城市軌道交通標準票務處理終端研究

韓建明，付保明，張寧，何鐵軍

城市軌道交通標準票務處理終端研究

韓建明1，付保明2，張寧2，何鐵軍2

(1.蘇州市軌道交通集團有限公司運營分公司，江蘇蘇州215006; 2.東南大學智能運輸系統研究中心軌道交通研究所，南京210096)

為統一城市軌道交通不同線路自動售檢票系統的票務處理流程，分析現有票務處理終端的不足，提出標準票務處理終端設想，并設計標準票務處理終端的軟硬件結構，最后，分析標準票務處理終端的建設模式、終端開發、上線部署及版本管理等具體部署應用過程。標準票務處理終端不僅有利于避免重復投資，降低建設成本;還有利于運營部門及時響應票務政策的變化，減少票務處理軟件修訂所需的成本，具有較大的經濟效益和社會效益。

城市軌道交通;自動售檢票系統;票務處理終端;版本管理

1 現有票務處理終端分析

城市軌道交通自動售檢票(automatic fare collection，AFC)系統是軌道交通運營管理的核心系統，它不但為乘客提供自動售檢票服務，也為軌道交通運營公司的科學管理提供可靠數據，是提高票務系統管理水平和效益的重要手段［1］。在AFC系統中，與乘客票卡處理直接相關的AFC終端設備主要包括自動售票機、便攜式檢/驗票機、閘機和票務處理終端［2］，其中票務處理終端是指半自動售/補票機(booking officemachine，BOM)。

BOM由軌道交通運營工作人員操作，鑒于各地軌道交通運營需求的差異，其在票卡處理、人性化服務、現金安全等方面趨于多樣性和復雜性［3］，相關業務的實現與閘機和自動售票機的運行模式有很大不同，無法完全由自動化票務處理設備代替。AFC系統的票務處理過程是十分復雜的，在運營過程中經常會發生變動，如票卡結構、票卡業務規則以及票卡使用范圍的變動等，票卡處理程序和票務處理流程經常需要升級更新［4］。許多城市通過采用標準讀寫器(也稱業務內置型讀寫器或大讀寫器)實現終端設備票卡處理模塊的標準化［5］。當票卡發生變更時，現有模式可通過統一下發的方式更新標準讀寫器模塊的票卡處理程序或者設備運行參數(equipment operating data，EOD)［6］，但這并不能完全滿足票務處理終端的運營需求，往往需要同時對BOM主控單元的操作程序和操作界面進行變更。此外，我國各城市軌道交通BOM系統一般由不同線路的AFC系統承包商開發，其建設模式具有如下特點:

1)同一城市BOM功能相似，但卻由各線路承包商獨立開發，造成資源浪費和重復建設;

2)由于各承包商、設備供應商的技術水準、管理水平和工程經驗不同，導致各線路的BOM水平良莠不齊;

3)各承包商BOM設計的用戶界面、操作方法不同，導致不同線路的操作員在換崗時需要重新進行培訓;

4)BOM升級成本較高，對BOM升級需將原系統承包商召回進行二次開發。隨著線網規模的擴大，承包商的增多，變更的代價也越大，耗時長，難度大，成本高，不確定風險隨之增大;

5)承包商技術水平的差異、開發人員的穩定性以及對業務規則理解的差異，都會對系統之間的互聯互通造成隱患。

當前，我國各城市軌道交通AFC系統的票務處理終端尚未達到標準化，而對票務處理終端的研究較少，在AFC系統標準化研究的大背景下，需要進一步研究票務處理終端的標準化問題。

2 標準票務處理終端的設想

當前，蘇州軌道交通1號線與2號線已進入正常運營階段，3號線、4號線和5號線正在建設中。隨著新線的不斷開通，蘇州軌道交通AFC系統即將進入網絡化運營階段。蘇州軌道交通1號線的BOM采用Java SE技術開發，2號線的BOM采用.NET技術開發，當票卡發生變更以后，如增加發行三日票、五日票和勞模票等，由于各線路BOM的軟件開發平臺并不相同，BOM終端軟件統一升級的難度較大，需要召回各線路原系統承包商進行二次開發，成本較高。隨著線路的不斷增加，該問題將變得更加嚴重。

因此，對于軌道交通建設及運營部門而言，可以在標準讀寫器的基礎上，研發統一的、擁有自主產權的和源代碼模塊化的標準票務處理終端，從而為各線路提供統一的操作界面和業務處理流程，降低系統的更新費用，以利于系統的互聯互通，便于系統的維護、擴展和升級，滿足軌道交通網絡化建設和運營的需求。

標準票務處理終端的研發與推廣應用將改變現有BOM的建設與運營模式，具體如下:

1)統一的軌道交通標準票務處理終端，可避免重復建設，節約資源，各線路BOM的可靠性也可得到保證，同時標準、可靠的票務處理終端有利于新線AFC系統的調試，縮短建設周期;

2)統一的軌道交通標準票務處理終端操作界面，可避免不同線路AFC操作員換崗時的重新培訓，降低運營成本;

3)當票務處理流程和票務處理界面發生變更以后，軌道交通運營部門無需召回原承包商，可自主對標準票務處理模塊進行修改升級，并以統一下發的方式，快速部署到線網，實現對票務政策變化的快速響應，并降低不同線路AFC系統集成商技術響應差異性帶來的風險，從而降低升級成本、維修成本，并提高維護效率;

4)標準票務處理終端的開發及應用將進一步推進軌道交通AFC系統的標準化進程。

標準票務處理終端與現有票務處理終端的具體對比分析如表1所示。

表1 標準票務處理終端與現有票務處理終端的對比Tab.1 Comparison between standard and existing ticketing processing term inals

3 標準票務處理終端的設計

3.1 硬件架構

傳統BOM的硬件構成較為簡單，主要由計算機設備(包括工控機、操作顯示器、乘客顯示器、鍵盤、鼠標、票據打印機等)、IC卡讀寫器及發卡機構組成。

在實際運營中，BOM系統中的發卡機構是一種非必需部件。首先，BOM主要功能并不是發售單程票，其發卡機構雖然有單程票的發售功能，但在實際運營過程中，BOM往往只售賣作為出站票的單程票，出票數量極少;其次，發卡機構只能發出單程票，儲值票不能由發卡機構進行售賣;第三，發卡機構是單向的，無法實現對退卡的管理;第四，發卡機構發售票卡的成本高，且其傳動機構結構復雜，易出現故障。所以標準BOM可以不使用發卡機構，票卡的管理通過臺賬等方式進行。此外，IC卡讀寫器可采用與AFC系統和設備完全兼容且滿足網絡化運營的標準讀寫器。因此，標準BOM系統完全可由標準計算機設備和標準讀寫器組成，其硬件架構如圖1所示。

圖1 標準BOM的硬件架構Fig.1 Hardware architecture of standard BOM

由圖1可知，BOM的硬件較多，顯示器、讀寫器、工控機、打印機等均需使用不間斷電源(uninterrupted power supply，UPS)供電，在運營日開始及結束時，需要工作人員對各部件進行電源開關操作。因此，可設置一鍵開關機功能的硬件，以實現對各部件電源開關的集中控制，方便工作人員進行操作。

3.2 軟件結構

票務處理終端軟件是指運行于主控單元的票務處理程序，是標準票務處理終端的核心組成部分。鑒于BOM系統業務的多樣性和復雜性，票務處理終端軟件應遵循模塊化、參數化及分層設計原則，以便對其進行擴展、修改和更新，增強系統的靈活性;同時，軟件應能夠兼容不同的操作系統。標準票務處理終端軟件可分為表示層、業務邏輯層和底層支持庫，軟件架構如圖2所示。

圖2 標準BOM的軟件架構Fig.2 Software architecture of standard BOM

最上層的表示層是系統的人機交互端，負責與車站操作人員進行信息交互。操作人員只需簡單選擇圖形按鈕或輸入數據，就能進入相應的業務處理界面并完成業務操作，可采用圖形用戶界面(graphic user interface，GUI)開發人機交互界面，應堅持以操作人員為中心的設計思想，符合操作人員的知覺和思維邏輯，便于其操作。業務邏輯層依據表示層的業務指令處理售票、票務、管理、維護以及輪班等復雜的業務邏輯，各業務模塊之間應遵循“高內聚、低耦合”的設計原則，系統能根據操作人員對各業務模塊的不同需求進行不同的處理和響應。底層支持庫包括票卡處理庫、界面庫、參數庫及數據庫等，為業務邏輯層提供參數及數據支持，如票價表、購票限額、優惠制度、押金等系統參數信息。

3.3 工作臺及臺面

作為標準BOM系統的支撐，工作臺的設計及臺面的布置影響系統的服務水平及業務操作。因此，應結合各硬件設備的尺寸及安裝要求，考慮乘客與工作人員信息交互的便捷性以及車站票廳的作業面積，合理設計工作臺尺寸，并為相關硬件設備預留安裝空間及線槽。此外，應結合人體工程學，充分考慮工作人員及乘客與設備的人機交互，將票務打印機、讀寫器等設備布設在工作桌面的適當位置，便于工作人員按照業務流程進行相關設備的操作，同時，便于乘客獲取票務操作結果，以提高系統的服務水平。3.4業務組成

作為BOM的核心業務，票務服務主要包括車票發售、車票分析、票務處理及服務三大類功能。發售的車票包括單程票、儲值票、紀念票等在內的各種類型車票;車票分析指對車票有效性進行分析，查詢車票歷史交易信息;票務處理及服務包括票務更新、發售出站票、充值、退票、換票、補票、黑名單拒絕交易、受理車票掛失、查詢票價及其他服務。

BOM系統操作人員處理票卡業務時，通過用戶界面控制票務處理主程序并完成相應票務操作，票務處理主程序向標準讀寫器下發具體票卡操作命令(如充值、退票等)，標準讀寫器根據上位機的命令對單程票或者儲值票進行讀寫操作，完成票卡處理流程，并返回處理結果，基本流程如圖3所示。

圖3 票務處理基本流程Fig.3 Basic processes for ticketing

除票務處理功能外，操作人員還可通過票務處理程序對票務處理終端進行管理，包括初始化、模式管理、數據存儲管理、設備運營參數管理、通信管理和輪班管理等。其中輪班管理能確保不同身份人員登錄系統后擁有不同的權限功能，比如值班班長登錄后擁有監察功能等。

4 標準票務處理終端應用

為了保證標準票務處理終端在線實際運營時與AFC系統內其他設備的兼容性，確保軌道交通運營管理單位在運營過程中能完全主動掌握標準票務處理終端的知識產權，降低系統的開發與應用風險，從建設模式、終端開發、上線部署及版本管理4個方面對標準票務處理終端的具體部署應用過程進行分析。

4.1 建設模式

對于標準票務處理終端，可將其作為AFC系統的一部分，按單線路納入AFC系統進行招標，由各線路承包商分別進行產品設計、研發、生產和維護，但該傳統建設模式不能消除各承包商的技術差異，也不利于用戶掌握核心技術，不能充分發揮標準票務處理終端的優勢。因此，有必要采用新的建設模式，即:用戶自主設計、研發標準BOM系統，掌握關鍵技術;然后，對標準BOM系統的標準計算機設備和標準讀寫器分別進行招標及工程建設;運營階段由用戶自主進行系統的升級、維護。

4.2 終端開發

運營管理單位開發人員應首先對國內其他城市BOM設備的主要功能需求、部署情況、已運營線路BOM在建設和運營過程中的使用反饋意見進行調研;然后，根據實際調研情況，針對本單位及實際運營過程中對BOM的功能需求，設計標準票務處理終端的功能，包括票務處理類功能、管理類功能和人機交互界面的設計等。搭建標準票務處理終端的硬件平臺時，應選用成熟的、具有一定先進性的設備，保障產品的可靠性和可延續性。在前述工作的基礎上，開發標準票務處理終端應用軟件模塊。

4.3 上線部署

為檢測BOM系統的質量及穩定性，同時保證AFC系統的正常運營，應首先在原有系統的基礎上，選擇代表性的站點，將研發的標準票務處理終端與原有BOM系統并行運行，及時處理并行運行過程中出現的問題，不斷完善產品。在并行運行通過后采用備份運營的方式，設置研發終端為熱機，原有系統為冷機，一旦運營出現異常即可由熱機切換至冷機，從而保證系統的正常運營。在上述運營方式的基礎上，經過一段時間的檢驗后，即可采用業主擁有自主知識產權的標準票務處理終端進行運營。當有新線建設開通時，可直接將已投入使用的標準票務處理終端推廣應用到新線的AFC系統中。

4.4 版本管理

BOM系統票務處理程序版本管理是實現標準票務終端快速響應票務政策變化的重要手段，也是實現票務處理程序自主開發、統一升級的重要保障，可采用版本服務器對軟件版本進行統一管理，保障軌道交通公司自主知識產權。通過版本管理，軌道交通運營管理部門擁有票務處理的源程序，并將其作為第一版本，當票務管理有新變動時，可以由運營部門或者以運營部門為主、其他方參與的方式進行軟件更新升級。

BOM程序版本管理主要包括代碼審查、文檔完整性審查、功能完整性審查和變更歷史文檔審查等，從而給軌道交通運營管理部門提供更大的二次開發選擇空間，具體版本管理流程如圖4所示。

圖4 程序版本管理流程Fig.4 Program versionmanagement process

票務處理程序經由版本服務器統一下發給線網各車站的票務處理終端，并在系統重啟、初始化時進行自動更新。AFC系統各級管理人員可通過查詢票務處理終端的票務處理程序版本信息(即版本號)，實現對終端票務處理程序的監控。

5 結語

票務處理終端作為AFC系統的重要終端設備，直接影響AFC系統的服務水平和性能。標準票務處理終端將提高系統的兼容性和業務處理效率，提升軌道交通公司的技術研發水平，加快線網AFC系統標準化進程，降低系統的升級維護成本。標準票務處理終端的推廣應用有利于進一步實現AFC系統模塊級的互聯互通，提高建設、運營效率，以及軌道交通服務水平，符合軌道交通的發展趨勢，有著廣闊的推廣應用前景。

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(編輯:王艷菊)

Standard Ticket Processing Term inal for Urban Rail Transit

HAN Jianm ing1，FU Baom ing2，ZHANG Ning2，HE Tiejun2
(1.Suzhou Railway Operation Co.，Ltd.，Suzhou 215006; 2.ITSRail Transit Research Institute of Southeast University， Nanjing 210096)

Differentautomatic fare collection systems are adopted by differenturban rail transit lines.The disadvantages of these ticket processing term inalsare analyzed.A standard ticket processing term inal is proposed，and the structuresof itshardware and software are designed.The developmentmode，term inal development，online installation and versionmanagement of the standard terminal are analyzed.The standard ticketprocessing terminal can avoid duplication of investment，is conducive for the operation department to respond to ticketing policy changes timely，and can reduce costs on ticket processing software revision.Therefore，it can bring great econom ic and social benefit.

urban rail transit;automatic fare collection system;ticket processing terminal;versionmanagement

U231.7

A

1672- 6073(2017)02- 0099- 04

10.3969/j.issn.1672 6073.2017.02.020

2016- 05 09

2017 01 04

韓建明，男，工程師，總經理，從事軌道交通運營與管理工作，hanjianm ing@sz-m tr.com

蘇州市科技發展計劃(重點產業技術創新)項目(SGC201502)