地鐵自動售檢票系統設計及關鍵技術探討

摘 要：城市軌道交通自動售檢票系統（Automatic Fare Collection，AFC）是一種利用先進的機電一體化技術和電子、通訊、網絡等技術，實現售票、檢票、計費、收費、統計、管理等全過程的一種自動化系統，其目前被廣泛運用于我國的軌道交通領域。本次研究重點圍繞AFC系統的設計以及關鍵技術兩個方面進行分析。

關鍵詞：地鐵;自動售檢票系統;設計;關鍵技術

中圖分類號：U293.22 文獻標識碼：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，總公里數已達到4991.7km，日均吞吐量已達到4000萬人[1]。由此可見，我國的地鐵發展是非常快速的。其中AFC系統的應用對于加快地鐵通行速度、減少票務損失與糾紛等方面有著非常顯著的作用。

1 關于AFC

整個AFC系統包括收費閘機、自助式售票機、自助式充值機、票務員使用的票務機等。AFC在地鐵中的應用離不開計算機、通信、網絡、自動控制等技術，最終呈現出實現軌道交通售票、檢票、計費、收費、統計、清算等全過程。AFC系統自上而下可以分為五層架構：清分中心、線路計算機系統、車站計算機系統、車站終端設備、車票。AFC系統在取代紙質車票的基礎上實現自動售檢票，可發揮出自動售票、自動檢票、自動清結算、半自動補票及票卡更新等功能[2]。AFC系統開通后，通過乘客進、出站刷卡，可以精確記錄乘客乘車的起、終點，準確掌握客流時、空分布規律，實時統計各線路及各車站的客流量，為地鐵運營組織提供基礎數據，應對客流變化及時調整運力，緩解擁擠。

2 AFC的設計分析

由于我國的地鐵建設工作發展迅猛，整個地鐵系統正在不斷的擴張，加上地鐵線路變得越來越復雜。傳統的地鐵自動售檢票系統已經無法滿足如今的客流量需求。全新的AFC系統已經逐漸取代既往采取的半自動化系統，而這其中，就需要有大量的先進技術作為支撐，有效實現對系統的統籌規劃與管理。

整個AFC系統中，其中中央計算機系統是自動售檢票系統的核心系統，它能實現對AFC系統內所有設備的監控，實現系統運營、收益及設備維護、研究[3]。AFC系統充分考慮綜合交通網絡其他子系統的票務需求，為各交通子系統的售檢票一卡通、跨系統的自助車票預訂、票務清分清算、密鑰安全體系管理、黑名單等運營參數同步、路網拓展等設計因素，構建兼容性好、擴展性強的自動售檢票系統體系架構。

2.1 硬件方面設計

目前AFC系統中最核心的技術為云計算系統，其通過將大量的計算和管理，最終輸出為地鐵票的售票、檢票工作提供服務。通過利用云計算技術，還能夠將整個系統內的所有內核設備和外部設備整合在一起，將數據轉化為計算機語言，通過進行高效且精確的計算之后再通過相應的語言輸出，有效完成了對乘客流量的掌握以及營業狀況的統計等多項工作。需要注意的是，該系統的硬件核心工作模式非常復雜，要重視將地鐵網的數據網與云計算中心連接，確保地鐵運營產生的所有相關數據都能夠及時上傳到云計算中心。當對所有信息與數據完成交叉計算之后，再將數據再次發送到輸出端。

而針對AFC系統的硬件方面，需要結合當地地鐵系統的規模來確定其最終的運算模式，并考慮到每一個站點之間的數據。而這都依賴于云計算系統中的兩個結構，一是服務系統以及服務器，二是運算系統[4]。兩個不同的部分，完成結構的連接以及數據信息的交換與交流。通過利用這兩個硬件結構，能夠有效實現地鐵系統之間信息的快速流通與傳遞。另外就是關于售票與支付系統之間的連接，安全是這方面的信息安全數據考慮與設計的重點。

2.2軟件結構設計

從軟件設計方面而言，AFC系統與云計算技術的連接是整個系統中的核心。兩者之間的連接，確保了AFC系統具有基本的運算功能，再以此作為基礎進行軟件結構的設計。AFC系統在收集到所有數據之后，并將其初始化，再將其轉化為統一的計算機語言，通過云計算技術進行計算。軟件中的云計算系統作為其中的一部分，能夠將用戶以及地鐵站在運行過程中產生的相關數據上傳至服務器云計算技術，再對這些數據進行存儲和處理。其中，依靠計算機系統的計算功能實現對海量數據的處理。需要注意的是，要實現對資源合理的安排與配置，確保整個AFC系統的安全性，避免受到外部的影響[5]。

2.3 設計中的注意事項

在進行設計的過程中，需要重點集中在TVM紙幣和硬幣模塊，AG扇門機芯及電擊、扇門外部材料等方面的設計及選擇。從人員配備上而言，所有相關設計工作均需要有強大的人力資源，確保有足夠的設計成本，這就需要注重有專業的設計人員及設計周期等。另外，還需要重點針對考慮重慶地區高溫高濕的氣候對AFC系統中各種設備的影響，因此需要注重各種零部件的選擇。另外，在設計中還需要體現出人性化設計。

3 AFC的關鍵技術分析

3.1管理各種終端設備

在整個地鐵系統中，自動終端設備幫助乘客購票或者是了解換乘信息等，其對于保證整個地鐵運行有重要價值。運維人員需要注重對其自動終端設備等的管理和維護，確保其能夠正常投入到地鐵系統中。

3.2 注重用戶信息安全管理

地鐵站中的售票機直接與用戶的賬戶關聯，涉及到海量的用戶信息，一旦出現信息安全問題將帶來嚴重的后果。面對這種情況，地鐵系統必須建立相應的安全工作系統，避免任何形式的用戶信息泄露。

3.3 能夠可持續發展

為保證AFC系統能夠不斷適應變化、發展的外部環境，需要注重對AFC系統的改造與升級。注重對AFC系統的升級改造，不僅僅是要滿足城市軌道交通工程運營和管理的要求，另外還要考慮遠期工程的延長或調整需要。其中重點進行互聯網支付的取購票及互聯網支付過閘的技術升級與改造，從自動售檢票系統和清分中心相關軟件著手，實現包括對票務中心系統、維修中心系統、模擬培訓中心系統、車站計算機系統、自動售票機、半自動售票機、自動檢票機、便攜式檢票機、車票及其他附屬設備等的改造。其中的清分中心就是處理軌道交通各條線路之間，與公交、銀行及系統之間的清算分賬、車票交易數據的處理及統計分析，可以保障市民們購票乘車體驗。

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，十分容易出現地面線槽漏水的情況，輕則造成強、弱電干擾，重則造成漏電現象，嚴重影響地鐵的安全運行。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公共區防水線槽密閉實驗了解防水性能。實驗要求嚴格按照國家標準、行業標準及工程驗收方案對防水線槽進行認真、細致的測試實驗，確保能夠為重慶軌道交通環線二期自動售檢票系統后期順利施工提供保證，也為環線開通后的安全運行提供長期的保障。

4 結語

對于交通行業自動售檢票（AFC）系統，其中的頂層架構設計、互聯網支付與電子票卡應用、AFC大數據挖掘、人工智能方案等應用，對AFC系統有著重要意義，通過學習國內先進的AFC系統設計理念和未來的發展方向，并緊跟時代步伐，做好設計工作，充分體現AFC系統在交通行業中的自動化優勢。然而，由于受到外界多種因素影響都會給整個AFC系統帶來較大不確定性，特別是換乘站數量的增加、換乘形式的變化以及換乘條件復雜多樣，均要求AFC系統不斷優化其性能。其中通過注重對AFC系統的設計，保證其能夠為方便乘客乘坐地鐵、換乘。

參考文獻

[1] 項煜，陳曉旭，楊超，等.基于地鐵售檢票系統刷卡數據的乘客出行模式分析[J].城市軌道交通研究，2020，23（6）：63-67.

[2] 李亞.移動支付在城市軌道交通自動售檢票系統中的應用探討[J].計算機產品與流通，2020（3）：70+74.

[3] 薛萬彪.基于新型支付技術在城市軌道交通自動售檢票系統中的應用研究[J].機電工程技術，2019，48（9）：186-189.

[4] 裴練軍.一種城市軌道交通自動售檢票系統票卡快速識別實現方法[J].計算機應用與軟件，2019，36（7）：133-137+163.

[5] 陳秀聯.基于混合云技術的銀聯金融IC卡在深圳地鐵的應用[J].電子技術與軟件工程，2019（13）：164-165.

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工程建設、維修、改造、升級工作。