城市軌道交通AFC移動支付購票、掃碼過閘速度研究

摘要 文章針對掃碼購票和掃碼過閘的速度進(jìn)行了研究，分析了影響掃碼購票速度的主要因素，包括TVM讀寫器配置、TVM出碼速度及網(wǎng)絡(luò)帶寬大小等因素，提出了相應(yīng)的優(yōu)化方案，如更改支付成功通知機(jī)制、增大網(wǎng)絡(luò)帶寬等。同時，對掃碼過閘速度進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)影響因素包括乘客攜帶包裹、讀寫器場強(qiáng)、閘機(jī)通信速度、扇門開關(guān)速度和二維碼解碼速度等，對于地鐵行業(yè)的此類設(shè)計和應(yīng)用有較高的指導(dǎo)性。

關(guān)鍵詞 城市軌道交通；AFC；移動支付；掃碼購票；掃碼過閘

中圖分類號 U293.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）02-0007-03

0 引言

隨著移動支付技術(shù)的迅速發(fā)展，二維碼車票和掃碼支付在公共交通領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。該文針對掃碼購票和掃碼過閘的速度進(jìn)行了深入研究，分析了影響速度的主要因素，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化方案，有效地提升掃碼購票和過閘效率。展望未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，AFC系統(tǒng)將更加智能化，為乘客提供更加便捷的出行體驗。

1 TVM購票速度研究

1.1 TVM現(xiàn)金購票速度分析

為測試TVM現(xiàn)金購票速度是否符合《城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)工程質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50381—2018）[1]規(guī)范，常州地鐵1號線茶山站使用硬幣和紙幣進(jìn)行購票測試，實測發(fā)卡模塊速度0.999 7 s/張，滿足≤1 s/張的標(biāo)準(zhǔn)要求；使用硬幣的平均發(fā)售速度為

2.688 5 s/張，滿足≤3 s/張（從投入足夠的硬幣開始到出票的過程）的標(biāo)準(zhǔn)要求；使用紙幣的平均發(fā)售速度為4.116 5 s/張，滿足≤6 s/張（從投入足夠的紙幣開始到出票的過程），符合規(guī)范要求。

1.2 TVM掃碼購票速度分析

1.2.1 掃碼購票流程

探究影響掃碼購票速度的原因，應(yīng)從掃碼購票的每個步驟分析具體的影響因素及其影響程度。掃碼購票的具體步驟詳見圖1所示。

1.2.2 掃碼購票速度數(shù)據(jù)分析

（1）常州地鐵掃碼購票速度分析。

隨機(jī)抽取開通初期和近期各兩天，每天任意5筆（共20筆）的二維碼交易日志，統(tǒng)計掃碼購票時間如表1所示。其中，選取9月份任意一天工作日和休息日，以及11月份任意一天工作日和休息日的二維碼交易數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)從LC后臺數(shù)據(jù)獲得，掃碼購票速度為每次購票開始購票與出票的時間差（即數(shù)值越小速度越大）。

從表1中可看出：1）樣本數(shù)據(jù)中的最大值為61 s/次，最小值為13 s/次，極差為48 s/次，表明不同乘客的掃碼購票速度差異較大；2）購票速度快慢與是否為工作日無明顯關(guān)系，表明客流大小對完整一次的購票速度幾乎無影響。

將表1數(shù)據(jù)按月份進(jìn)行整理并繪于同一張折線圖中（如圖2所示），將平均值做對比分析。

由圖2可以看出數(shù)據(jù)較為離散，表明每一筆交易速度差異較大，反映出乘客的差異對購票速度有較大影響。

從點擊掃碼支付到出票的平均時間約為5 s，從點擊掃碼支付到出碼的平均時間約為0.24 s，而從掃碼支付成功到出票的平均時間約為1.182 s，因此在整個過程中掃碼支付的時間占比較大，對整個掃碼購票速度的影響較大。

（2）國內(nèi)地鐵掃碼購票速度。

通過查閱資料和調(diào)研，在乘客明確知道目的地且手機(jī)不卡頓的情況下，北京地鐵掃碼購票的平均速度為15 s/次，廣州地鐵約為20～30 s/次，而成都地鐵約為15～20 s/次。

常州地鐵近期的平均掃碼購票速度約為20 s/次，比現(xiàn)金購票速度慢，但與兄弟地鐵的掃碼購票速度差別不大。通過對購票速度進(jìn)行分析，應(yīng)盡量優(yōu)化TVM靈敏度，提高購票速度。

2 影響原因分析

通過對以上購票步驟的分析和在車站的實際觀察，可知在整個購票過程中主要有乘客操作和設(shè)備運作兩種工作，初步判斷可能影響TVM購票速度的原因主要有兩方面：一是環(huán)境原因，二是TVM設(shè)備原因。

2.1 環(huán)境原因

環(huán)境原因主要有人為因素、移動網(wǎng)絡(luò)因素和其他因素。

2.1.1 人為因素

在購票時，乘客選擇目的車站或金額，接著跳轉(zhuǎn)至選擇張數(shù)界面點擊掃碼支付，再到手機(jī)掃碼支付成功，這些操作都需要一定時間。通過上述對掃碼購票速度的數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)離散表明人為因素對購票速度的影響較為明顯，掃碼購票速度因人而異。

（1）年齡的影響。

由于此次觀測中老年乘客所占比例很小，樣本較少，觀測所得的參數(shù)精度不高，因而僅簡單比較分析。

通過對車站掃碼購票乘客的觀測發(fā)現(xiàn)，購票速度與年齡存在一定關(guān)系，通常中青年購票速度較快，年紀(jì)較大的乘客購票速度較慢，且差別較為明顯。這是因為中青年經(jīng)常使用掃碼支付的方式，并且在反應(yīng)和動作上相比年紀(jì)較大的要更快。

（2）熟練程度的影響。

常州地鐵開通至今，部分乘客對二維碼購票流程不熟悉，會在一定程度上降低使用二維碼購票的速度。

熟練程度對乘客購票速度的影響很大，在同樣的情況下，無論中青年還是老年，不熟練乘客明顯比熟練乘客速度慢。由于乘客學(xué)習(xí)能力、糾錯能力，周邊乘客的示范與幫助等條件的不同，不熟練乘客掃碼購票的時間間隔差別很大，最快的十幾秒，最長的達(dá)到1分多鐘。抽取樣本中不熟練的乘客僅占總?cè)藬?shù)的20%，但購票時間卻占所有乘客的40%。這是因為熟練的乘客對購票的步驟較為熟悉，在操作時每步的銜接較為流暢，甚至有的乘客在購票前就已將手機(jī)掃碼功能打開，較為顯著地縮短了掃碼購票時間，即提高了購票速度。

2.1.2 移動網(wǎng)絡(luò)因素

顯然乘客在掃碼支付時手機(jī)的移動網(wǎng)絡(luò)速度對支付速度也有影響，即對掃碼購票支付速度產(chǎn)生影響。

2.1.3 其他因素

手機(jī)型號、軟件、版本及購票周圍環(huán)境都會對購票速度有一定的影響。

2.2 TVM設(shè)備原因

從AFC專業(yè)立場來看，應(yīng)多從TVM設(shè)備上尋找影響原因，主要對設(shè)備的硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)帶寬等三個方面進(jìn)行分析。

2.2.1 TVM硬件原因

影響掃碼購票速度的硬件主要為發(fā)卡模塊中的讀寫器，由于發(fā)卡模塊的發(fā)卡速度和現(xiàn)金售票速度均滿足技術(shù)要求，因此TVM硬件對掃碼購票的影響較小。升級讀寫器硬件配置對購票速度的優(yōu)化性價比不高。

2.2.2 TVM軟件原因

（1）二維碼圖案大小。目前TVM購票界面中的二維碼圖案較大，乘客在掃碼時需調(diào)整一定的距離后攝像頭才能掃到整個二維碼圖案。

（2）TVM出碼速度。從TVM將乘客購票信息發(fā)給銀聯(lián)商務(wù)端，再到TVM上顯示二維碼，這個過程的快慢影響掃碼購票的速度。

（3）TVM獲取付款成功信息速度。TVM軟件設(shè)定在二維碼出碼后每隔2 s向銀聯(lián)商務(wù)端詢問是否支付成功，取得支付成功的通知后，TVM執(zhí)行發(fā)卡操作，這個過程的快慢也同樣影響掃碼購票的速度。

2.2.3 網(wǎng)絡(luò)帶寬原因

網(wǎng)絡(luò)帶寬對TVM與銀聯(lián)商務(wù)端交互的速度也有影響，通常帶寬越大速度就越快。

3 優(yōu)化方案

（1）宣傳掃碼購票功能，設(shè)置購票語音提示。通過宣傳和語音提示引導(dǎo)乘客快速完成購票，可以有效解決乘客熟練程度對購票速度的影響。

（2）在站廳布設(shè)高速無線網(wǎng)絡(luò)。在站廳增設(shè)高速穩(wěn)定的無線網(wǎng)絡(luò)供乘客使用，有乘客希望地鐵提供免費的無線網(wǎng)絡(luò)，可以讓乘客通過“常州地鐵APP”登錄連接無線網(wǎng)絡(luò)，這樣不僅可以有效解決乘客手機(jī)移動網(wǎng)絡(luò)對購票速度的影響，還可以推廣“常州地鐵APP”的應(yīng)用。

（3）升級讀寫器配置。采用性能穩(wěn)定、處理能力強(qiáng)的讀寫器可以提高出票速度，但性價比不高。

（4）縮小二維碼圖案。通過對兄弟地鐵的調(diào)研和對常州地鐵的實際觀察，更新軟件縮小二維碼圖案，乘客站在TVM前購票，屏幕出現(xiàn)二維碼時無須后退即可掃碼成功，可以有效縮短購票時間。

（5）增加發(fā)起詢問是否支付成功的頻率。目前TVM在出碼后每隔2 s向銀聯(lián)商務(wù)端詢問是否支付成功，建議將時間調(diào)整為1 s或0.5 s。

（6）更改機(jī)制。目前機(jī)制為TVM每2 s向銀聯(lián)商務(wù)端詢問是否支付成功，可以更改為支付成功后，銀聯(lián)商務(wù)端主動發(fā)送成功信息至TVM。

（7）增大TVM與銀聯(lián)商務(wù)端交互的網(wǎng)絡(luò)帶寬。

（8）與廠家共同對軟件進(jìn)行局部優(yōu)化。根據(jù)影響原因不斷對TVM軟件進(jìn)行優(yōu)化，減少大客流時出現(xiàn)的問題，主動優(yōu)化系統(tǒng)。

4 過閘速度研究

按過閘介質(zhì)分類，進(jìn)站過閘方式主要有兩種：一是實體票卡過閘；二是虛擬票卡過閘（即掃碼過閘）。

4.1 實體票卡過閘速度分析

隨機(jī)抽取5筆單程票過閘的開閘時間，數(shù)據(jù)分別199 ms、230 ms、198 ms、224 ms、206 ms，滿足《城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)技術(shù)條件》（GB/T 20907—2007）[2]中≤300 ms的要求。

4.2 刷卡過閘

客觀影響原因可能如下：（1）人為因素；（2）讀寫器場強(qiáng)大??；（3）閘機(jī)扇門開關(guān)速度等。

4.3 回收票卡過閘

單程票出站時需回收，因此單程票過閘時除與刷卡過閘相同的原因外，還可能因回收模塊卡票而導(dǎo)致速度變慢。

4.4 掃碼過閘速度分析

常州地鐵支持掃碼過閘，乘客打開“常州地鐵APP”乘車碼，對準(zhǔn)二維碼識別口，扇門打開后通過通道。

4.5掃碼購票速度數(shù)據(jù)

隨機(jī)抽取5筆二維碼掃碼過閘的開閘時間，數(shù)據(jù)分別為233 ms、160 ms、202 ms、196 ms、195 ms，平均時間為197.2 ms，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于八維通提供的技術(shù)規(guī)格書內(nèi)≤500 ms的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.6 可能影響掃碼過閘速度的原因

4.6.1 環(huán)境原因

（1）乘客有無攜帶包裹。通過在車站的實際觀察，不帶包裹的乘客比攜帶包裹的乘客過閘速度快；攜帶小包裹的乘客比攜帶大包裹的過閘速度快。

（2）乘客年齡。中青年比老年乘客過閘速度快。

（3）熟練程度。熟練乘客比不熟練乘客過閘快。

4.6.2 技術(shù)原因

（1）乘車碼圖案的大小。

（2）讀寫器場強(qiáng)大小。常州地鐵支持的過閘方式和票卡種類較多，讀寫二維碼票要求場強(qiáng)值較其他票卡偏小，為使讀寫器可以兼顧各種票卡的讀寫，將場強(qiáng)調(diào)整在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的偏低值，可能會稍微影響其他票卡的讀寫。

（3）閘機(jī)內(nèi)部的通信速度。

（4）閘機(jī)扇門的開關(guān)速度。扇門速度可以調(diào)節(jié)，為減少客傷事件，目前扇門速度值偏小。

（5）二維碼的解碼速度。首先需要由設(shè)備端的攝像頭模塊實時獲取圖像，然后在圖像中出現(xiàn)二維碼圖形時對二維碼進(jìn)行一系列的識別操作，其主要過程如下：

1）首先對圖像進(jìn)行二值化，將整個圖像轉(zhuǎn)換成黑白兩種顏色。2）根據(jù)圖形確定二維碼的位置及相應(yīng)的掩碼，并使用掩碼填充得到與原二維碼相同尺寸的掩碼圖形。

3）根據(jù)掩碼圖與原二維碼圖形，針對數(shù)據(jù)部分的坐標(biāo)進(jìn)行異或運算（即去掩碼操作），得到去除掩碼后的圖案。4）根據(jù)右下角固定位置的圖案確定編碼種類、編碼長度。5）對上一步的內(nèi)容區(qū)域按照順序進(jìn)行解碼，得到二進(jìn)制內(nèi)容。6）將二進(jìn)制內(nèi)容轉(zhuǎn)換成字符串，解碼結(jié)束。此過程較為復(fù)雜，可能會影響閘機(jī)速度。

5 結(jié)束語

傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)已相對成熟，所以乘客追求的是更快速便捷。在移動互聯(lián)網(wǎng)、移動支付技術(shù)迅速發(fā)展的時代，移動支付和二維碼車票具有適應(yīng)性好、支付方便等優(yōu)點。在AFC系統(tǒng)中加入掃碼支付和二維碼車票，對于用戶而言，能夠更加快捷方便地購票、進(jìn)出站；對于AFC系統(tǒng)而言，可以提高系統(tǒng)運行效率、利用海量交易數(shù)據(jù)為用戶提供各項服務(wù)。

然而，二維碼解碼速度的提升是實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵。為了優(yōu)化二維碼解碼速度，需要從多個方面入手。首先，可以優(yōu)化攝像頭模塊的圖像處理算法，提高圖像二值化的效率，減少處理時間；其次，改進(jìn)二維碼定位和掩碼的處理算法，以減少識別過程中的計算量；此外，通過提升TVM與銀聯(lián)商務(wù)端交互的網(wǎng)絡(luò)帶寬，可以加快數(shù)據(jù)的傳輸速度，從而縮短解碼時間；最后，針對二維碼圖案的大小和質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化，確保二維碼易于識別，減少錯誤解碼的次數(shù)，進(jìn)一步提升過閘速度。通過這些措施，可以有效提高AFC系統(tǒng)的整體效率，為乘客提供更加流暢的乘車體驗。

參考文獻(xiàn)

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[2]城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)技術(shù)條件：GB/T 20907—2007[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2007.