城市轨道交通自动售检票系统架构轻量化改造设计方案

林忠山 肖芳

（厦门轨道建设发展集团有限公司 福建省厦门市 361010）

城市轨道交通自动售检票（AFC,Automatic Fare Collection System）系统是实现城市轨道交通售票、检票、计费、收费和交易统计、收益清分及运营管理等全过程的自动化信息系统。随着城市轨道交通互联网电子票、互联网支付及业务模式的不断发展，电子票卡的使用量占比逐步增加，实体单程票卡在轨道交通行业的使用量占比越来越低，导致运营地铁公司实体单程票卡无法停用、终端设备维护成本高、地铁专用APP下载使用转化率低等瓶颈问题日益突出。同时，新线设计由于受未来新技术发展趋势的影响，决策风险增高。

近年来，轻量化应用在各行各业飞速发展，依托于腾讯等平台，大量降低了服务及功能对于硬件的依赖，为用户提供一种“触手可及，无处不在”便捷获得服务的渠道。

本文通过对城市轨道交通自动售检票系统技术的发展和应用现状进行分析，结合未来新技术发展趋势，提出成熟地铁自动售检票系统架构轻量化设计技术方案及实现技术，为已有线路轻量化改造或新建线路轻量化选型提供参考。

1 行业发展现状

架构方面：地铁自动售检票系统（AFC）架构传统及主流架构为五层。但AFC 五层架构在系统投资、设备改造、新线开通接入时，逐渐暴露出弊端，部分城市轨道交通尝试采用整合清分中心和线路中心的方式，构建基于云计算的AFC 系统，从而达到精简系统架构、高效利用资源的目的。部分地铁已实施三层架构研究。

票卡形式方面：互联网电子票务成为主流，传统实体票卡逐渐式微。从2015年起随着智能手机的普及以及生物识别技术的发展，车票不再是传统意义上的实体卡片，它演变为乘客乘坐轨道交通的虚拟凭证，如二维码、NFC、人体生物特征（如人脸、掌/指静脉、虹膜等）等。

支付方式方面：随着支付宝、微信、银联云闪付等新型支付方式与人民生活的高度融合，其在AFC 系统也得到了广泛应用，支付方式呈现多元化发展趋势。支付技术改变乘客出行习惯，在2022年的今天，大多数人出行，优先选择电子支付。如图1所示。

图1

2 发展困惑

乘客的出行习惯推动着AFC 运营模式、系统架构、设备功能快速变革。这种发展的速度给运营中的地铁公司带来困惑：

2.1 运营维护成本高

以厦门地铁2021年统计数据为例，乘车码及电子单程票的使用占比已达60%，非回收型票卡占比约39%，回收型实体单程票卡日均使用量约为3000 张，占比不足1%。由于实体单程票的流通，需要自动售票机（TVM）具备车票发售功能，自动检票机（AGM）具备回收模块功能。以厦门地铁为例，每台TVM日均发售单程票5 张，每台出站AGM日均回收单程票2 张。整体来说，设备使用量极少但关联维护工作流程、票务业务流程无法精简，导致人工投入与运营收益产出不对等，且设备闲置率过高。

2.2 新线选型风险高

因AFC 系统线网运营的特殊性，新开通线路必须兼容旧线所有现有功能，旧线必须实现新线所有新功能，导致新线的设计与旧线的改造互相制约。虽然在2021年单程票还有一席之地，但2年、3年之后的AFC技术发展程度无法预估，这是已开通多条线路地铁公司无法逃避的现实问题。对于已开通多条地铁线路的城市，存在新线选型决策方面的巨大困难。要么守旧，保持实体单程票的使用，新线沿用已运营线路所有功能，继续提供TVM 设备及AGM 回收模块；要么革新，取消实体单程票的应用，取消TVM 设备，在新线开通时线网所有线路同步改造到位。因从新线的功能定位、线网业务流程梳理、设备选型、明确需求、招标到建成需要2-3年，导致无论是选择守旧还是革新方案，都存在无法匹配未来行业发展方向的风险：如决策正确，可匹配建成后的互联网技术发展程度；如决策失误，会存在建成即面临改造、闲置、报废的风险。

2.3 行业标准更新与技术变革速度不匹配

由于国家标准、行业标准、验收标准等均需时间沉淀、数据支撑、行业统一认识才得以形成，而AFC 系统新技术的应用飞速发展，直接导致规范的更新落后于技术发展速度，导致行业内各轨道公司对于后续新建线路自动售检票系统设备的定位、选型存在颇多争议。如遵从于技术、成本影响设备选型的多方面因素考虑，各地铁均可以考虑新线设计时，减少或直接不再设置自动售票机，或直接改变设备的基本功能、内部模块。如果遵从招标当时的有效标准规范，则必须考虑设计、招标、建设、运营评审各过程需符合当前标准规范条款，需仔细斟酌是否可以承担变革迅速带来建成即开始改造的风险。

3 轻量化改造方案设计

厦门地铁综合成本、服务、行业规范方面的制约条件，结合已运营线路现有资源及后续线路规划方向，提出一种自动售检票系统架构轻量化改造方案。该方案的实施可实现去实体单程票、降低运营成本的效果，可向后适应未来2、3年AFC 行业可能的发展方向，并符合现有行业规范，对已开通线路的AFC 系统更新改造影响极小，无须投入新设备，适用已有多条线路投入运营的地铁公司进行架构转型时的平稳过渡阶段。详细说明如下：

3.1 轻量级购票小程序应用开发

2021年全网小程序数量已超700 万，小程序触手可及，生活中无处不在,已高度融入人民群众日常生活。厦门地铁将建设一套“轻量级购票小程序”应用，充分利用微信小程序高普及性，提高乘客对于使用厦门地铁购票小程序的接受程度，去除部分乘客不愿意下载地铁专用APP 的顾虑，进而推动电子票卡的接受程度。

3.2 设备结构轻量化

设备集约化：优化地铁自动售检票系统终端类型，新线的车站站厅不再设置自动售票机（TVM）、半自动售票机（BOM），而是将TVM 及BOM 功能集成为智能乘客自助客服中心，节省建设和运营成本。

结构精简化：去掉闸机（AGM）的单程票回收模块；将闸机主控模块与票卡读写器模块合并，实现扇门控制、交易生成、票卡读写功能。每台闸机可节省主控模块、回收模块的成本投入。

外观轻薄化：闸机精简掉回收模块后，内部主要模块仅剩门模块及读写器模块。此时，如选择使用拍打门，小巧轻薄，单位空间内可部署更多闸机通道，提升服务；又可从拍打门造型上进行设计，提升地铁形象。

3.3 接口标准化

软件标准化：在设备结构精简化的基础上，建设厦门地铁本地行业标准，进行大读写器软件标准化开发。后续线路建设，仅采购硬件，软件直接使用厦门地铁标准化读写器软件。

入网检测系统化：在软件标准化的基础上，同步建设厦门地铁硬件准入检测平台。各不同品牌设备硬件进入厦门地铁线网前，需通过平台检测合格，确保提供的读写器及扇门等部件符合厦门地铁地标接口。此举可推动终端软件线网标准化建设，减少软件类型、降低后续线路软件开发难度及费用，降低维护成本，提升维护效率。

3.4 多功能手持终端机（PMA）应用

对现有手持式检票机进行深度开发，从单一的检票功能，融合传统的自动售票机、半自动售票机功能，增加票卡发售、充值、乘客事务处理、AI 互动等功能，实现发售打印纸质二维码单程票等功能。改造后的多功能终端机，作为客服人员的随身携带设备，可随时为乘客提供纸质二维码车票发售、城市一卡通充值服务，电子票乘客事务处理等功能，并可全方位覆盖老人、学生、外地乘客等特殊乘客群体。

4 技术实现方式

4.1 微信购票小程序

应用HTML5、CSS、JavaScript 等技术搭建系统界面，实现程序界面设计及功能开发、数据库搭建。支持用户扫码所在车站默认进站站点、终点站变更、退票、历史订单查询等功能。乘客可直接通过微信调用购票小程序，无须绑定支付方式，直接选择站点购买车票，操作便捷灵活。如图2所示。

图2

小程序实时与电子票务平台进行购票及取码数据交互，交互过程中以加密形式传输，数据相关信息以《厦门市轨道交通线网AFC 技术规程》为标准实现。购票流程如图3所示。

图3

小程序购票成功后的二维码可使用二维码通过AGM 进出过闸，实现通过AGM 将用户刷码进出站报文及交易文件打包上送至电子票务平台；多功能手持终端可支持扫码查询相关信息，并进行相关乘客事务处理。刷码流程如图4所示。

图4

4.2 多功能手持终端（PMA）

应用HTML5、CSS、JavaScript 等技术搭建系统界面，实现程序界面设计及功能开发、数据库搭建。实现纸质二维码单程票发售、打印功能，实现充值、乘客事务处理、AI互动等功能。下面对联网方案、离线进出、发售、AI 互动等主要技术方案进行说明。

4.2.1 联网方案

在厦门地铁云智慧车站系统启用前，通过运营商提供的1 主1 备APN 专线+物联网卡实现网络接入。网络安全管控措施：采用物联网流量卡与设备物理网卡绑定、生产网无线AP 白名单方式实现。在云智慧车站启用后，根据统一规划纳入云服务。云智慧车站启用前网络联网方案如图5所示。

图5

4.2.2 断网二维码车票进出站业务处理

按《厦门市轨道交通线网AFC 技术规程》中“宽进宽出”接口规范开发，实现乘车码、电子单程票、纸质电子二维码单程票的离线进出站及发售功能。

4.2.3 发售、退票功能实现方案

按厦门地铁APP 电子单程票发售方式，选择进站（默认本站）、出站进行电子单程票发售，选定行程后，展示收款码给乘客扫码支付或直接扫乘客付款码收款。收款成功后，可通过PMA 自带打印机打印车票或通过外挂蓝牙打印机打印纸质二维码车票。二维码车票可通过颜色区分优惠票卡。如图6。

图6

如遇PMA 离线，可按厦门地铁线网规范，启用单机纸质二维码单程票应急池车票进行发售。安全管控措施：PMA必须由具备权限的操作员登录后，才可使用应急纸质二维码单程票应急池车票。

4.2.4 “爱萌”人工智能小助手功能

包含简单故障处理指导、应急预案现场处置流程、规章制度等信息库，包含远程呼叫援助功能等。

5 结语

本文结合了轨道交通行业自动售检票系统现状及未来技术发展趋势，对AFC 系统架构轻量化改造方案及技术实现方式进行了详细论述和说明，该方案既可优化现有的乘客出行购票方式，又可减少新线自动售检票系统设备的采购成本，从而达到减少运营维护成本，提升乘客服务的目的，可供各地铁自动售检票系统旧线改造及新线建设参考。