广州地铁自动售检票系统边门检票机设计与应用

谢程祥 梁春亮

(广州地铁集团有限公司,510330, 广州∥第一作者，工程师)



广州地铁自动售检票系统边门检票机设计与应用

谢程祥 梁春亮

(广州地铁集团有限公司,510330, 广州∥第一作者，工程师)

根据广州地铁公司运营特点及各个车站的实际运作情况,结一线服务需求,广州地铁AFC(自动售检票)系统自2012年底开始启动研制新型设备边门检票机。主要从基本功能、机体硬件设计，以及软件开发架构、模块功能设计等几个重要方面介绍AFC系统的边门检票机。边门检票机可缓解地铁线网部分特殊站点的特大或爆发性客流所带来的闸机疏散能力不足引起的负面影响。

广州地铁； 自动售检票系统; 边门检票机

Author′s address Guangzhou Metro Corporation，510330,Guangzhou,China

根据地铁公司运营特点及各个车站的实际运作情况,结合一线服务需求,广州地铁AFC(自动售检票)系统自2012年底开始启动研制新型设备边门检票机(Side Door Gate，简为SDG),并在广州地铁6号线首期AFC系统中开始启用。

随着地铁线网的不断扩大,在运线路部分特殊站点应对运营特大客流、爆发性客流时,闸机疏散能力有所不足,根据地铁公司运营特点及各个车站的实际运作情况,新型AFC设备SDG开始设计开发。广州地铁AFC系统中SDG位于付费区内边门的位置,为从边门出站的乘客提供验票和出站验票检票服务。边门检票机具有自动分析车票功能及出站检票功能,该设备开发工作已完成,目前已通过功能测试,在广州地铁6号线首期工程开始正式试用。边门检票机的功能与设计已得到运营部门的认同,将在广州地铁新一轮线网规划线路的AFC系统推广应用。

1 应用背景及设备介绍

目前，广州地铁在运地铁线路中,部分车站存在应对重大节日、庆典、活动、交易会等爆发性客流时,闸机疏散能力不足的问题,需要开边门进行临时疏导客流,从而导致票务收益的损失。而持储值票(含“羊城通”)的乘客下次进闸前还要前往票亭更新车票,不但给乘客造成不便,还大大增加了票亭(客服中心)的工作压力,甚至引起乘客纠纷及投诉。

为了应对车站突发性大客流的冲击,快速疏散客流,需要一套离线的车票处理装置能快速安装到车站站厅的栏杆上,在车站临时开启边门疏散时仍能实现储值票车票处理,保障地铁收益。SDG同时具备单程票回收功能,在开启边门疏散时回收乘客手中的地铁单程票,避免单程票流失。

SDG工作模式方面,要求支持出站检票模式与验票模式。出站模式支持单程票回收分析;验票模式,主机读卡区支持单程票分析,显示界面显示车票分析结果。另外,此装置在平时还可作为桌面式自动验票机,供车站人员查询车票信息使用。

2 硬件设计及功能介绍

SDG由检票机主机单元(见图1)、机柜、检票机紧固环组成。主机单机摆放于机柜上(见图2),移动到车站作临时通道的边门栏杆上,通过紧固环固定于右边栏杆处,实现验票检票操作。乘客显示屏采用145°斜面设计,更方便乘客验票检票过程中站立读取数据。单程票回收口及刷卡区域都有时显标识指示,让操作一目了然。

图1 主机单元外观示意图

图2 SDG设计示意图

2.1 自动验票方式

在自动验票方式下,乘客可对“羊城通”、“佛山交通卡”及城市轨道交通专用车票的车票内数据进行查询。

2.2 出站检票方式

在出站检票方式下可进行车票处理,乘客可以通过SDG进行出站验票、检票操作。SDG检查车票时,对储值票扣费,对单程票扣费并回收。

两种模式通过拨动开关进行切换操作。工作人员根据实际运营需要,拨动SDG运营模式切换按钮,实现模式切换。

整机通过紧固环可以随意安装于车站边门栏杆处,坚固环的高度及紧固环圆径与地铁栏杆匹配,此紧固环是一个弹簧自锁装置,可以把坚固环和栏杆的固定更加牢固,而当需要拆卸时,也只需要按下弹簧按钮,即可把紧固环往上拉提,使之脱离栏杆。

主机单元的外部主要是由乘客显示屏、投票回收口、刷卡区以及一些附加的提示标贴为主。主机单元内部是整个移动检票机的核心部件(见图3)，根据运营需要,可以当作桌面式自动验票机使用。软件已进行相应的功能开发,其中主要包括以下几个主要模块:乘客显示器、主控单元、单程票回收模块、读卡器及天线板、电源控制板、充电电池组等。

图3 主机单元内部布局设计

主机单元外壳采用耐磨塑料啤塑成型,2 mm厚度能应对日常使用强度,磨砂表面处理,使用过程中多次接触也不会留下手印汗渍,随时保持机体表面整洁。主机单元底盘采用铝合金,其目的主要是减轻整个主机单元质量。主机单元从外观结构和电子性能方面都极人性化地考虑了其单一使用性。主机单元可置于桌面,连接电源,当作桌面式自动验票机,供车站人员查询车票信息使用。整机通过安装固定装置,能快速安装到车站站厅的栏杆上,在车站客流大的时候,可以充当临时检票口以疏散人流。SDG具备“羊城通”车票处理功能和单程票回收功能。

代币式单程票回收模块由本体、安装支座、进口活门、接收活门,以及传感器等主要构件组成(见图4)。单程票入口通道处安装了入口活门,当单程票投入票口时,经传感器1检测后,入口活门便会打开,让单程票进入读写;入口活门随之关闭,以防止前一张单程票完成处理前,又导入下一张单程票。传感器2位于读写区,用于计算回收单程票数量。当车票进入通道时,计数程序就会对单程票的数量进行累加,当数量达到2 000枚时,会发出警告声音,提醒工作人员需要及时更换布袋或回收箱。

图4 单程票回收模块结构

在出站车票处理方式下,乘客可以通过SDG进行出站验票操作,对储值票扣费,对单程票扣费并通过回收模块回收。SDG检查车票时,根据车票上的进站码自动扣除相应的车费(自动判断折扣)并写出站码,并根据不同日期、不同票种统计出站客流。

SDG的维修及检测需要维修登录ID(网络之间互连协议)和密码,只有授权的工作人员才能进行这个作业。维修界面信息用乘客显示屏显示。操作员使用维修键盘进入维修模式,SDG在乘客显示器上显示需要输入维修员登录ID和密码的画面。

3 软件开发架构

SDG软件的设计基于面向对象,并使用UML(标准建模语言)呈现设计概念,设计过程结合了统一过程的规范和敏捷方法的灵活思想。

在SDG软件设计过程中需充分利用面向对象设计原则,合理应用设计模式及基础框架,结合SDG软件的特点,以保障软件的设计满足最终用户(车站服务人员)的功能要求及质量要求。

SDG软件设计采用UML作为统一建模语言用来建立各类模型,由于UML用于面向对象的设计,并已成为国际通用标准,开发设计可以通过使用UML来交流设计思想及优化设计(见图5)。程序员将按照UML呈现的设计方案进行编码。

图5 子模块划分图

(1) 软件详细设计阶段应包括以下任务:用例分析、用例设计、子模块设计、类设计。软件的开发经历准确记录、跟踪用户需求,分析用户需求并设计方案,通过编程实施方案。

(2) SDG系统的主要功能包括:运行模式需求、参数管理功能、设备维护功能、交易管理功能、验票机功能。

SDG主要功能模式为正常模式与离线模式。在正常模式，SDG等待乘客出示车票时,乘客显示器显示等待信息,方向指示器显示正确的引导信号;当乘客出示车票时,乘客显示器显示正确回应信息,警示灯和报警装置根据车票类别动作。在离线模式，各显示装置的状态同正常模式,系统可以保存30天的交易、寄存器数据,当超过30天后,SDG将转入设备故障模式。

4 功能子模块设计

根据对SDG软件系统的分析,将SDG业务实现分成I/O(输入/输出)控制、读写器、参数管理、数据管理、SC(车站信息系统)通信、NTP(网络时间协议)服务七个子模块，实现乘客界面切换功能。

(1) IO控制模块，实现单程票回收,电源检测等功能;

(2) 读写器模块，实现票卡的分析、扣款、寄存器数据统计等功能;

(3) 参数管理模块，实现参数的下载、参数入库即参数同步等功能;

(4) 数据管理模块，实现交易、收益、故障信息等数据的入库;

(5) SC通信模块，实现与SC的通信连接或断开、离线文件保存及上传等功能;

(6) NTP服务模块，实现NTP时间同步功能;

(7) GUI(界面显示)模块，实现乘客界面切换功能。

主处理模块(IO控制模块)主要功能是作为模块之间的消息中间传递枢纽,以及相关系统及运营计划的离线处理。读卡器模块主要封装读写器接口,并调用接口对票卡进行轮询读写和分析,并将得到的接口数据传递给设备其他模块进行处理。参数管理模块主要负责参数的下载同步及参数数据入库操作,为其他业务提供支持。数据处理模块对交易、收益数据进行处理和入库操作,并可供外部应用进行查询等。SC通信模块主要实现SDG与SC之间的数据交互。NTP对时模块主要实现SDG与SC间的时间同步功能。GUI实现待机界面、交易界面、维修界面等界面的显示。

5 数据交互

车站计算机SC是SDG的上层设备,SDG将交易、收益数据发送给SC,同时接收并处理SC发送的参数同步、软件同步、设备控制、状态查询等消息。SDG可通过网络与SC互联进行交易数据的上传以及参数下载等功能,也可通过USB(通用串行总线)接口与SC系统实现数据导入、导出功能。通过上层软件的参数管理模块提供SC与SDG参数传输及管理机制,确保SDG按照最新下发的参数进行工作。

在保证交易、收益数据的可靠上传方面，SDG应用系统通过数据上传确认机制和离线数据处理机制相结合的方式,保证接入车站计算机系统的可靠性,确保数据上传的及时性、有效性。具体措施如下:

(1) SDG数据上传采用可靠的TCP(传输控制协议)协议传输。

(2) SDG数据分为普通数据及可靠数据,在传输可靠的数据时需要得到SC返回的确认信息才能发送下一条可靠的数据。

(3) 当传输可靠数据时,如果4 s未收到SC的回复,SDG将重复发送此条可靠数据;若重复3次不成功,则将此条可靠数据保存到离线文件;断开连接,并在1 s后重新连接SC。

(4) 在与SC断开连接的情况下,可靠交易和收益数据将写到两种离线文件:一个是联通SC后供继续读取传输的离线文件(此离线文件包含整个的没有上传到SC的数据);第二个是供离线拷贝的离线文件(此文件仅包含交易和收益数据),进一步确保数据传输的安全性。在确认离线文件成功上传以后,将自动删除已传的离线记录,以防重复传输,确保数据的准确性。

(5) 交易和收益的数据还将及时地写入到一个数据库里,可作为准确性和可靠性验证的一个查询方式。

6 结语

SDG可通过网络与SC互联进行交易数据的上传以及参数下载等功能,也可通过USB接口与SC系统实现数据导入、导出功能。SDG具备根据使用环境变化,短时间内进行升级的功能,如票种、票价、优惠政策等变化。

SDG在自动售检票专业、国内地铁行业属于新兴设备,为了应对车站突发性大客流的冲击,快速疏散客流,分担车站检票机设备的通行压力。其功能应用灵活性、维修维护便利性、用户界面友好均有赖于硬件设计及软件模块开发,功能模块接口规范严格按照广州地铁AFC专业规范进行明确定义。

第一代产品开发工作已完成,因涉及票务收入,功能开发结构较为严谨,根据实际功能,将SDG业务实现分成七个子模块。随着广州地铁6号线首期的开通,目前SDG产品样机已通过内部功能测试,在地铁车站进行试用。

SDG的操作与显示界面仍有较大的改善空间,特别是在查询工作模式下的查询显示内容。根据现场使用情况,开发人员收集车务人员、维修人员的需求与建议,新版SDG软件已完成修改,目前正在进行测试,将与设备一并上线使用。于此同时,SDG相关的功能接口及显示界面,将在下次的AFC系统界面标准、AFC系统接口标准修订中予以深化及完善。

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Design and Application of SDG in Guangzhou Metro Automatic Fare Collection SystemXIE Chengxiang, LIANG Chunliang

According to the operational characters and the practical operation of each station on Guangzhou metro lines, and combined with service demands, the AFC system in Guangzhou metro began to develop a new type SDG device from 2012. In this paper, the basic functions, hardware design, software architecture, module function design of SDG are introduced. SDG could upgrade the station service level under some special situations or in emergencies like large explosive passenger flow, and ease the negative effects brought about by the insurficient evacuation capability of gates.

Guangzhou metro; automatic fare collection(AFC); side door gate( SDG)

TP 273 U 293.22

10.16037/j.1007-869x.2016.05.029

2014-08-05)