軌道交通自動售檢票系統TVM的結構及功能分析

馬 樂

(哈爾濱職業技術學院, 哈爾濱 150001)

TVM(自動售票機)是AFC(自動售檢票)系統終端設備的一種，安裝在非付費區，主要實現乘客的自助購買單程票并提供儲值卡充值的功能。近年來TVM在地鐵、輕軌、鐵路、高鐵等軌道交通行業有廣泛的應用。本文著重對TVM設備的基本結構及各個主要模塊的功能、工作方式等進行了詳細的分析。

1 TVM設備的主要功能

軌道交通自動售檢票系統中自動售票機的基本功能是，乘客通過自動售票機進行自助式操作，完成自動售票。自助售票的過程包含選擇購票、接收紙幣或硬幣現金、自動出票、自動找零以及打印購票憑條等。其主要功能包括：

(1)通過觸摸屏或按鍵接受乘客的購票選擇，并對乘客購票給予提示與指導。

(2)接收乘客所付購票資金(硬幣、紙幣、銀行卡等)并識別真偽。

(3)自動計算所付現金數量與購票金額進行比較并自動找零。

(4)自動發售多種不同面值的車票，并能一次交易發售多張車票。

(5)能用現金對儲值卡或一卡通車票進行充值。

(6)自動售票機發售的票種由線路中央計算機下載參數設置，車票的票值將根據旅程距離、時間和類型等因素決定，并由中央計算機下載參數控制。

(7)存儲、上傳交易信息，并對接收的現金進行儲存。

(8)對自身故障進行報警。

2 TVM的基本結構

TVM主要由主控單元(MCU)、車票讀寫器、車票處理裝置、儲值票處理模塊、前面板、乘客顯示器、觸摸屏、運營狀態顯示器、維護面板、現金處理裝置、銀行卡密碼鍵盤、錢箱、票箱、單據打印機、外部維護單元接口、電源模塊、不間斷電源(UPS)、鍵盤、鼠標、機箱等構成。自動售票機總體結構如圖1所示。

圖1 自動售票機總體結構

TVM(自動售票機)以主控單元為核心，輔以其他模塊。在設計上充分考慮了當地文化背景及人機工程學，在外觀設計上及人機界面設計上追求人性化，操作及維護上追求簡便化，同時從設備安全角度上有防塵和防靜電設計。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境對設備的影響。所有外露的邊角及外露表面的突出物應采用圓弧光滑設計，保證了在乘客使用與站員維護過程中不產生劃傷。 整機可采用獨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算機或工業控制計算機系統，可靠性高、功耗低，具有豐富的外部接口用以支持其他設備的聯接，保留部分接口以備今后擴展使用。主控單元應具有數據備份能力，并且可接外部存儲器。操作系統及應用數據采用非易失性存儲器NVRAM、DOM、CF卡等存儲方式，在意外掉電的情況下，操作系統和存儲數據不丟失。應支持DOS, Windows CE, Windows XP, Windows XP Embedded, Linux，VxWorks, QNX等實時性強的操作系統。平均故障間隔時間MTBF≥100 000h。

3.2 現金處理裝置

自動售票機的現金處理設備按照功能分為兩類：現金識別設備和現金找零設備。按照現金的類型則可繼續細分為紙幣識別單元、硬幣識別單元、紙幣找零單元和硬幣找零單元。現金處理設備是自動售票機中最重要的單元，直接關系到資金安全。

(1)紙幣識別單元

紙幣識別單元主要負責接收乘客購票所付紙幣現金，主要包括幾大組件：傳輸裝置、識別模塊、錢箱等。紙幣識別模塊一般可以識別5種以上紙幣。紙幣通過紙幣入口進入，送入識別模塊，識別模塊對紙幣的面額、防偽標示進行識別，將識別后的合法紙幣送入暫存器，非法的紙幣或無法識別的紙幣將從紙幣入口退還。當取消交易時，暫存器中的紙幣將由紙幣傳輸裝置傳送至紙幣入口退還。如確認交易，暫存器內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構，保證現金安全。紙幣識別單元的主要技術指標為紙幣識別率和識別速度。

(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，運營前放入TVM機內。一般情況下，如TVM機同時具備紙幣找零單元和硬幣找零單元，則優先采用紙幣找零，即先紙幣、后硬幣的原則。

(3)硬幣識別單元與硬幣找零單元

硬幣識別單元可與硬幣找零單元聯合構成硬幣處理裝置，以提高速度與效率。硬幣識別單元可接收中國境內流通的1元硬幣，并具有鑒別假硬幣的功能。硬幣找零單元結構復雜，包括循環找零機構、硬幣錢箱、補充機構等。循環找零的概念是，可以通過使用乘客新投入的硬幣對找零機構的硬幣進行補充，當循環找零機構中硬幣填滿時，新投入的硬幣將進入硬幣錢箱。

3.3 車票處理裝置

車票處理裝置主要負責單程票的讀寫、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及外形，目前通常使用磁質卡型車票、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，具有對單程票的讀寫和安全認證兩種主要功能。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構成，傳送過程要求票卡無彎曲。出票控制系統和票卡傳送控制系統電機滾輪加皮帶的形式可將卡票轉出至出票口。

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行校驗→如果有效，將寫入發售時間、發售設備編號、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。主控單元需要對票箱的狀態進行實時的監控，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，這些狀態油設置在票箱或廢票箱中的傳感器信號送達主控單元進行判斷，主控單元對狀態信息上傳至車站計算機，以提示車站工作人員及時更換票箱及廢票箱。此外，AGM(自動檢票機)的票箱與TVM(自動售票機)的票箱可具有互換性，實現票箱循環使用，減少票務人員工作量。

4 主要性能指標

自動售票機的主要性能指標包括：外形尺寸、整機重量、工作溫度濕度、輸入電壓、功耗、現金識別能力、紙幣購單張票處理速度、硬幣購單張票處理速度、最大購票速度、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、硬幣清空時間、現金存儲容量、票箱存儲容量、防護等級、網絡接口、可靠性(MTBF平均故障間隔時間、MCBF平均無故障次數、MTTR平均修復時間)等。其中，最大購票速度是反映單張單程票及連續購票速度的一個綜合性指標。在使用IC卡式車票時，該速度可達1張/s。

[1]趙時旻. 軌道交通自動售檢票系統[M].同濟大學出版社.2010.

[2]朱愛華. 城市軌道交通設備[M].北京交通大學出版社.2011.

[3]陳勇. 地鐵自動售檢票系統.鐵道通信信號. 2002.