淺談南京地鐵（一號線南延線）硬幣系統改造研究與應用

陳嘯

摘要：硬幣系統是自動售票機的重要組成部分之一，為確保其安全、可靠地運行，需要不斷升級和優化其功能、結構。本文正是從南京地鐵一號線南延線硬幣系統的實際問題出發，通過科學地分析、研究為其升級、改造制定最優方案，并落實改造實施。

關鍵詞：硬幣系統、射頻識別、安全性、可靠性

一、AFC系統及設備簡介

AFC是Automatic Fare Collection（自動售檢票）的縮寫。AFC系統又稱自動售檢票系統。自動售檢票系統是基于計算機、通信、網絡、自動控制等技術，實現軌道交通售票、檢票、計費、收費、統計、清分、管理等全過程的自動化系統。其基本功能包括：

售票功能：用于乘客自助式購買地鐵單程票和乘客自助查詢車票。

檢票功能：乘客持車票在非付費區進站通道右側閘機刷卡區域上方出示票卡，驗證票卡有效后扇門打開，乘客進入付費區。出站步驟相同，單程票需回收。

統計功能：車站的AFC設備通過網絡將數據傳與車站SC，各車站SC將數據傳給線路中央計算機OCC，繼而傳給ACC。

自動售票機（縮寫為TVM）設于車站非付費區，用于乘客自助式購買地鐵單程票和乘客自助查詢車票。自動售票機應可通過參數設置為接受硬幣、紙幣、各種儲值類票卡等支付方式，并可以硬幣找零。

二、現狀分析

隨著南京地鐵一號線南延段運營年限的增加以及客流的不斷增長，設備使用量逐年增加。南延線的硬幣系統同經過了長達8年的運行，設備老化導致的問題已經凸顯，現存在以下幾個問題：

1、現用MEI硬幣模塊識別器停產，備件無法采購。正線上的硬幣識幣器老化嚴重，故障率高。從2014年起，南延線硬幣故障量逐年增長，從2014年的1200起，增長到2020年的2200起;數據差異方面由于識別器的老化，硬幣計數不準，數據差異故障也在逐年增加。以上兩類故障的分析與故障處理均需耗費大量人力物力，尤其是數據差異故障，每臺出現數據差異的設備跟蹤周期都達到月以上，且容易造成車站現金的差異，影響現金安全。由于MEI硬幣識別模塊已停產，現場節能設備的硬幣識別器已全部更換到在用機器替換使用，工班庫存已無識別器備件，如不進行識別器的更換，后續硬幣故障的處理會越發困難。

2、硬幣回收箱問題。采用硬幣回收箱采用探針接觸式讀取ID。由于頻繁插拔，探針易受到撞擊而變形，從而導致接觸不良而無法獲取ID。目前工班采用短接的方法使系統默認識別到錢箱，容易造成錢箱不到位導致硬幣散落。此類故障呈現出逐年上升的趨勢，通過ID改造可以一勞永逸的解決回收箱ID問題。

3、新版人民幣識別。隨著第五套人民幣的發行、流通，南京地鐵也隨之進行了設備的升級。然而南延線設備由于所使用的MEI識別器已經停產多時，廠家無法對其進行升級，影響了乘客使用新版人民幣購票。

三、改造思路

通過對南延線硬幣模塊現狀和痛點的分析，在結合了設備使用情況初步決定針對進行以下改造：

1、識別器

由于本次改造只是在原有硬幣系統框架下進行的局部改造，識別器的選型必須兼顧與原系統的兼容性以及可維護性等方面，最終在眾多品牌中選擇了NRI品牌識別器。其與原識別器采用了相同的10PIN AWP 標準工業接口和cctalk通訊協議，最接近的結構尺寸和硬件接口，使得改造優化可達最優。同時，配套新版人民幣和回收箱識別模式的改變更新了硬幣模塊的主控制板。

2、硬幣回收箱

原有硬幣回收箱采用探針接觸式，頻繁插拔后探針易受到撞擊而變形從而反復故障，經過研究比選決定在本次改造中將其改造為安全性、可靠性更高的射頻識別（RFID）式識別模式[1]。

射頻識別（RFID）是一種無線通信技術，可以通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或者光學接觸。其優點如下：

1）快速掃描、RFID辨識器可同時辨識讀取數個RFID標簽;

2）體積小型化、形狀多樣化、RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制;

3）抗污染能力和耐久性、傳統條形碼的載體是紙張，因此容易受到污染，但RFID對水、油和化學藥品等物質具有很強抵抗性;

4）穿透性和無屏障閱讀、在被覆蓋的情況下，RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質，并能夠進行穿透性通信;

5）安全性、由于RFID承載的是電子式信息，其數據內容可經由密碼保護，使其內容不易被偽造及變造[2]。

四、實施過程

1、線纜改造

CAS-006X使用RS232串口與上層通信，運行電壓為24V及12V直流電源，與原有電氣相同，因此只需增加用于結構改造的線，即可做好所需的電氣連接。硬幣回收箱支架的RFID讀卡器及到位開關線纜，可以通過CAS-006X對外接口的線纜進行轉接并引至整機內的回收箱RFID讀卡器支架即可。

2、模塊安裝改造

1）、依次拆卸：（1）原始硬幣模塊及鎖扣組件（2）硬幣模塊鏈條及線纜（3）導軌、安裝座（4）投幣管道（5）硬幣回收箱、ibutton組件及其線纜（6）硬幣找零管道

2）、安裝新的投幣管道、導軌、安裝座、硬幣模塊鏈條及線纜、硬幣回收箱RFID讀卡器組件及其線纜。

3）、拉出導軌，將安裝有左、右固定條的硬幣模塊安裝在導軌上，同時在硬幣模塊上安裝拖鏈的另一端，并將模塊轉接線接到模塊上。

4）、安裝鎖扣組件及剩余零件。

5）將新的帶RFID的硬幣回收箱裝到機柜內。

6）安裝完成后進行通電測試試用。

五、結束語

本次的替代研究與應用，充分考慮了南京地鐵一號線南延線硬幣系統當前存在的痛點，主要針對了識別器、回收箱等故障頻發的部件進行了優化、替代工作。在保證了硬幣系統框架和結構不做大調整的原則下，有效解決了現場的實際問題，兼顧了經濟性和社會性的改造優化。

參考文獻：

[1]章璽.帶固態開關的有源rfid標簽：CN，doi：CN103500355 A[P].2014

[2]張華.射頻識別技術在“電子標簽”讀寫機具中的應用研究[D].中南大學，2005. DOI：doi：10.7666/d.y991993.