城市軌道交通自動售檢票系統架構輕量化改造設計方案

林忠山 肖芳

（廈門軌道建設發展集團有限公司 福建省廈門市 361010）

城市軌道交通自動售檢票（AFC,Automatic Fare Collection System）系統是實現城市軌道交通售票、檢票、計費、收費和交易統計、收益清分及運營管理等全過程的自動化信息系統。隨著城市軌道交通互聯網電子票、互聯網支付及業務模式的不斷發展，電子票卡的使用量占比逐步增加，實體單程票卡在軌道交通行業的使用量占比越來越低，導致運營地鐵公司實體單程票卡無法停用、終端設備維護成本高、地鐵專用APP下載使用轉化率低等瓶頸問題日益突出。同時，新線設計由于受未來新技術發展趨勢的影響，決策風險增高。

近年來，輕量化應用在各行各業飛速發展，依托于騰訊等平臺，大量降低了服務及功能對于硬件的依賴，為用戶提供一種“觸手可及，無處不在”便捷獲得服務的渠道。

本文通過對城市軌道交通自動售檢票系統技術的發展和應用現狀進行分析，結合未來新技術發展趨勢，提出成熟地鐵自動售檢票系統架構輕量化設計技術方案及實現技術，為已有線路輕量化改造或新建線路輕量化選型提供參考。

1 行業發展現狀

架構方面：地鐵自動售檢票系統（AFC）架構傳統及主流架構為五層。但AFC 五層架構在系統投資、設備改造、新線開通接入時，逐漸暴露出弊端，部分城市軌道交通嘗試采用整合清分中心和線路中心的方式，構建基于云計算的AFC 系統，從而達到精簡系統架構、高效利用資源的目的。部分地鐵已實施三層架構研究。

票卡形式方面：互聯網電子票務成為主流，傳統實體票卡逐漸式微。從2015年起隨著智能手機的普及以及生物識別技術的發展，車票不再是傳統意義上的實體卡片，它演變為乘客乘坐軌道交通的虛擬憑證，如二維碼、NFC、人體生物特征（如人臉、掌/指靜脈、虹膜等）等。

支付方式方面：隨著支付寶、微信、銀聯云閃付等新型支付方式與人民生活的高度融合，其在AFC 系統也得到了廣泛應用，支付方式呈現多元化發展趨勢。支付技術改變乘客出行習慣，在2022年的今天，大多數人出行，優先選擇電子支付。如圖1所示。

圖1

2 發展困惑

乘客的出行習慣推動著AFC 運營模式、系統架構、設備功能快速變革。這種發展的速度給運營中的地鐵公司帶來困惑：

2.1 運營維護成本高

以廈門地鐵2021年統計數據為例，乘車碼及電子單程票的使用占比已達60%，非回收型票卡占比約39%，回收型實體單程票卡日均使用量約為3000 張，占比不足1%。由于實體單程票的流通，需要自動售票機（TVM）具備車票發售功能，自動檢票機（AGM）具備回收模塊功能。以廈門地鐵為例，每臺TVM日均發售單程票5 張，每臺出站AGM日均回收單程票2 張。整體來說，設備使用量極少但關聯維護工作流程、票務業務流程無法精簡，導致人工投入與運營收益產出不對等，且設備閑置率過高。

2.2 新線選型風險高

因AFC 系統線網運營的特殊性，新開通線路必須兼容舊線所有現有功能，舊線必須實現新線所有新功能，導致新線的設計與舊線的改造互相制約。雖然在2021年單程票還有一席之地，但2年、3年之后的AFC技術發展程度無法預估，這是已開通多條線路地鐵公司無法逃避的現實問題。對于已開通多條地鐵線路的城市，存在新線選型決策方面的巨大困難。要么守舊，保持實體單程票的使用，新線沿用已運營線路所有功能，繼續提供TVM 設備及AGM 回收模塊；要么革新，取消實體單程票的應用，取消TVM 設備，在新線開通時線網所有線路同步改造到位。因從新線的功能定位、線網業務流程梳理、設備選型、明確需求、招標到建成需要2-3年，導致無論是選擇守舊還是革新方案，都存在無法匹配未來行業發展方向的風險：如決策正確，可匹配建成后的互聯網技術發展程度；如決策失誤，會存在建成即面臨改造、閑置、報廢的風險。

2.3 行業標準更新與技術變革速度不匹配

由于國家標準、行業標準、驗收標準等均需時間沉淀、數據支撐、行業統一認識才得以形成，而AFC 系統新技術的應用飛速發展，直接導致規范的更新落后于技術發展速度，導致行業內各軌道公司對于后續新建線路自動售檢票系統設備的定位、選型存在頗多爭議。如遵從于技術、成本影響設備選型的多方面因素考慮，各地鐵均可以考慮新線設計時，減少或直接不再設置自動售票機，或直接改變設備的基本功能、內部模塊。如果遵從招標當時的有效標準規范，則必須考慮設計、招標、建設、運營評審各過程需符合當前標準規范條款，需仔細斟酌是否可以承擔變革迅速帶來建成即開始改造的風險。

3 輕量化改造方案設計

廈門地鐵綜合成本、服務、行業規范方面的制約條件，結合已運營線路現有資源及后續線路規劃方向，提出一種自動售檢票系統架構輕量化改造方案。該方案的實施可實現去實體單程票、降低運營成本的效果，可向后適應未來2、3年AFC 行業可能的發展方向，并符合現有行業規范，對已開通線路的AFC 系統更新改造影響極小，無須投入新設備，適用已有多條線路投入運營的地鐵公司進行架構轉型時的平穩過渡階段。詳細說明如下：

3.1 輕量級購票小程序應用開發

2021年全網小程序數量已超700 萬，小程序觸手可及，生活中無處不在,已高度融入人民群眾日常生活。廈門地鐵將建設一套“輕量級購票小程序”應用，充分利用微信小程序高普及性，提高乘客對于使用廈門地鐵購票小程序的接受程度，去除部分乘客不愿意下載地鐵專用APP 的顧慮，進而推動電子票卡的接受程度。

3.2 設備結構輕量化

設備集約化：優化地鐵自動售檢票系統終端類型，新線的車站站廳不再設置自動售票機（TVM）、半自動售票機（BOM），而是將TVM 及BOM 功能集成為智能乘客自助客服中心，節省建設和運營成本。

結構精簡化：去掉閘機（AGM）的單程票回收模塊；將閘機主控模塊與票卡讀寫器模塊合并，實現扇門控制、交易生成、票卡讀寫功能。每臺閘機可節省主控模塊、回收模塊的成本投入。

外觀輕薄化：閘機精簡掉回收模塊后，內部主要模塊僅剩門模塊及讀寫器模塊。此時，如選擇使用拍打門，小巧輕薄，單位空間內可部署更多閘機通道，提升服務；又可從拍打門造型上進行設計，提升地鐵形象。

3.3 接口標準化

軟件標準化：在設備結構精簡化的基礎上，建設廈門地鐵本地行業標準，進行大讀寫器軟件標準化開發。后續線路建設，僅采購硬件，軟件直接使用廈門地鐵標準化讀寫器軟件。

入網檢測系統化：在軟件標準化的基礎上，同步建設廈門地鐵硬件準入檢測平臺。各不同品牌設備硬件進入廈門地鐵線網前，需通過平臺檢測合格，確保提供的讀寫器及扇門等部件符合廈門地鐵地標接口。此舉可推動終端軟件線網標準化建設，減少軟件類型、降低后續線路軟件開發難度及費用，降低維護成本，提升維護效率。

3.4 多功能手持終端機（PMA）應用

對現有手持式檢票機進行深度開發，從單一的檢票功能，融合傳統的自動售票機、半自動售票機功能，增加票卡發售、充值、乘客事務處理、AI 互動等功能，實現發售打印紙質二維碼單程票等功能。改造后的多功能終端機，作為客服人員的隨身攜帶設備，可隨時為乘客提供紙質二維碼車票發售、城市一卡通充值服務，電子票乘客事務處理等功能，并可全方位覆蓋老人、學生、外地乘客等特殊乘客群體。

4 技術實現方式

4.1 微信購票小程序

應用HTML5、CSS、JavaScript 等技術搭建系統界面，實現程序界面設計及功能開發、數據庫搭建。支持用戶掃碼所在車站默認進站站點、終點站變更、退票、歷史訂單查詢等功能。乘客可直接通過微信調用購票小程序，無須綁定支付方式，直接選擇站點購買車票，操作便捷靈活。如圖2所示。

圖2

小程序實時與電子票務平臺進行購票及取碼數據交互，交互過程中以加密形式傳輸，數據相關信息以《廈門市軌道交通線網AFC 技術規程》為標準實現。購票流程如圖3所示。

圖3

小程序購票成功后的二維碼可使用二維碼通過AGM 進出過閘，實現通過AGM 將用戶刷碼進出站報文及交易文件打包上送至電子票務平臺；多功能手持終端可支持掃碼查詢相關信息，并進行相關乘客事務處理。刷碼流程如圖4所示。

圖4

4.2 多功能手持終端（PMA）

應用HTML5、CSS、JavaScript 等技術搭建系統界面，實現程序界面設計及功能開發、數據庫搭建。實現紙質二維碼單程票發售、打印功能，實現充值、乘客事務處理、AI互動等功能。下面對聯網方案、離線進出、發售、AI 互動等主要技術方案進行說明。

4.2.1 聯網方案

在廈門地鐵云智慧車站系統啟用前，通過運營商提供的1 主1 備APN 專線+物聯網卡實現網絡接入。網絡安全管控措施：采用物聯網流量卡與設備物理網卡綁定、生產網無線AP 白名單方式實現。在云智慧車站啟用后，根據統一規劃納入云服務。云智慧車站啟用前網絡聯網方案如圖5所示。

圖5

4.2.2 斷網二維碼車票進出站業務處理

按《廈門市軌道交通線網AFC 技術規程》中“寬進寬出”接口規范開發，實現乘車碼、電子單程票、紙質電子二維碼單程票的離線進出站及發售功能。

4.2.3 發售、退票功能實現方案

按廈門地鐵APP 電子單程票發售方式，選擇進站（默認本站）、出站進行電子單程票發售，選定行程后，展示收款碼給乘客掃碼支付或直接掃乘客付款碼收款。收款成功后，可通過PMA 自帶打印機打印車票或通過外掛藍牙打印機打印紙質二維碼車票。二維碼車票可通過顏色區分優惠票卡。如圖6。

圖6

如遇PMA 離線，可按廈門地鐵線網規范，啟用單機紙質二維碼單程票應急池車票進行發售。安全管控措施：PMA必須由具備權限的操作員登錄后，才可使用應急紙質二維碼單程票應急池車票。

4.2.4 “愛萌”人工智能小助手功能

包含簡單故障處理指導、應急預案現場處置流程、規章制度等信息庫，包含遠程呼叫援助功能等。

5 結語

本文結合了軌道交通行業自動售檢票系統現狀及未來技術發展趨勢，對AFC 系統架構輕量化改造方案及技術實現方式進行了詳細論述和說明，該方案既可優化現有的乘客出行購票方式，又可減少新線自動售檢票系統設備的采購成本，從而達到減少運營維護成本，提升乘客服務的目的，可供各地鐵自動售檢票系統舊線改造及新線建設參考。