軌道交通AFC系統的硬件設計

黃婷 李小虎

摘 要隨著城市化水平的不斷加快，城市交通日益擁堵，地鐵已經成為人們日常出行必不可少的交通工具。地鐵自動售檢票（AFC）系統能夠提供高效的服務，保證快速的分流和信息統計。文章主要分析了軌道交通AFC系統的總體設計以及主要的硬件模塊組成，提出以FPGA作為主控單元的地鐵自動售票系統的設計，為提高AFC系統的發展提供一定的技術支持。

【關鍵詞】地鐵 AFC 硬件設計

自動售檢票系統（Automatic Fare Collection）集成了自動化技術、計算機技術、信息技術等多種先進技術，實現了自動售票、充值、收費、統計等功能，具有速度快、效率高的特點，為地鐵的日常管理、財務決算、乘客服務帶來了極大的便利。本文主要分析研究AFC系統的主要硬件組成，并提出基于FPGA的地鐵自動售票機系統的設計，FPGA具有傳輸速度快、控制高效的特點，適用于自動售檢票系統的優化升級。

1 AFC系統的總體設計布局

地鐵AFC系統按照層次化劃分可以分為五層，不同的層次的功能和職責不同。第一層主要是城市軌道交通清算系統，管理城市軌道交通各個路線中的票務信息，收集并管理城市中各條路線的運營數據，做出軌道交通路線、運行時間等項目的具體規劃。第二層是中央計算機層，該層主要統計路線中AFC系統的運營數據，及時收集和整理數據，將數據傳輸給清算系統層做出智能化的決策。第三層是車站計算機層，該層主要負責管理車站內的票務數據，管理車站內的監控和車站內設備信息，并將信息傳送給中央計算機層。第四層為車站內終端設備層，該層負責控制車站內各種電氣化設備，整理車站內相關設備的信息數據，然后將整合處理后的數據傳輸給車站計算機層。第五層為車票層，軌道交通AFC系統通過該層與乘客直接接觸，主要實現了乘客車票的管理工作和車票的自動售檢。

2 AFC系統的硬件模塊組成

地鐵AFC系統的硬件模塊主要包括了中央服務器、車站計算機、自動售票機、半自動售票機、進出站閘機等運行設備，還包括了交換機、防火墻等和網絡通信相關的外圍設備。

中央服務器是AFC系統的控制核心，整個地鐵運行的主程序和主數據庫等存在于該服務器中，服務器可以根據運行的實際需求向下級發送控制命令，中央服務器具有最高的控制和管理權限。AFC中央服務區能夠支持多種操作系統，可以實現設備功能的擴展，實現設備的通用化、模塊化，具有非常強的數據處理能力，容錯性，能夠及時處理突發事件。車站計算機是軌道交通AFC系統中最基本的管理單元，能夠向上級服務器傳輸車站內的實時數據，還能夠對車站內的設備進行監控，了解車站內的動向。

閘機是車站付費區和非付費區的分界線，主要由主控單元、顯示器、方向顯示器、警示燈、蜂鳴器、讀寫器、車票回收裝置、通道阻隔器等組成。主控單元可以記錄進出站客流，控制顯示器顯示扣費記錄，當出現緊急情況，車站計算機可開啟緊急放行模式，便于乘客快速撤離。進出站閘機具有離線保存數據能力，如果閘機和車站主控計算機出現通訊中斷，閘機可以保存7天的交易記錄，通信恢復后上傳至車站計算機。

自動售票機可以為乘客提供自助式購買單程車票的服務，可識別硬幣、紙幣，并提供紙幣、硬幣的找零功能。自動售票機運行模式可以由車站計算機進行設定和更改，實現工作模式的手動切換，并且具有離線和在線自動切換檢測功能，能夠根據車輛運行的狀態動態提供處理功能。在線模式下，可以從車站計算機上實時下載控制參數，接收控制命令，上傳監控信息，實時管理財務信息。離線模式下，可以保存本地運行數據，網絡恢復后可上傳保存到本地的數據。

3 基于FPGA的自動售票機設計

自動售票機是AFC系統的重要組成部分，是影響用戶體驗的重要終端設備。自動售票機系統主要有主控單元、財務處理設備、票務處理設備以及一些輔助設備組成。根據自動售票機的功能分析，可以采用FPGA進行自動售票機的硬件設計，其硬件設計的原理框圖如圖1所示。

主控單元即FPGA主要負責數據的處理和傳輸，以及實現各個模塊的功能。票務處理模塊實現了地鐵不同站點的選票和計價功能。票價累計模塊根據選擇的車票和數量對票價進行統計。財務處理模塊主要有投幣累計模塊、差額計算模塊、進制轉換以及比較模塊組成，投幣累計主要實現了乘客投入錢幣的統計，由差額計算模塊計算出剩余的錢數并顯示在顯示屏上，最后實現出票和找零。

4 總結

地鐵已經成為緩解城市交通的重要手段，AFC系統是地鐵運行的重要設備。本文主要分析了AFC系統的主要硬件組成，重點分析了自動售票系統的實現手段，為自動售票系統的設計提供了一定的借鑒作用。

參考文獻

[1]于海軍.軌道交通AFC設備運營管理系統的研究與實現[D].東華大學，2010.

[2]張彥，史天運，李仕達，李超. AFC技術及鐵路自動售檢票系統研究[J].中國鐵路，2009（03）：50-55.

[3]唐亮.淺析自動售票系統中自動控制技術的應用[J].通訊世界，2013（09）：72-74.

作者單位

1.貴陽市城市軌道交通有限公司 貴州省貴陽市 550081

2.身份證號：52253019900215133X