智慧城軌背景下AFC終端設備的發展現狀及思考

張 鵬，吳 娟，徐健洲，徐鐘全

（1.南京熊貓信息產業有限公司，南京 210012；2.南京地鐵建設有限責任公司，南京 210005；3.北京城建設計發展集團股份有限公司，北京 100037；4.北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070）

1 概述

隨著國內城市軌道交通快速發展進入新常態，各城市軌道交通運營線路的不斷增多，國內軌道交通已經進入網絡化運營時代，軌道交通在交通運輸體系中承擔著越來越重要的作用。《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》、《國家信息化發展戰略綱要》、《黨的十八屆中央委員會向中國共產黨第十九次全國代表大會的報告》等國家政策提出“推進兩化融合，完善一體化公共服務體系，夯實基礎設施建設，健全公共安全體系，推進服務業網絡化轉型，建設交通強國”的要求。城市軌道交通信息化建設將依托“云計算、大數據、物聯網、移動支付、生物識別、區塊鏈”等新技術，對既有軌道交通業務重新定位，將原有單專業向多專業重構整合，將國家政策落實，進一步支撐軌道交通信息化可持續發展[1]。在政策引導和技術發展的影響下，智慧出行已成為公共交通出行的趨勢，軌道交通企業亦向“互聯網+”升級，“互聯網+AFC系統”的模式成為城市軌道交通售檢票系統發展的主流方向，并呈現深度融合的趨勢[2]。

在此基礎上，AFC系統已經演變為一種基于計算機技術、互聯網+、二維碼、人工智能、加密技術、通信技術、自動控制技術、非接觸式射頻 IC卡技術、機電一體化技術、模式識別技術、傳感技術、精密機械技術等多項高新技術于一體的城市軌道交通收費系統。因此，傳統的半自動售票機、自動售票機、自動檢票機均已擁抱“互聯網+”，通過信息資源整合及票務流程重構等方式向智能化邁進，衍生了一系列的“互聯網+”智能終端設備。

2 AFC系統的轉變

2.1 購票方式的轉變

自動售票機采用識圖購票，為乘客提供票價選擇和車站選擇兩種購票方式，以滿足不同乘客的使用要求。在乘客購票過程中，乘客顯示器能顯示電子地圖供乘客選擇目的地車站或以軟鍵盤輸入車站名或縮寫選擇目的地車站。對熟悉操作的乘客，在設備的人機交互界面上，乘客可直接選擇票價，實現快速購票。傳統購票方式如下：方案1：選擇目的地→選票種→選數量→投入硬幣/插入紙幣；方案2：選擇車票金額→選數量→投入硬幣/插入紙幣。

隨著智慧城市建設進程的加快，為了優化乘客購票體驗，減少現場排隊壓力，降低現金使用、減輕運營過程中的現金周轉壓力、提高設備使用壽命，引入了“線上購票、線下取票”、“線下購票、線上支付”模式，成功地將互聯網支付體系與傳統的售票模式進行融合。乘客可以通過手機APP在線購票，到車站后在特定的設備上憑借購票記錄進行掃碼或輸入憑證取票；亦可以在自動售票機上直接購票，到支付環節采用掃碼支付或銀聯閃付等非現金支付方式進行支付，極大地優化了乘客購票體驗，降低城軌企業的運營成本。

電子支付的引入優化了支付方式，但是仍未解決對購票人員要求較高，不便于高齡、文化程度低的人群使用、地鐵線路復雜帶來的部分乘客只知目的地不知道如何選擇線路、地鐵站等問題，因此引入了語音交互模式。在自動售票機原有的購票流程基礎上，增加免喚醒語音輸入、模糊地點查詢功能。在強噪音環境下通過攝像頭和麥克風陣列檢測用戶接近情況，準確接收和識別語音，理解用戶意圖后，對目的地做模糊查詢，推薦距離目的地最近的地鐵站并提供相關的換乘信息, 有效地提高市民的購票體驗和購票效率。

2020年初，突如其來的肺炎疫情給國內各行各業的發展造成了巨大沖擊。為解決乘客購票時與自動售票機顯示屏觸摸問題，引入了一種基于空中成像交互觸摸技術，對自動售票機進行硬件改造，實現了無接觸式購票，乘客可以直接點擊空中的自動售票機操作畫面，即可完成購票、付款等功能，實現“無接觸”購票。

2.2 過閘方式的轉變

自動檢票機（簡稱閘機），分為進站檢票機、出站檢票機、雙向檢票機。傳統檢票機主要支持地鐵專用票卡、城市一卡通、市民卡刷卡過閘。擁抱“互聯網+”以后，將傳統的閘機通過硬件改造升級為“云閘機”，引入了二維碼、銀聯云閃付、NFC虛擬票、生物特征票等新型票證。

傳統地鐵專用票卡、城市一卡通、市民卡等票證采用的是分時分段消費模式，且具備回寫功能。新的模式下，二維碼電子票只是一種基于圖像展現的數據格式，一般由發碼方行業數據域與APP支撐方用戶數據域組成，典型特性不具備回寫特性,但部分城市輔以藍牙回寫技術作為補充，整體業務設計時均遵循“雙脫機”原則[3]。銀聯云閃付是基于銀聯標準體系設計的聯機交易模式，業務設計時需采用存在線模式，在部分城市亦配以可降級脫機數據認證（Offline Data Authentication，ODA）作為交易補充模型[4]。在以掌靜脈、指靜脈、人臉等為代表的生物識別技術的日趨成熟下，國內也同期開展了生物識別過閘技術的試點，并與支付系統進行綁定，為乘客提供更優質出行服務與體驗。

多年來，國內軌道交通過閘方式經歷了紙票、接觸式磁卡、非接觸式IC卡、電子票、生物票等發展歷程，其中紙質車票、接觸式磁卡隨著新的識別技術的應用已被廢除。目前過AFC系統已經發展為IC卡、電子支付、生物支付等多元化混合支付方式并存的支付系統，過閘方式逐漸向虛擬化、電子化、多元化邁進。

2.3 乘客服務方式轉變

半自動售票機是AFC系統對乘客服務的主要窗口，承擔了車票發售及各類票務問題的處理，如：問詢、儲值票加值、車票分析、異常票務更新等。將電子支付技術應用到半自動售票機上，優化了票務管理，有效地解決了乘客現金使用問題。同時根據乘客服務優先原則，衍生了一系列自助類設備，拉近乘客與地鐵之間的距離，進一步提高乘客出行體驗。通過智能自助終端可以實現廣告播放、乘客自助式查詢票價、二維碼更新車票、乘車路徑查詢、站內導航、周邊導航和列車到站信息發布等功能。

3 當前存在問題

目前，互聯網技術中的銀聯閃付、二維碼支付、NFC支付、生物識別等移動支付技術已在各大城市AFC系統中實施應用，促使AFC終端設備向智能設備邁進。與此同時，AFC系統終端設備的發展還面臨以下不足和弊端。

3.1 技術迭代快，改造難度及成本高

AFC系統在軌道交通中是一個小專業，但它卻是城軌企業每天面向乘客最重要的一個服務窗口，掌握著軌道交通線路各車站每天的客流量和完整的客流動態信息。在交通乘客服務體系中，直接與乘客進行對話，新技術是否能夠及時有效應用至關重要。但是縱觀國內軌道交通線路建設周期，當下新技術迭代速度遠快于AFC系統建設速度，因此，新技術在AFC系統中的應用均以對現場設備進行改造為主，直接導致實施難度及成本居高不下。

3.2 標準化工作相對滯后

AFC系統既有現行標準中側重于AFC系統整體的功能、性能、檢測及驗收方式，部分內容較為簡單，無法指導當前“互聯網+”形勢下AFC系統建設運營的發展需要，對終端設備標準化設計的指導意義不強。比如：《城市軌道交通自動售檢票系統技術條件》編制年代較早，只對自動售檢票系統建設提供基本要求；《城市軌道交通自動售檢票系統檢測技術規程》側重中功能及性能的檢測；《城市軌道交通自動售檢票系統工程質量驗收標準》側重于系統工程的質量驗收。因此，刻不容緩地加快AFC標準的編制工作已是行業內有識之士的共識。

4 發展趨勢

隨著AFC系統架構的不斷創新，以云計算、大數據、虛擬化、移動支付、人工智能、5G、生物識別等為代表的新興信息技術逐步被賦能給AFC系統終端設備，促使AFC系統終端設備向數據化、在線化、多元化、智能化方向邁進。以非接觸式IC卡為中心的AFC系統逐漸向以人為中心進行轉變，未來AFC系統終端設備功能將圍繞著“實名制、信用制、個性化、智能化”展開設計，將“以人為本、服務至上”落實在實處[5]。

通過資源整合，未來AFC系統將會兩級分化，即由智能識別終端與智能云管系統共同構成AFC系統的核心。在兩者共同配合下，實現多元化支付方式的混合使用體系，即IC卡、手機、電子票、人的生物特征等均做為乘客個人的身份特征，乘客可以根據自身需求自由選擇使用方式。

“5G+AI（Artificial Intelligence）”技術為行車調度及不同運營主體間的收益分配提供依據。結合5G特性和小基站原理，研制新型識別終端對乘客行為進行感知、定位，輔以AI云邊協同能力，對乘客行徑路徑進行畫像。通過乘客行徑畫像，輔以AFC終端設備乘客乘車信息、列車時刻表，線網拓撲結構等數據，利用拓撲學、運籌學中的方法論，將乘客行徑畫像數據抽象成數學模型，進行精準客流分析，為軌道交通客流分析與車輛調度的線網模型提供數據研究的基礎。

AIot即人工智能（AI）+物聯網（Internet of Things，IoT），是指人工智能技術與物聯網在實際應用中的落地融合，通過AI與IoT相結合產生的智聯網，換言之就是“大數據時代”變成“大數據分析時代”。利用AIot技術與AFC終端設備進行結合，研制智能維修管理平臺，促進AFC系統由傳統故障修向預測修的轉變，以達到提高日常管理和維護保養的工作效率，節約運營的維護成本。

5 結語

傳統的AFC系統是一個封閉運行的系統[6],根據國內軌道交通建設特點及城市發展現狀，將AFC系統架構設計一個可伸縮的架構層級。隨著支付方式應用的多樣性及以“移動支付、人臉識別、語音識別”為代表新型信息技術的引入，AFC系統完成了從質變到量變的飛躍式發展[7]。解決了智慧城軌時代背景下乘客多元化支付需求，以車站終端設備為載體，發展智能、智慧技術和產品，推動城軌高速發展向高質量邁進。以“以人為本，服務至上”為理念，引入新型支付、交互技術對既有設備進行升級改造，改變乘客購票、過閘方式，優化車站乘客服務水平，提升乘客企業形象，降低運營成本，促進AFC系統終端設備向智能化、在線化、數據化轉變[8]。

時至今日AFC系統已經發展成為多專業融合的綜合性學科，技術的創新已經打破了傳統系統邊界格局。如何組織多專業、多技術的創新發展，成為了頭等大事，需要城軌各個專業與外部各種新興技術共同碰撞、聯合創新、齊頭并進，在智慧城軌頂層設計的引領下，發展智能系統，建設智慧城軌。