自动检票机扇门机构故障诊断

蔡辰光，廖余兴

(深圳职业技术学院，深圳 518055)

地铁作为现代城市的主要交通工具，是大部分居民出行的优先选择。伴随着地铁的快速发展，自动售检票(AFC)设备的数量也成倍增长，运营效率极大提高的同时，日益增长的客流也对AFC设备提出了更加严峻的考验。《城市轨道交通自动售检票系统技术条件》(GB/T 20907—2007)规定，门式检票机在无回收票情况下通过能力不小于 30人/min[1]。因此，理论上每台自动检票机高峰小时要通过 1 800 位乘客。

AFC设备故障率与客流之间存在明显的正相关关系：客流量越大、使用频率越高的设备故障率越高。据统计，地铁AFC故障中自动售票机故障约占74%，自动检票机故障约占16%[2]。随着扫码入闸技术的推广，自动检票机故障在AFC故障中的占比显著增加，自动检票机故障导致排队和延误的情况逐年递增。如何有效改善服务水平，在最短时间内排除自动检票机故障，成为运维人员不得不面对的问题。

本文通过对自动检票机故障现象的描述及对故障原因的分析，尝试找出自动检票机故障规律，并针对此类故障特点，给出自动检票机故障排查和日常维护的建议。

1 自动检票机结构及工作原理

据《深圳地铁1号线续建工程售检票设备用户培训手册》，自动检票机以工控机为核心，辅以扇门机构、车票处理装置、通行传感器、声光提示装置、维护面板等模块，自动检票机内部结构如图1所示。

图1 自动检票机内部结构1—机壳；2—通行传感器；3—优惠票指示灯；4—通行指示器；5—无效票退票口；6—扇门机构；7—进站车票读写器；8—进站乘客显示器；9—乘客通行指示器；10—出站乘客显示器；11—出站储值票读写器；12—出站单程票回收口；13—金属标识牌；14—工控机；15—综合控制PCM板；16—综合控制器；17—电源和开关；18—维护单元；19—票卡回收机构；20—出站单程票读写器；21—票箱座；22—票箱

待机状态下，工控机监测各部件工作状态，搜索车票同时等待接收SC(车站计算机)的指令。有车票进入读写器时，检查车票有效性(包括密钥安全性，黑名单检查，车票状态，入出站标志，车票余额等)。

检测到有效车票时，按照业务规则进行交易处理，交易成功后开启扇门机构，通行传感器识别乘客通行过程，通行控制PCM(脉冲编码调制)板控制扇门机构关闭。自动检票机保存交易记录，数据定时或定量上传，也可由SC主动索取，出站回收单程票；检测到无效车票时，提示乘客前往客服中心进行处理[3]，自动检票机交易处理流程如图2所示。

图2 自动检票机交易处理流程

2 故障现象描述

(1) 自动检票机“通行指示器”，绿色箭头灯点亮，表示进出站双向通道可用。

(2) 进站乘客显示器正常(欢迎待机界面)，出站乘客显示器黑屏，提示“out of range”(超出显示范围)。

(3) 开启维护门，维护单元和出站乘客显示器仍然黑屏，提示“out of range”，维护单元和出站乘客显示器黑屏如图3所示，乘客进站时显示器进入维护登录界面。

图3 维护单元和出站乘客显示器黑屏

(4) 将单程票置于进站车票读写器上，扇门机构不开闸，显示器无提示。客服中心BOM(半自动售票机)分析结果显示乘客票卡正常。

3 故障原因分析

(1) 乘客出站时显示器及维护单元接插件连接异常导致黑屏，无法显示提示信息和维护信息[4]。

(2) 票箱已满、票箱安装不到位或单程票回收机构故障，导致自动检票机故障暂停，读写器不能刷卡交易。

(3) IC卡读写器故障，导致无法识别车票信息，交易无法进行，自动检票机扇门机构不开启。

(4) 通行控制PCM板及通信故障，导致通行控制PCM板无法接收通行传感器、安全传感器信号，工控机收不到该信号，无法控制开启扇门机构。

(5) 扇门机构驱动装置故障，导致扇门机构无法执行工控机发出的指令，自动检票机扇门机构不工作。

(6) 工控机及通信故障，导致工控机无法控制自动检票机其他部件的工作行为，主控单元不能记录上传自动检票机状态和交易数据。

4 故障诊断排除

4.1 基本检查

目视检查出站乘客显示器及维护单元背光板接插件无松脱、线束连接完好。开启维护门，输入工号密码，进入维护模式。查询票箱1和票箱2，单程票数量均小于存储上限1 000枚[5]，票箱ID(身份标识)号正确识别，且剩余容量充足。

4.2 整机测试

在维护主菜单中选择“部件自诊断”，进行“整机测试”，整机测试结果如图4所示，单程票回收机构、IC卡读写器、通行控制PCM板均测试正常。至此，排除上述故障原因分析中1～4项的可能。

图4 整机测试结果

4.3 扇门机构动作测试

返回维护主菜单，选择“扇门机构测试”，观察扇门机构执行PCM通行控制板的指令，有规律地开启和关闭。扇门机构动作测试如图5所示，表明PCM通行控制板与扇门机构通信正常，排除扇门机构电机及其驱动机构故障的可能。

图5 扇门机构动作测试

4.4 排查工控机及其通信

进入SC监控子系统，查询自动检票机状态，SC自动检票机状态查询结果如图6所示。结果表明，自动检票机网络不通，处于故障暂停状态(非上级系统控制模式)，进一步排查工控机及其通信故障。

图6 SC自动检票机状态查询结果

检查工控机网络接口水晶头指示灯绿灯闪烁，网络连接正常。在维护主菜单中检查自动检票机各项参数，发现自动检票机时钟与SC不同步，手动时钟同步后，SC监控子系统中的“网络不通”条目消失，自动检票机刷卡进站功能恢复，但乘客出站时显示器和维护单元黑屏故障依旧存在。

4.5 排查显示器黑屏

进站乘客显示器正常，出站乘客显示器及维护单元提示“out of range”，怀疑是工控机BIOS(基本输入输出系统)参数设定错误所致。重启自动检票机按住DEL键，进入BIOS基本设置，操作维护键盘，选择Advanced Chipset Features(高级芯片组设置)，查看Boot Display(启动时使用的显示器)选项默认为Auto(自动)，此时工控机启动时只输出到进站乘客显示器[LCD(液晶显示器)]。将Auto变更为CRT(阴极射线管)+LCD，修改BIOS基本设置如图7所示，此时工控机启动，则会在启用进站乘客显示器的同时，启用外接CRT(出站乘客显示器和维护单元)显示器。完成设置后，按ESC键返回主界面，选择Save & Exit Setup(保存和退出设置)，保存设置并退出BIOS[6]。

图7 修改BIOS基本设置

4.6 验证故障已排除

重启自动检票机，前述故障现象再次出现(扇门机构不开闸、自动检票机时钟复位、出站乘客显示器及维护单元黑屏),说明BIOS设置未能保存，自动检票机再次恢复出厂设置；这种情况通常是工控机主板电池电压不足导致的。更换工控机主板焊脚纽扣电池CR2032如图8所示，重复前述时钟同步和BIOS基本设置。关闭维护门，再次重启自动检票机，确认所有故障均已排除，自动检票机正常工作。

图8 更换工控机主板焊脚纽扣电池CR2032

5 结论

为了节省人力成本、避免频繁开关机导致工控机无法正常启动，AFC设备基本保持不间断运行模式[7]，长期通电情况下工控机主板电池电量消耗极低。但地铁公司在实际运营过程中,由于车站改扩建以及新线开通联调联试的原因，也存在一部分长期“暂缓开通”的车站，或者个别站点的个别出入口长期关闭的情况。此时，运维人员就需要掌握此类故障的发生机理，并采取有效的应对措施，总结如下。

(1) 自动检票机关机切断外部电源后，工控机主板上的纽扣电池继续向主板芯片供电，保证自动检票机时钟准确和保存BIOS基本设置。

(2) 自动检票机长时间断电，主板电池电压不足，会导致自动检票机重启后BIOS数据丢失，工控机恢复出厂状态。

(3) 自动检票机出现时钟复位、出站乘客显示器和维护单元黑屏、自动检票机与SC时钟不同步、网络不通等故障现象，最终表现为扇门机构故障。

(4) 自动检票机长期关闭状态下，主板电池使用寿命约为6～8年，为有效避免类似故障的发生，可以有计划地开展预防性维护，主动更换已使用6年左右的主板电池。