楊貴松

（廣州廣電運(yùn)通金融電子股份有限公司，廣東廣州 510663）

0 引言

移動互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展與快速演變，催生了移動支付及二維碼支付。

我國已經(jīng)進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)3.0時(shí)代，無線網(wǎng)絡(luò)和移動互聯(lián)網(wǎng)終端產(chǎn)品在軌道交通領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用，互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新成果與交通服務(wù)融合發(fā)展形成新業(yè)態(tài)，信息化、跨界化、虛擬化、體驗(yàn)化不斷推動我國軌道交通服務(wù)發(fā)展[1]。鐵路互聯(lián)網(wǎng)取票機(jī)就是在這種背景下產(chǎn)生，是對傳統(tǒng)現(xiàn)金自動購票設(shè)備的一次技術(shù)革新，該方案已成功應(yīng)用于廣州地鐵運(yùn)營線路。

1 研究背景

自動售檢票系統(tǒng)（Automatic Fare Collection System），簡稱AFC系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)售票、檢票、計(jì)費(fèi)、收費(fèi)、統(tǒng)計(jì)、清分、管理等全過程的自動化系統(tǒng)，AFC系統(tǒng)包括清分中心(ICCS)、線路計(jì)算機(jī)(LCC)、車站控制室(SC)、車站終端設(shè)備(SLE)[2]，圖1就是一個(gè)典型的車站AFC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

傳統(tǒng)售票機(jī)主要功能是幫助乘客實(shí)現(xiàn)現(xiàn)金和票之間的流轉(zhuǎn)。對于運(yùn)營方地鐵來說，售票機(jī)必須裝備昂貴的現(xiàn)金處理模塊，包括紙幣識別模塊，硬幣識別與找零模塊等[3]?，F(xiàn)金處理流程如圖2所示，運(yùn)營安裝和維護(hù)成本較高。對于乘客方來說，使用紙幣購票會造成一定的不便。

圖2 自動售票機(jī)現(xiàn)金處理

2 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

新型二維碼取票機(jī)的方案取消了現(xiàn)金售票機(jī)的現(xiàn)金處理模塊，用移動碼支付作為乘客支付車票的接口，移動支付通過掃描二維碼（微信或支付寶）實(shí)現(xiàn)；其他模塊與傳統(tǒng)售票機(jī)保持了兼容，這樣對AFC設(shè)備終端廠商來說，減少了對新模塊研發(fā)投入和維護(hù)成本，便于保養(yǎng)。

2.1 硬件設(shè)計(jì)

為保持同一項(xiàng)目內(nèi)的自助設(shè)備關(guān)鍵模塊的型號一致性，降低物料管理和備件采購成本，互聯(lián)網(wǎng)取票機(jī)的模塊配置在功能和性能得到充分保障的情況下，最大范圍地兼容了地鐵現(xiàn)有自動售票機(jī)的同類配置，硬件設(shè)計(jì)框圖如圖3。

圖3 硬件設(shè)計(jì)框圖

二維碼取票機(jī)安裝在車站非付費(fèi)區(qū)內(nèi)，由主控單元、乘客觸摸顯示屏、單程票處理模塊、二維碼掃描模塊、無線上網(wǎng)模塊、電源模塊及機(jī)殼等部件組成，主要部件如表1所示。

表1 主要模塊列表

（1）主控單元

主控單元采用32位高性能處理器，符合工業(yè)級應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的抗電磁干擾性能，能保證整機(jī)全天24小時(shí)不停機(jī)地穩(wěn)定運(yùn)行，安裝在設(shè)備主控單元內(nèi)的設(shè)備控制軟件可由LCC通過網(wǎng)絡(luò)下載或便攜式設(shè)備下載。主控單元配置了8GB的DOM卡存儲器，能至少保存20天的交易數(shù)據(jù)和設(shè)備數(shù)據(jù)，可在SC通信中斷情況下單機(jī)運(yùn)行。主控單元主要性能指標(biāo)如表2所示。

表2 主控單元技術(shù)指標(biāo)

（2）二維碼掃描模塊

取票機(jī)的二維碼掃描模塊作為移動支付的核心設(shè)備，本方案設(shè)計(jì)的二維碼掃描模塊，由于采用了硬解碼方式進(jìn)行解碼二維碼，具有處理速度快、識別精準(zhǔn)等特點(diǎn)，其主要性能參數(shù)如表3所示。

表3 二維碼模塊技術(shù)指標(biāo)

（3）單程票處理模塊

二維碼取票機(jī)的車票處理單元采用成熟的技術(shù)，并已成功應(yīng)用于廣州五號線及廣州二八拆分線和四號延長線，實(shí)際使用效果良好。該裝置包括以下幾個(gè)部分：控制板、單程票補(bǔ)票箱、單程票回收箱、廢票箱、車票讀寫器（由車票讀寫器供貨商提供）、車票傳送機(jī)構(gòu)、傳感器、電磁閥等[4]。

出票通道的基本動作即是通過控制電磁閥將車票從一段通道送到另一段通道、車票賦值和校驗(yàn)。只要讀寫區(qū)有票，讀寫器就可以對區(qū)域內(nèi)的車票進(jìn)行讀寫，所以可以在車票從供票通道A/B電磁閥掉進(jìn)讀寫區(qū)的同時(shí)開始對車票讀寫。而且車票讀寫不涉及到電磁閥動作，可以同時(shí)出票到供票通道。

在控制板的控制下，單程票處理模塊自動完成供票、讀寫、校驗(yàn)及出票的處理。如校驗(yàn)失敗，車票被送到廢票箱，同時(shí)設(shè)備嘗試再次發(fā)售車票。如果連續(xù)出現(xiàn)校驗(yàn)錯(cuò)誤的次數(shù)達(dá)到設(shè)置的次數(shù)時(shí)，設(shè)備暫停服務(wù)，并顯示上傳相關(guān)狀態(tài)信息。為了保護(hù)乘客的利益，在無法發(fā)售車票的情況下，主控單元會發(fā)提示車票購置不成功，請聯(lián)系客服。

通過給車票讀寫器發(fā)送指令，能進(jìn)行不同票種、不同金額的車票編碼。發(fā)售的票種、金額可通過從SC下載參數(shù)設(shè)置。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

二維碼取票機(jī)支付架構(gòu)如圖4所示，該系統(tǒng)除了接入原有地鐵車站AFC系統(tǒng)外，新增加功能是乘客互聯(lián)網(wǎng)取票機(jī)掃碼支付，支付模塊通過4G網(wǎng)絡(luò)接入第三方支付服務(wù)器（微信/支付寶），第三方支付服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)將支付數(shù)據(jù)傳送給地鐵清分服務(wù)器系統(tǒng)[5]。

圖4 地鐵互聯(lián)網(wǎng)購票系統(tǒng)架構(gòu)圖

取票機(jī)軟件由多個(gè)功能子模塊組成，如圖5所示，本文重點(diǎn)介紹操作模式設(shè)置模塊和安全管理模塊。

圖5 取票機(jī)軟件

（1）操作模式設(shè)置模塊

正常操作模式：接受網(wǎng)上購票現(xiàn)場取票，可查詢車票信息；乘客按選擇目的地→選票種→選數(shù)量→二維碼支付的順序購買車票。乘客選擇目的車站、票種、張數(shù)以及所需的金額和已支付的金額將顯示在乘客顯示器上。在出票時(shí)，有聲光提示。取票機(jī)具備多模式選站功能，至少能按區(qū)域、按線路、按票價(jià)三種方式選擇目的車站。

受限操作模式：設(shè)備的一部分模塊發(fā)生故障或達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)取票機(jī)自動轉(zhuǎn)換為受限操作模式，排除相應(yīng)模塊的故障后，互聯(lián)網(wǎng)取票機(jī)自動轉(zhuǎn)換為正常操作模式。

僅可查詢車票信息模式：乘客可以在互聯(lián)網(wǎng)取票機(jī)上對“羊城通”、“佛山交通卡”及軌道交通專用車票的車票內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。所有涉及到“羊城通”、“佛山交通卡”的查詢需求應(yīng)符合“羊城通”系統(tǒng)的要求。能對軌道交通車票內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，包括金額、余額、有效期、交易記錄等。

（2）安全管理模塊

二維碼取票機(jī)的設(shè)計(jì)具備足夠的安全性，保證在正常運(yùn)行的情況下，站務(wù)人員在加票和結(jié)賬車票的整個(gè)過程中完全不能接觸到任何車票。設(shè)備在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上保證非授權(quán)人員無法在不拆卸或破壞設(shè)備的情況下拿出任何車票，同時(shí)在軟件設(shè)計(jì)上保證非授權(quán)人員不能作出任何授權(quán)范圍之外的操作，如果無法避免非授權(quán)人員做出授權(quán)范圍之外的操作，則設(shè)備應(yīng)能夠給出聲響報(bào)警，并向SC傳送報(bào)警信息。

在以下情況下設(shè)備出現(xiàn)聲響報(bào)警并在車站計(jì)算機(jī)顯示報(bào)警信息：

非法打開維修門；

非法移動票箱；

操作員登錄3次（次數(shù)可參數(shù)設(shè)置）失敗。

報(bào)警按照預(yù)定的間隔持續(xù)或至故障排除過程結(jié)束，持續(xù)間隔作為參數(shù)設(shè)置。

設(shè)備的運(yùn)行安全主要包括了操作員登錄管理、票卡安全兩方面。

1）操作員登錄管理

二維碼取票機(jī)具備權(quán)限控制功能，由LCC統(tǒng)一設(shè)置操作員編號、密碼、操作等級及權(quán)限。包括登錄認(rèn)證、強(qiáng)制退出、自動注銷、非法檢查等。

2）票卡安全

二維碼取票機(jī)開門后不再發(fā)售正常的運(yùn)營車票，并進(jìn)行顯示信息提醒。設(shè)備的維修門打開與關(guān)閉期間產(chǎn)生的廢票數(shù)，將記錄到系統(tǒng)中。廢票掉入回收盒時(shí)自動清除車票的余值，且廢票不能直接進(jìn)閘或通過票房售票機(jī)更新處理后正常使用。

3 運(yùn)營實(shí)際效果

二維碼取票機(jī)在廣州地鐵五號線廣州火車站進(jìn)行了開通試運(yùn)營，對開通試運(yùn)營的廣州火車站采集了試運(yùn)營數(shù)據(jù)，圖6顯示了根據(jù)開通月數(shù)統(tǒng)計(jì)的購票張數(shù)以及購票金額，通過統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，乘客使用互聯(lián)網(wǎng)取票機(jī)的意愿逐月增加，這說明它的便捷性得到了乘客的認(rèn)可。

圖6 地鐵購票統(tǒng)計(jì)圖

4 結(jié)語

本文將移動支付應(yīng)用到鐵路自動售票設(shè)備領(lǐng)域，從地鐵車站AFC系統(tǒng)架構(gòu)、自動售票機(jī)的現(xiàn)金流處理，引入二維碼取票機(jī)設(shè)計(jì)，并重點(diǎn)介紹了二維碼取票機(jī)硬件及軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)，強(qiáng)調(diào)了售票機(jī)的安全性設(shè)計(jì)。此設(shè)計(jì)成功應(yīng)用于現(xiàn)有廣州地鐵線路運(yùn)營，并通過運(yùn)營數(shù)據(jù)采集說明實(shí)際效果，驗(yàn)證了互聯(lián)網(wǎng)取票機(jī)能給乘客帶來安全、便捷、可靠的購票體驗(yàn)。