地鐵自動售票機系統設計研究

摘 要：隨著現代科學技術的發展，自動售票系統因其安全、快捷、方便等優點在地鐵中的應用越來越廣泛。本文從地鐵自動售票機系統的基本結構出發，探討了地鐵自動售票機系統的硬件設計、軟件設計及其可靠性和可維護性設計，以期為自動售票系統設計人員提供參考。

關鍵詞：地鐵自動售票機；系統；設計

近年來，城市化進程不斷加劇，城市人口流量也在不斷增加。作為現代城市中的重要交通工具，地鐵在人們的日常生活中起著重要作用。然而隨著人流量的增加，如何提高售票檢票效率成為每個地鐵運輸管理人員日益關注的問題。而自動售票系統具有快捷、方便、安全等優點，且能大量節省人力，所以在地鐵中的應用越來越廣泛。加強有關地鐵自動售票機系統設計的有關研究，對于拓展自動售票系統的應用范圍和使用質量具有重要意義。

一、地鐵自動售票機系統的基本結構

（一）模塊組成：自動售票機主要由乘客顯示器與觸摸屏、主控單元、票卡讀卡器、LED狀態顯示器、紙幣接收模塊、硬幣模塊、不間斷電源、憑條打印機、單程票售票模塊等組成。

（二）功能架構：自動售票機系統其主要采用完全集中式、分級集中式、區域式三種架構方式，其要完成的物理功能有：能夠接受乘客的購票選擇，并根據信息和操作的指導完成相應步驟；能夠自動實現車票的出票和發票；能夠對乘客使用的儲蓄卡、現金、信用卡等付費方式進行識別，無法識別的能夠予以退回；能夠自動完成對乘客投入現金的計算，并根據計算結果進行找零；能夠對機器各部件的工作狀態進行監控，并將監控結果輸送到中央計算機系統中。

（三）自動售票機的工作流程：第一，乘客在顯示器中地圖的引導下選擇要到達的目的地，顯示器會根據乘客選擇信息對購票所需金額進行顯示；第二，主控單元會向硬幣和紙幣模塊發送允許接受的命令信息，這是乘客可以根據需要選擇兩種方式進行購票，將硬幣或紙幣放入模塊接受裝置中，顯示器會對乘客投入的金額數量進行顯示，對于不能識別的會及時予以退還，如果金額足夠，主控單元會將指令發送給票卡讀卡器，讀卡器會完成相應的讀寫票卡動作，票卡讀取完成后，主動單元會將出票命令發送給單程票發售模塊，如果需要找零，主動單元會將找零命令發送給硬幣模塊，與票卡同時發出。

二、地鐵自動售票機系統的設計

（一）自動售票機系統的硬件模塊功能

1.LED狀態顯示器。LED狀態顯示器的基本功能是完成對當前售票機系統工作狀態的顯示，通常要求其顯示距離在25m范圍內有效，以保證排在隊伍后面的乘客也可以及時了解售票機的工作狀態。其主要在售票機前面板頂部進行安置。[

2.紙幣接收模塊。紙幣接收模塊主要由紙幣暫存器、紙幣識別器、紙幣接收裝置、紙幣錢箱四部分構成，其基本功能是能夠完成對紙幣的接收和識別。當乘客進行購票時，會將鈔票放入紙幣接收裝置中，紙幣識別器會對紙幣進行判斷，如果是真幣則予以接收，如果是假幣則予以退回。交易完成后紙幣會存入紙幣錢箱。

3.硬幣處理模塊。硬幣處理模塊主要有硬幣暫存器、硬幣錢箱、換向器、硬幣機芯、出幣器等構成。其基本功能是完成對硬幣的接收和識別，并進行找零。乘客在購票時會將硬幣放入投幣口，硬幣識別器在辨別真假后會選擇接收或退回的命令。在接受到找零的指令后會自動進行找零。

4.不間斷電源。不間斷電源的基本功能是能夠將售票機系統與外界的供電進行隔離，并不間斷提供給售票機系統個模塊進行供電；在主電源斷開后能夠提供備用電源保證售票機繼續工作部分時間，以順利對最后的交易數據進行保存。

5.單程票發售模塊。單程票發售模塊的基本功能是在接收指令后正常發售單程票的票卡；在運營完成后及時進行票卡回收；如果票箱內票卡不夠則自動進行補票操作。

6.主控單元。主控單元主要采用全密閉無風扇的嵌入式計算機V2401型號，具有散熱好、能耗低、性能穩定可靠的優點。其基本功能是對自動售票機系統的各項業務軟件進行操控，并對各模塊之間的工作進行協調，保證售票等功能的完成。

7.票卡讀卡器。票卡讀卡器是自動售票系統的主要硬件模塊，其基本功能是及時實現所有票卡業務的各項功能，并在根據相應交易規則順利實現各種數據的處理。

（二）軟件設計

1.用戶界面設計。用戶界面設計要以人性化原則為基礎，從而合理、科學的完成各種操作。

2.軟件開發平臺和系統構架。作為專業操作系統的組件化版本，Microsoft Windows XP Embeded操作系統可以實現對嵌入式設備的迅速可靠開發，其能夠選擇所需要的特性對設備進行準確定制。在綜合分析考慮穩定性、程序開發效率和可維護性等因素的基礎上，將自動售票機系統軟件開發為具有獨立控制功能的基本模塊。

三、可維護性設計

可維護性設計是指當自動售票機系統出現故障時維修人員能夠及時根據系統相關設計對故障進行診斷和維修，以充分保證系統能夠繼續正常穩定運行。

（一）硬件的可維護性設計。其設計的基本要求有：要確保系統各設備內部表面相對平整，沒有裸露的毛刺和毛邊，以防止在人員操作或維護過程中受到傷害；硬件之間盡可能采用串行口連接的模塊化方式進行設計，這樣可以提高設備間的獨立性，方便與各設備的維護和升級；故障排除時間應當保持在半小時以內，這是硬件的主要可維護性指標。

（二）軟件的可維護性設計。其設計的基本要求有：軟件設計是應當根據對象特點采用適宜設計方式，要利用動態鏈接庫和組件技術對功能模塊和驅動設備進行設計，以保證軟件模塊能夠正常升級和維護；在軟件設計中添加維護終端，如果售票機出現故障，維修人員可以在合并維護開關后運用后臺維護終端進行操作維護，這樣可以利用界面顯示的錯誤代碼快速查找故障原因，并能夠檢測其他模塊運行狀況，且界面顯示直觀，容易操作；在系統的維修面板應當設計相應的模塊測試功能。

四、可靠性設計

可靠性設計主要針對系統的軟件部分，其設計要求有：應當采用嵌入式工業級別操作系統作為整個售票機的操作系統，這樣可以完成對系統的特性定制，提高系統的運行質量；設備驅動采用獨立的模塊化設計，這樣可以形成良好的擴展性以方便維護；在單片機軟件內添加軟件陷阱和軟件看門狗的程序，提高系統的自動復位功能；加強對維修人員輸出輸入和系統設備運行狀況的實時記錄，提高系統軟件的記錄能力，以方便故障處理；加強系統的模塊恢復處理功能，在正當程序業務出現故障時能夠完成自動恢復，如果在超過設定恢復次數后仍不能正常恢復系統，則可對系統做降級處理。

五、結語

地鐵自動售票機系統的設計關系到地鐵售票系統自動化程度能否得到提高。其設計應用在幫助克服城市交通擁擠問題的同時，也在向地鐵交通其他相關設備的自動化程度提出要求。因此，相關設計人員應當以交通功能和用戶需求為出發點，切實加強有關地鐵自動售票機系統的研究，以逐步提高系統的應用能力和范圍。

參考文獻：

[1]方錦煌 提高地鐵自動售檢票系統設備的技術性能 《城市軌道交通研究》2011年第12期.

[2]徐恒 您了解地鐵自動售檢票嗎 《鐵道知識》2011年第13期.