二維碼地鐵取票機的研究實現論文

摘要：研究了一種乘客基於二維碼支付地鐵車票的取票機，相對於現金自動售票機，其具備高效、便捷、降低成本的優勢。二維碼取票機接受移動互聯網電子支付，具備一次出售多張車票的功能。這種新型取票機解決了傳統現金購票帶來的不便問題，取消了傳統自動售票機昂貴的紙幣識別機芯和出鈔找零模組，減少了購置安裝和運營維護成本，提高了購票效率，同時，乘客可以在二維碼取票機上對城市交通一卡通車票及軌道交通專用車票的車票內數據進行查詢。

關鍵詞：移動支付；二維碼取票機；系統設計

0引言

移動互聯網的迅猛發展與快速演變，催生了移動支付及二維碼支付。我國已經進入互聯網3.0時代，無線網絡和移動互聯網終端產品在軌道交通領域得到廣泛運用，互聯網創新成果與交通服務融合發展形成新業態，資訊化、跨界化、虛擬化、體驗化不斷推動我國軌道交通服務發展[1]。鐵路互聯網取票機就是在這種背景下產生，是對傳統現金自動購票設備的一次技術革新，該方案已成功應用於廣州地鐵運營線路。

1研究背景

自動售檢票系統（AutomaticFareCollectionSystem），簡稱AFC系統，是實現售票、檢票、計費、收費、統計、清分、管理等全過程的自動化系統，AFC系統包括清分中心(ICCS)、線路計算機(LCC)、車站控制室(SC)、車站終端設備(SLE)[2]，傳統售票機主要功能是幫助乘客實現現金和票之間的流轉。對於運營方地鐵來說，售票機必須裝備昂貴的現金處理模組，包括紙幣識別模組，硬幣識別與找零模組等[3]。運營安裝和維護成本較高。對於乘客方來說，使用紙幣購票會造成一定的不便。

2關鍵技術實現

新型二維碼取票機的方案取消了現金售票機的現金處理模組，用移動碼支付作爲乘客支付車票的接口，移動支付透過掃描二維碼（微信或支付寶）實現；其他模組與傳統售票機保持了相容，這樣對AFC設備終端廠商來說，減少了對新模組研發投入和維護成本，便於保養。

2.1硬件設計

爲保持同一項目內的自助設備關鍵模組的型號一致性，降低物料管理和備件採購成本，互聯網取票機的模組配置在功能和性能得到充分保障的情況下，最大範圍地相容了地鐵現有自動售票機的同類配置，二維碼取票機安裝在車站非付費區內，由主控單元、乘客觸摸顯示屏、單程票處理模組、二維碼掃描模組、無線上網模組、電源模組及機殼等部件組成，（1）主控單元主控單元採用32位高性能處理器，符合工業級應用標準，具有良好的抗電磁干擾性能，能保證整機全天24小時不停機地穩定執行，安裝在設備主控單元內的設備控制軟件可由LCC透過網絡下載或便攜式設備下載。主控單元配置了8GB的DOM卡存儲器，能至少儲存20天的交易數據和設備數據，可在SC通信中斷情況下單機執行。（2）二維碼掃描模組取票機的二維碼掃描模組作爲移動支付的核心設備，本方案設計的二維碼掃描模組，由於採用了硬解碼方式進行解碼二維碼，具有處理速度快、識別精準等特點，（3）單程票處理模組二維碼取票機的車票處理單元採用成熟的技術，並已成功應用於廣州五號線及廣州二八拆分線和四號延長線，實際使用效果良好。該裝置包括以下幾個部分：控制板、單程票補票箱、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）、車票傳送機構、傳感器、電磁閥等[4]。出票通道的基本動作即是透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。只要讀寫區有票，讀寫器就可以對區域內的車票進行讀寫，所以可以在車票從供票通道A/B電磁閥掉進讀寫區的同時開始對車票讀寫。而且車票讀寫不涉及到電磁閥動作，可以同時出票到供票通道。在控制板的控制下，單程票處理模組自動完成供票、讀寫、校驗及出票的處理。如校驗失敗，車票被送到廢票箱，同時設備嘗試再次發售車票。如果連續出現校驗錯誤的次數達到設定的次數時，設備暫停服務，並顯示上傳相關狀態資訊。爲了保護乘客的利益，在無法發售車票的情況下，主控單元會發提示車票購置不成功，請聯繫客服。透過給車票讀寫器發送指令，能進行不同票種、不同金額的車票編碼。發售的票種、金額可透過從SC下載偏好設定。

2.2軟件設計

二維碼取票機支付架構如圖4所示，該系統除了接入原有地鐵車站AFC系統外，新增加功能是乘客互聯網取票機掃碼支付，支付模組透過4G網絡接入第三方支付服務器（微信/支付寶），第三方支付服務器透過網絡將支付數據傳送給地鐵清分服務器系統[5]。取票機軟件由多個功能子模組組成，本文重點介紹操作模式設定模組和安全管理模組。（1）操作模式設定模組正常操作模式：接受網上購票現場取票，可查詢車票資訊；乘客按選擇目的地→選票種→選數量→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，有聲光提示。取票機具備多模式選站功能，至少能按區域、按線路、按票價三種方式選擇目的車站。受限操作模式：設備的一部分模組發生故障或達到系統設定參數時，互聯網取票機自動轉換爲受限操作模式，排除相應模組的故障後，互聯網取票機自動轉換爲正常操作模式。僅可查詢車票資訊模式：乘客可以在互聯網取票機上對“羊城通”、“佛山交通卡”及軌道交通專用車票的車票內數據進行查詢。所有涉及到“羊城通”、“佛山交通卡”的查詢需求應符合“羊城通”系統的要求。能對軌道交通車票內的數據進行查詢，包括金額、餘額、有效期、交易記錄等。（2）安全管理模組二維碼取票機的設計具備足夠的安全性，保證在正常執行的情況下，站務人員在加票和結賬車票的整個過程中完全不能接觸到任何車票。設備在機械結構設計上保證非授權人員無法在不拆卸或破壞設備的情況下拿出任何車票，同時在軟件設計上保證非授權人員不能作出任何授權範圍之外的操作，如果無法避免非授權人員做出授權範圍之外的操作，則設備應能夠給出聲響報警，並向SC傳送報警資訊。在以下情況下設備出現聲響報警並在車站計算機顯示報警資訊：非法開啟維修門；非法移動票箱；操作員登入3次（次數可偏好設定）失敗。報警按照預定的間隔持續或至故障排除過程結束，持續間隔作爲偏好設定。設備的執行安全主要包括了操作員登入管理、票卡安全兩方面。1）操作員登入管理二維碼取票機具備權限控制功能，由LCC統一設定操作員編號、密碼、操作等級及權限。包括登入認證、強制退出、自動註銷、非法檢查等。2）票卡安全二維碼取票機開門後不再發售正常的運營車票，並進行顯示資訊提醒。設備的維修門開啟與關閉期間產生的廢票數，將記錄到系統中。廢票掉入回收盒時自動清除車票的餘值，且廢票不能直接進閘或透過票房售票機更新處理後正常使用。

3運營實際效果

二維碼取票機在廣州地鐵五號線廣州火車站進行了開通試運營，對開通試運營的廣州火車站採集了試運營數據，透過統計數據來看，乘客使用互聯網取票機的意願逐月增加，這說明它的便捷性得到了乘客的認可。

4結語

本文將移動支付應用到鐵路自動售票設備領域，從地鐵車站AFC系統架構、自動售票機的現金流處理，引入二維碼取票機設計，並重點介紹了二維碼取票機硬件及軟件技術實現，強調了售票機的安全性設計。此設計成功應用於現有廣州地鐵線路運營，並透過運營數據採集說明實際效果，驗證了互聯網取票機能給乘客帶來安全、便捷、可靠的購票體驗。

參考文獻：

［1］李曉維.無線傳感器網絡［M］.北京：北京理工大學出版社，2007.

［2］趙強.自動售票機控制系統的設計與實現［M］.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2010.

［3］王德福，樑士文.鐵路客票自動助售票機與現金識別處理技術［M］.北京：電子工業出版社，1999.

［4］陳忠興，佔明輝.北京軌道交通AFC系統工程規範化探討及建設實踐［J］.現代城市軌道交通，2009（6）：40-43.

［5］邱義.基於移動支付的自動售貨機設計與實現［J］.物聯網技術，2016（10）：78-81.