智能语音技术在城市轨道交通自动售检票系统中的应用

陈泽

摘要 智能语音技术作为人机交互的实现形式，广泛应用在社会生产生活的各个领域。近十年来我国城市轨道交通行业迎来了最快发展的阶段，智能语音技术也应用到了城市轨道交通自动售检票系统购票终端、多功能客服等子系统的建设中。文章结合智能语音技术的应用环境，分析了该技术在城市轨道交通自动售检票系统中的应用现状及发展前景，为自动售检票系统的建设与发展起到促进作用。

关键词 智能语音技术;城市轨道交通;自动售检票系统;人机交互

中图分类号 U29-39 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）05-0016-03

0 引言

智能语音技术是机器获取人类语言信息的技术，通过该技术可以实现人机交互。一方面，智能语音技术可在不同场景内进行语言的录入，实现人对机器控制的多样化、高效化。另一方面，可实现机器的即兴口语和自然对话以及多种语种的同声翻译。

1 智能语音技术概况

智能语音技术，是人类实现人机交互的重要手段，在各行业中有着较为广泛的应用，该技术主要包括自动语音识别技术（ASR）和语音合成技术（TTS）。

1.1 自动语音识别技术

自动语音识别技术：ASR，即Automatic Speech Recognition，可实现将人类语言的声音信号，通过设备拾音、信号处理转化为计算机识别的文本文件，用于各种计算机软件的数据处理。

1.2 语音合成技术

语音合成技术：TTS，即Text To Speech，通过计算机专用软件和预置语音库数据库，可将任意机器内文字用标准流畅的语言，通过音频输出设备朗读出来。

智能语音技术结合了声学、数字与模拟电路学、语言学、计算机科学等学科，实现了实时的语音输入输出，它与当今前沿的AI技术相结合，实现了不同应用场景下的人机交互，并从不同程度上替代了手动录入信息及显示屏上的文字输出，极大提高了工作、生产效率及人机交互多样性。

2 智能语音技术的应用

21世纪被称作是IT时代，随着集成电路技术飞速发展，芯片算力不断提升，AI智能、物联网、云计算已成为科技发展的重要方向，与此同时，智能语音技术也不断推陈出新，支持方言输入、俗语、多国语言兼容等功能。智能语音技术广泛应用在移动设备、智慧交通、智能家居、机械制造等领域[1]。

2.1 移动设备

移动设备：移动设备是最早具有智能语音技术实现场景的终端设备，通过设备自身具备的音频输入输出模组，让用户通过语音唤醒、即时对话，实现了用户通过口语对移动电话、个人计算机等设备内各程序软件的操作及控制。该技术领域技术较为成熟且应用较为广泛的产品有苹果公司的Siri及微软的Cortana，都满足了以触发式语音人机交互为核心的用户体验。

2.2 信息处理

智能语音技术被广泛应用到国际会议现场、政商文体新闻报道等领域。通过智能语音设备进行实时的文字录入，可实现多语言机器翻译、新闻实时播报等功能。

2.3 智能客服

智能客服中的智能语音技术可分为线上与线下两类[2]。随着智能语音技术的日益成熟，已有大量物流、金融、保险、通信运营商等消费型企业上线智能语音客服，并在消费查询、业务办理、问题处理等部分基础业务中替代了人工客服;在大型商超或是机场车站中，带有智能语音功能的客服终端可提供方便快捷的地图索引、消费指南、实时的交通与天气信息。

智能语音客服的优势主要有3个方面：

（1）企业客服实现流程标准化，减少人的情感波动对问题处理的干扰;

（2）人机交互过程中信息的录入准确且高效，大大提高了客服接待的效率;

（3）企业人工成本及管理运维成本大大降低。

3 智能语音技术在城市轨道交通自动售检票系统的应用

在城市轨道交通建设中，智能语音技术用于自动售检票系统，当乘客因为对乘车城市不熟悉或是因为当地轨道交通线路复杂而导致无法确认目的地站点时，带有智能语音功能的自动售票机可通过乘客语音输入的目的地信息，为乘客进行后台地图模糊查询。北京、广州、南京、合肥、石家庄等城市先后将带有语音辅助购票功能的自动售票终端引入了地铁工程建设中。

在车站多功能客服终端上，可通过智能语音功能进行储值票充值、站点信息查询、更新票卡信息、远程客服连线等功能。多动能客服终端通过预置的对话情景引导乘客进行一系列票卡服务。

3.1 带有智能语音功能的自动售票终端

带有智能语音功能的自动售票终端是在传统TVM终端设备上加装智能语音模块、路由或通信模块，通过城市轨道交通专用数据传输连接云服务器进行后台数据处理，并以原路径回传至售票终端，实现人机语音交互购票。智能语音售票终端连接见图1。

該智能语音售票终端主要由5部分组成：

（1）自动售票机，包括3合1、4合1自动售票机。

自动售票机是轨道交通系统票务系统的核心设备终端，终端设备上的智能语音模组以串口通信或网线连接，此类售票终端配备了运行内存和存储空间较大的工控机（控制单元）用于软件的二次开发。

（2）智能语音模组，包括拾音麦克风、定位摄像头、音频信号处理单元。

1）拾音麦克风为多麦克风组合阵列，见图2，安装位置一般在TVM运营状态显示屏与乘客用触摸屏之间，位置大致与成年人面部位置相平，可更准确地收集乘客语音信息。带有智能语音模组的售票终端见图3。

2）定位摄像头，该设备可在售票终端前站立的多个乘客当中准确选中正在进行购票操作的乘客，根据摄像头对乘客口型的捕捉，乘客的语音会被标记为需要处理的音频信号。

3）音频信号处理单元主要具有声音信号降噪处理、数字模拟信号转换、数据发送接收、数据解码的功能。麦克风收集的大量环境音频信号后，该设备主要处理被标记的购票者的声音信号。信号处理过程见图4。

（3）专用数据传输网络。轨道交通工程中一般配有该工程专用的传输网络，网络中须配置固定带宽用于智能语音购票业务。

（4）网关，包括有线路由、无线路由、4G或5G通信模块等。有线路由、无线路由多用于语音模组数据的发送与接收，须设有专用传出网络;若项目未配置专用传输网络带宽或工程为旧改项目，可选用4G或5G通信模块作为数据传输方式。

（5）云服务器。云服务器一般分为公有云（Pulic Cloud）和私有云（Private Cloud），根据城市实际售票量和网络安全等因素进行配置。

公有云可通过Internet使用，服务器架设在服务商的数据中心，成本较低。智能语音服务结合在线地图服务，为用户提供操作系统、虚拟化技术及资源管理，满足了轨道交通自动售检票系统的运营需求。

私有云为单一工程建设，因此对数据、安全性和运行稳定性有最有效的控制。越来越多城市将私有云建设纳入新的轨道交通建设规划中。如果该城市轨道交通拥有基础设施，就可以在原有设备上部署私有云相应的软硬件。私有云可部署在企业数据中心的防火墙内，也可以将它们部署在安全主机托管场所。架设私有云需要较大投资，工程需要拥有专用的数据中心与通信链路及专业的云端运维团队。常见的云数据中心形式见图5。自动售检票系统中的智能语音技术主要调用了云端数据中的模糊搜索、地图导引功能。

具备智能语音功能的售票终端，可实现全语音人机交互购票，购票界面见图6。语音购票主要分为以下几步：

（1）选择售票终端上的语音购票功能。可通过屏幕按钮或是特定句式的唤醒语音来激活智能语音模组。

（2）根据系统提示，在售票终端拾音区域说出目标站点或是目的地，智能语音功能会根据后台云处理为乘客提供最合适的站点。

（3）乘客需要确认订单信息，在屏幕上选择购票张数后，点击确认按键。

（4）乘客需要选择支付方式，使用手机扫码或使用现金完成购票支付。

3.2 带有智能语音功能的多功能客服终端

在一些城市，智能语音技术在帮助乘客购票外，还通过自动售检票系统的多功能客服终端，实现了语音问询功能。多功能客服终端是城市轨道交通自动售检票系统中专门设置在车站付费区，用于乘客自主处理票务事项的终端设备，安装位置一般设置在付费区出站检票闸机附近。多功能客服终端可向乘客提供储值卡查询、乘车历史查询、车票异常处理、行政事务处理等业务。常见的票卡问题有以下两方面：

（1）超乘，乘客所持有单程票需要在购票车站使用并允许在票价内乘车区间出站，如果乘客超程，需补交实际车费。

（2）超时，为方便城市轨道交通线路管理，减少各类情况下地铁线路乘客滞留不出站的情况，乘客一般须在持票过闸进入地铁线路付费区后两小时内出闸。

乘客可根据实际情况在多功能客服上进行车费补交。带有智能语音功能的客服终端在火车站、机场、换乘车站等客流较大的车站可代替车务人员处理大量票卡问题。同时多功能客服终端也设置了人工服务，在客服终端系统无法处理乘客票务问题时，可通过语音远程连接客服中心人员进行问题处理。

4 智能语音技术的应用前景

智能语音购票通过模糊输入，AI自动推送可选站點，可最快推送最优乘车路线，乘客选票时间从平均34 s下降到15 s，可大大提升购票效率，带有智能语音技术的自动售检票系统对城市轨道交通系统缓解日常客流高峰及节假日大客流起到了强有力促进作用。同时，语音购票功能通过AI智能人机交互，使乘客操作购票终端的过程变得简便，语音索引支付方式，使支付更加便捷[3]。

随着国家“十四五”规划的发布，智慧交通、云计算、电子支付依然是技术进步和发展的重要内容。城市轨道交通作为城市公共交通的组成部分，尤其在人口密集的

大型城市，密集的城市轨道交通网络对缓解市区交通压力，带动城市各区域均衡发展，对市民的便捷出行、绿色出行起到至关重要的作用。在后续轨道交通项目建设中，云计算、智能语音技术、人脸识别技术、智慧车站、智慧运维、无感过闸的概念也将引入城市轨道交通自动售检票系统的建设中。

5 结语

智能语音技术自提出至今已有数十年，技术发展初期，该技术仅被应用在文字录入的工作中。随着AI智能、软件技术、计算机硬件技术的不断进步与创新，智能语音技术与电子支付、云服务、智能客服终端深度融合，进一步提高技术可靠性及准确率，为城市轨道交通自动售检票系统的不断优化升级提供便利。

参考文献

[1]董明明， 王中堂. 城市轨道交通智能客服中心多服务应用与拓展研究[J]. 现代信息科技，2020（19）： 112-115.

[2]艾文伟. 智能语音技术在城市轨道交通客运服务中的应用[J]. 城市轨道交通研究， 2021（3）： 152-157.

[3]景亮， 赵程， 刘平. 人脸识别技术在城市轨道交通自动售检票系统中的应用及探讨[J]. 上海建设科技， 2021（2）： 24-26.