二維碼地鐵取票機的研究實(shí)現論文
摘要：研究了一種乘客基于二維碼支付地鐵車(chē)票的取票機，相對于現金自動(dòng)售票機，其具備高效、便捷、降低成本的優(yōu)勢。二維碼取票機接受移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)電子支付，具備一次出售多張車(chē)票的功能。這種新型取票機解決了傳統現金購票帶來(lái)的不便問(wèn)題，取消了傳統自動(dòng)售票機昂貴的紙幣識別機芯和出鈔找零模塊，減少了購置安裝和運營(yíng)維護成本，提高了購票效率，同時(shí)，乘客可以在二維碼取票機上對城市交通一卡通車(chē)票及軌道交通專(zhuān)用車(chē)票的車(chē)票內數據進(jìn)行查詢(xún)。
關(guān)鍵詞：移動(dòng)支付；二維碼取票機；系統設計
0引言
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展與快速演變，催生了移動(dòng)支付及二維碼支付。我國已經(jīng)進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)3.0時(shí)代，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端產(chǎn)品在軌道交通領(lǐng)域得到廣泛運用，互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng )新成果與交通服務(wù)融合發(fā)展形成新業(yè)態(tài)，信息化、跨界化、虛擬化、體驗化不斷推動(dòng)我國軌道交通服務(wù)發(fā)展[1]。鐵路互聯(lián)網(wǎng)取票機就是在這種背景下產(chǎn)生，是對傳統現金自動(dòng)購票設備的一次技術(shù)革新，該方案已成功應用于廣州地鐵運營(yíng)線(xiàn)路。
1研究背景
自動(dòng)售檢票系統（AutomaticFareCollectionSystem），簡(jiǎn)稱(chēng)AFC系統，是實(shí)現售票、檢票、計費、收費、統計、清分、管理等全過(guò)程的自動(dòng)化系統，AFC系統包括清分中心(ICCS)、線(xiàn)路計算機(LCC)、車(chē)站控制室(SC)、車(chē)站終端設備(SLE)[2]，傳統售票機主要功能是幫助乘客實(shí)現現金和票之間的流轉。對于運營(yíng)方地鐵來(lái)說(shuō)，售票機必須裝備昂貴的現金處理模塊，包括紙幣識別模塊，硬幣識別與找零模塊等[3]。運營(yíng)安裝和維護成本較高。對于乘客方來(lái)說(shuō)，使用紙幣購票會(huì )造成一定的不便。
2關(guān)鍵技術(shù)實(shí)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塊，用移動(dòng)碼支付作為乘客支付車(chē)票的接口，移動(dòng)支付通過(guò)掃描二維碼（微信或支付寶）實(shí)現；其他模塊與傳統售票機保持了兼容，這樣對AFC設備終端廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，減少了對新模塊研發(fā)投入和維護成本，便于保養。
2.1硬件設計
為保持同一項目?jì)鹊淖灾O備關(guān)鍵模塊的型號一致性，降低物料管理和備件采購成本，互聯(lián)網(wǎng)取票機的模塊配置在功能和性能得到充分保障的情況下，最大范圍地兼容了地鐵現有自動(dòng)售票機的同類(lèi)配置，二維碼取票機安裝在車(chē)站非付費區內，由主控單元、乘客觸摸顯示屏、單程票處理模塊、二維碼掃描模塊、無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)模塊、電源模塊及機殼等部件組成，（1）主控單元主控單元采用32位高性能處理器，符合工業(yè)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(shí)不停機地穩定運行，安裝在設備主控單元內的設備控制軟件可由LCC通過(guò)網(wǎng)絡(luò )下載或便攜式設備下載。主控單元配置了8GB的DOM卡存儲器，能至少保存20天的交易數據和設備數據，可在SC通信中斷情況下單機運行。（2）二維碼掃描模塊取票機的二維碼掃描模塊作為移動(dòng)支付的核心設備，本方案設計的二維碼掃描模塊，由于采用了硬解碼方式進(jìn)行解碼二維碼，具有處理速度快、識別精準等特點(diǎn)，（3）單程票處理模塊二維碼取票機的車(chē)票處理單元采用成熟的技術(shù)，并已成功應用于廣州五號線(xiàn)及廣州二八拆分線(xiàn)和四號延長(cháng)線(xiàn)，實(shí)際使用效果良好。該裝置包括以下幾個(gè)部分：控制板、單程票補票箱、單程票回收箱、廢票箱、車(chē)票讀寫(xiě)器（由車(chē)票讀寫(xiě)器供貨商提供）、車(chē)票傳送機構、傳感器、電磁閥等[4]。出票通道的基本動(dòng)作即是通過(guò)控制電磁閥將車(chē)票從一段通道送到另一段通道、車(chē)票賦值和校驗。只要讀寫(xiě)區有票，讀寫(xiě)器就可以對區域內的車(chē)票進(jìn)行讀寫(xiě)，所以可以在車(chē)票從供票通道A/B電磁閥掉進(jìn)讀寫(xiě)區的同時(shí)開(kāi)始對車(chē)票讀寫(xiě)。而且車(chē)票讀寫(xiě)不涉及到電磁閥動(dòng)作，可以同時(shí)出票到供票通道。在控制板的控制下，單程票處理模塊自動(dòng)完成供票、讀寫(xiě)、校驗及出票的處理。如校驗失敗，車(chē)票被送到廢票箱，同時(shí)設備嘗試再次發(fā)售車(chē)票。如果連續出現校驗錯誤的次數達到設置的次數時(shí)，設備暫停服務(wù)，并顯示上傳相關(guān)狀態(tài)信息。為了保護乘客的利益，在無(wú)法發(fā)售車(chē)票的情況下，主控單元會(huì )發(fā)提示車(chē)票購置不成功，請聯(lián)系客服。通過(guò)給車(chē)票讀寫(xiě)器發(fā)送指令，能進(jìn)行不同票種、不同金額的車(chē)票編碼。發(fā)售的票種、金額可通過(guò)從SC下載參數設置。
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(chē)站AFC系統外，新增加功能是乘客互聯(lián)網(wǎng)取票機掃碼支付，支付模塊通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )接入第三方支付服務(wù)器（微信/支付寶），第三方支付服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò )將支付數據傳送給地鐵清分服務(wù)器系統[5]。取票機軟件由多個(gè)功能子模塊組成，本文重點(diǎn)介紹操作模式設置模塊和安全管理模塊。（1）操作模式設置模塊正常操作模式：接受網(wǎng)上購票現場(chǎng)取票，可查詢(xún)車(chē)票信息；乘客按選擇目的地→選票種→選數量→二維碼支付的順序購買(mǎi)車(chē)票。乘客選擇目的車(chē)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(shí)，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(xiàn)路、按票價(jià)三種方式選擇目的車(chē)站。受限操作模式：設備的一部分模塊發(fā)生故障或達到系統設定參數時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)取票機自動(dòng)轉換為受限操作模式，排除相應模塊的故障后，互聯(lián)網(wǎng)取票機自動(dòng)轉換為正常操作模式。僅可查詢(xún)車(chē)票信息模式：乘客可以在互聯(lián)網(wǎng)取票機上對“羊城通”、“佛山交通卡”及軌道交通專(zhuān)用車(chē)票的車(chē)票內數據進(jìn)行查詢(xún)。所有涉及到“羊城通”、“佛山交通卡”的查詢(xún)需求應符合“羊城通”系統的要求。能對軌道交通車(chē)票內的數據進(jìn)行查詢(xún)，包括金額、余額、有效期、交易記錄等。（2）安全管理模塊二維碼取票機的設計具備足夠的安全性，保證在正常運行的情況下，站務(wù)人員在加票和結賬車(chē)票的`整個(gè)過(guò)程中完全不能接觸到任何車(chē)票。設備在機械結構設計上保證非授權人員無(wú)法在不拆卸或破壞設備的情況下拿出任何車(chē)票，同時(shí)在軟件設計上保證非授權人員不能作出任何授權范圍之外的操作，如果無(wú)法避免非授權人員做出授權范圍之外的操作，則設備應能夠給出聲響報警，并向SC傳送報警信息。在以下情況下設備出現聲響報警并在車(chē)站計算機顯示報警信息：非法打開(kāi)維修門(mén)；非法移動(dòng)票箱；操作員登錄3次（次數可參數設置）失敗。報警按照預定的間隔持續或至故障排除過(guò)程結束，持續間隔作為參數設置。設備的運行安全主要包括了操作員登錄管理、票卡安全兩方面。1）操作員登錄管理二維碼取票機具備權限控制功能，由LCC統一設置操作員編號、密碼、操作等級及權限。包括登錄認證、強制退出、自動(dòng)注銷(xiāo)、非法檢查等。2）票卡安全二維碼取票機開(kāi)門(mén)后不再發(fā)售正常的運營(yíng)車(chē)票，并進(jìn)行顯示信息提醒。設備的維修門(mén)打開(kāi)與關(guān)閉期間產(chǎn)生的廢票數，將記錄到系統中。廢票掉入回收盒時(shí)自動(dòng)清除車(chē)票的余值，且廢票不能直接進(jìn)閘或通過(guò)票房售票機更新處理后正常使用。
3運營(yíng)實(shí)際效果
二維碼取票機在廣州地鐵五號線(xiàn)廣州火車(chē)站進(jìn)行了開(kāi)通試運營(yíng)，對開(kāi)通試運營(yíng)的廣州火車(chē)站采集了試運營(yíng)數據，通過(guò)統計數據來(lái)看，乘客使用互聯(lián)網(wǎng)取票機的意愿逐月增加，這說(shuō)明它的便捷性得到了乘客的認可。
4結語(yǔ)
本文將移動(dòng)支付應用到鐵路自動(dòng)售票設備領(lǐng)域，從地鐵車(chē)站AFC系統架構、自動(dòng)售票機的現金流處理，引入二維碼取票機設計，并重點(diǎn)介紹了二維碼取票機硬件及軟件技術(shù)實(shí)現，強調了售票機的安全性設計。此設計成功應用于現有廣州地鐵線(xiàn)路運營(yíng)，并通過(guò)運營(yíng)數據采集說(shuō)明實(shí)際效果，驗證了互聯(lián)網(wǎng)取票機能給乘客帶來(lái)安全、便捷、可靠的購票體驗。
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