(duì)熟悉操作的乘客，在設(shè)備的人機(jī)交互界面上，乘客可直接選擇票價(jià)，實(shí)現(xiàn)快速購票。傳統(tǒng)購票方式如下：方案1：選擇目的地→選票種→選數(shù)量→投入硬幣/插入紙幣；方案2：選擇車票金額→選數(shù)量→投入硬幣/插入紙幣。

隨著智慧城市建設(shè)進(jìn)程的加快，為了優(yōu)化乘客購票體驗(yàn)，減少現(xiàn)場排隊(duì)壓力，降低現(xiàn)金使用、減輕運(yùn)營過程中的現(xiàn)金周轉(zhuǎn)壓力、提高設(shè)備使用壽命，引入了“線上購票、線下取票”、“線下購票、線上支付”模式，成功地將互聯(lián)網(wǎng)支付體系與傳統(tǒng)的售票模式進(jìn)行融合。乘客可以通過手機(jī)APP在線購票，到車站后在特定的設(shè)備上憑借購票記錄進(jìn)行掃碼或輸入憑證取票；亦可以在自動(dòng)售票機(jī)上直接購票，到支付環(huán)節(jié)采用掃碼支付或銀聯(lián)閃付等非現(xiàn)金支付方式進(jìn)行支付，極大地優(yōu)化了乘客購票體驗(yàn)，降低城軌企業(yè)的運(yùn)營成本。

電子支付的引入優(yōu)化了支付方式，但是仍未解決對(duì)購票人員要求較高，不便于高齡、文化程度低的人群使用、地鐵線路復(fù)雜帶來的部分乘客只知目的地不知道如何選擇線路、地鐵站等問題，因此引入了語音交互模式。在自動(dòng)售票機(jī)原有的購票流程基礎(chǔ)上，增加免喚醒語音輸入、模糊地點(diǎn)查詢功能。在強(qiáng)噪音環(huán)境下通過攝像頭和麥克風(fēng)陣列檢測用戶接近情況，準(zhǔn)確接收和識(shí)別語音，理解用戶意圖后，對(duì)目的地做模糊查詢，推薦距離目的地最近的地鐵站并提供相關(guān)的換乘信息, 有效地提高市民的購票體驗(yàn)和購票效率。

2020年初，突如其來的肺炎疫情給國內(nèi)各行各業(yè)的發(fā)展造成了巨大沖擊。為解決乘客購票時(shí)與自動(dòng)售票機(jī)顯示屏觸摸問題，引入了一種基于空中成像交互觸摸技術(shù)，對(duì)自動(dòng)售票機(jī)進(jìn)行硬件改造，實(shí)現(xiàn)了無接觸式購票，乘客可以直接點(diǎn)擊空中的自動(dòng)售票機(jī)操作畫面，即可完成購票、付款等功能，實(shí)現(xiàn)“無接觸”購票。

2.2 過閘方式的轉(zhuǎn)變

自動(dòng)檢票機(jī)（簡稱閘機(jī)），分為進(jìn)站檢票機(jī)、出站檢票機(jī)、雙向檢票機(jī)。傳統(tǒng)檢票機(jī)主要支持地鐵專用票卡、城市一卡通、市民卡刷卡過閘。擁抱“互聯(lián)網(wǎng)+”以后，將傳統(tǒng)的閘機(jī)通過硬件改造升級(jí)為“云閘機(jī)”，引入了二維碼、銀聯(lián)云閃付、NFC虛擬票、生物特征票等新型票證。

傳統(tǒng)地鐵專用票卡、城市一卡通、市民卡等票證采用的是分時(shí)分段消費(fèi)模式，且具備回寫功能。新的模式下，二維碼電子票只是一種基于圖像展現(xiàn)的數(shù)據(jù)格式，一般由發(fā)碼方行業(yè)數(shù)據(jù)域與APP支撐方用戶數(shù)據(jù)域組成，典型特性不具備回寫特性,但部分城市輔以藍(lán)牙回寫技術(shù)作為補(bǔ)充，整體業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)時(shí)均遵循“雙脫機(jī)”原則[3]。銀聯(lián)云閃付是基于銀聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)體系設(shè)計(jì)的聯(lián)機(jī)交易模式，業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)時(shí)需采用存在線模式，在部分城市亦配以可降級(jí)脫機(jī)數(shù)據(jù)認(rèn)證（Offline Data Authentication，ODA）作為交易補(bǔ)充模型[4]。在以掌靜脈、指靜脈、人臉等為代表的生物識(shí)別技術(shù)的日趨成熟下，國內(nèi)也同期開展了生物識(shí)別過閘技術(shù)的試點(diǎn)，并與支付系統(tǒng)進(jìn)行綁定，為乘客提供更優(yōu)質(zhì)出行服務(wù)與體驗(yàn)。

多年來，國內(nèi)軌道交通過閘方式經(jīng)歷了紙票、接觸式磁卡、非接觸式IC卡、電子票、生物票等發(fā)展歷程，其中紙質(zhì)車票、接觸式磁卡隨著新的識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用已被廢除。目前過AFC系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展為IC卡、電子支付、生物支付等多元化混合支付方式并存的支付系統(tǒng)，過閘方式逐漸向虛擬化、電子化、多元化邁進(jìn)。

2.3 乘客服務(wù)方式轉(zhuǎn)變

半自動(dòng)售票機(jī)是AFC系統(tǒng)對(duì)乘客服務(wù)的主要窗口，承擔(dān)了車票發(fā)售及各類票務(wù)問題的處理，如：問詢、儲(chǔ)值票加值、車票分析、異常票務(wù)更新等。將電子支付技術(shù)應(yīng)用到半自動(dòng)售票機(jī)上，優(yōu)化了票務(wù)管理，有效地解決了乘客現(xiàn)金使用問題。同時(shí)根據(jù)乘客服務(wù)優(yōu)先原則，衍生了一系列自助類設(shè)備，拉近乘客與地鐵之間的距離，進(jìn)一步提高乘客出行體驗(yàn)。通過智能自助終端可以實(shí)現(xiàn)廣告播放、乘客自助式查詢票價(jià)、二維碼更新車票、乘車路徑查詢、站內(nèi)導(dǎo)航、周邊導(dǎo)航和列車到站信息發(fā)布等功能。

3 當(dāng)前存在問題

目前，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的銀聯(lián)閃付、二維碼支付、NFC支付、生物識(shí)別等移動(dòng)支付技術(shù)已在各大城市AFC系統(tǒng)中實(shí)施應(yīng)用，促使AFC終端設(shè)備向智能設(shè)備邁進(jìn)。與此同時(shí)，AFC系統(tǒng)終端設(shè)備的發(fā)展還面臨以下不足和弊端。

3.1 技術(shù)迭代快，改造難度及成本高

AFC系統(tǒng)在軌道交通中是一個(gè)小專業(yè)，但它卻是城軌企業(yè)每天面向乘客最重要的一個(gè)服務(wù)窗口，掌握著軌道交通線路各車站每天的客流量和完整的客流動(dòng)態(tài)信息。在交通乘客服務(wù)體系中，直接與乘客進(jìn)行對(duì)話，新技術(shù)是否能夠及時(shí)有效應(yīng)用至關(guān)重要。但是縱觀國內(nèi)軌道交通線路建設(shè)周期，當(dāng)下新技術(shù)迭代速度遠(yuǎn)快于AFC系統(tǒng)建設(shè)速度，因此，新技術(shù)在AFC系統(tǒng)中的應(yīng)用均以對(duì)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行改造為主，直接導(dǎo)致實(shí)施難度及成本居高不下。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)化工作相對(duì)滯后

AFC系統(tǒng)既有現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中側(cè)重于AFC系統(tǒng)整體的功能、性能、檢測及驗(yàn)收方式，部分內(nèi)容較為簡單，無法指導(dǎo)當(dāng)前“互聯(lián)網(wǎng)+”形勢下AFC系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)營的發(fā)展需要，對(duì)終端設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的指導(dǎo)意義不強(qiáng)。比如：《城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)技術(shù)條件》編制年代較早，只對(duì)自動(dòng)售檢票系統(tǒng)建設(shè)提供基本要求；《城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)檢測技術(shù)規(guī)程》側(cè)重中功能及性能的檢測；《城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》側(cè)重于系統(tǒng)工程的質(zhì)量驗(yàn)收。因此，刻不容緩地加快AFC標(biāo)準(zhǔn)的編制工作已是行業(yè)內(nèi)有識(shí)之士的共識(shí)。

4 發(fā)展趨勢

隨著AFC系統(tǒng)架構(gòu)的不斷創(chuàng)新，以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、虛擬化、移動(dòng)支付、人工智能、5G、生物識(shí)別等為代表的新興信息技術(shù)逐步被賦能給AFC系統(tǒng)終端設(shè)備，促使AFC系統(tǒng)終端設(shè)備向數(shù)據(jù)化、在線化、多元化、智能化方向邁進(jìn)。以非接觸式IC卡為中心的AFC系統(tǒng)逐漸向以人為中心進(jìn)行轉(zhuǎn)變，未來AFC系統(tǒng)終端設(shè)備功能將圍繞著“實(shí)名制、信用制、個(gè)性化、智能化”展開設(shè)計(jì)，將“以人為本、服務(wù)至上”落實(shí)在實(shí)處[5]。

通過資源整合，未來AFC系統(tǒng)將會(huì)兩級(jí)分化，即由智能識(shí)別終端與智能云管系統(tǒng)共同構(gòu)成AFC系統(tǒng)的核心。在兩者共同配合下，實(shí)現(xiàn)多元化支付方式的混合使用體系，即IC卡、手機(jī)、電子票、人的生物特征等均做為乘客個(gè)人的身份特征，乘客可以根據(jù)自身需求自由選擇使用方式。

“5G+AI（Artificial Intelligence）”技術(shù)為行車調(diào)度及不同運(yùn)營主體間的收益分配提供依據(jù)。結(jié)合5G特性和小基站原理，研制新型識(shí)別終端對(duì)乘客行為進(jìn)行感知、定位，輔以AI云邊協(xié)同能力，對(duì)乘客行徑路徑進(jìn)行畫像。通過乘客行徑畫像，輔以AFC終端設(shè)備乘客乘車信息、列車時(shí)刻表，線網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)，利用拓?fù)鋵W(xué)、運(yùn)籌學(xué)中的方法論，將乘客行徑畫像數(shù)據(jù)抽象成數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行精準(zhǔn)客流分析，為軌道交通客流分析與車輛調(diào)度的線網(wǎng)模型提供數(shù)據(jù)研究的基礎(chǔ)。

AIot即人工智能（AI）+物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT），是指人工智能技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)在實(shí)際應(yīng)用中的落地融合，通過AI與IoT相結(jié)合產(chǎn)生的智聯(lián)網(wǎng)，換言之就是“大數(shù)據(jù)時(shí)代”變成“大數(shù)據(jù)分析時(shí)代”。利用AIot技術(shù)與AFC終端設(shè)備進(jìn)行結(jié)合，研制智能維修管理平臺(tái)，促進(jìn)AFC系統(tǒng)由傳統(tǒng)故障修向預(yù)測修的轉(zhuǎn)變，以達(dá)到提高日常管理和維護(hù)保養(yǎng)的工作效率，節(jié)約運(yùn)營的維護(hù)成本。

5 結(jié)語

傳統(tǒng)的AFC系統(tǒng)是一個(gè)封閉運(yùn)行的系統(tǒng)[6],根據(jù)國內(nèi)軌道交通建設(shè)特點(diǎn)及城市發(fā)展現(xiàn)狀，將AFC系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)一個(gè)可伸縮的架構(gòu)層級(jí)。隨著支付方式應(yīng)用的多樣性及以“移動(dòng)支付、人臉識(shí)別、語音識(shí)別”為代表新型信息技術(shù)的引入，AFC系統(tǒng)完成了從質(zhì)變到量變的飛躍式發(fā)展[7]。解決了智慧城軌時(shí)代背景下乘客多元化支付需求，以車站終端設(shè)備為載體，發(fā)展智能、智慧技術(shù)和產(chǎn)品，推動(dòng)城軌高速發(fā)展向高質(zhì)量邁進(jìn)。以“以人為本，服務(wù)至上”為理念，引入新型支付、交互技術(shù)對(duì)既有設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，改變乘客購票、過閘方式，優(yōu)化車站乘客服務(wù)水平，提升乘客企業(yè)形象，降低運(yùn)營成本，促進(jìn)AFC系統(tǒng)終端設(shè)備向智能化、在線化、數(shù)據(jù)化轉(zhuǎn)變[8]。

時(shí)至今日AFC系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為多專業(yè)融合的綜合性學(xué)科，技術(shù)的創(chuàng)新已經(jīng)打破了傳統(tǒng)系統(tǒng)邊界格局。如何組織多專業(yè)、多技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，成為了頭等大事，需要城軌各個(gè)專業(yè)與外部各種新興技術(shù)共同碰撞、聯(lián)合創(chuàng)新、齊頭并進(jìn)，在智慧城軌頂層設(shè)計(jì)的引領(lǐng)下，發(fā)展智能系統(tǒng)，建設(shè)智慧城軌。