城市轨道交通标准票务处理终端研究

韩建明，付保明，张宁，何铁军

城市轨道交通标准票务处理终端研究

韩建明1，付保明2，张宁2，何铁军2

(1.苏州市轨道交通集团有限公司运营分公司，江苏苏州215006; 2.东南大学智能运输系统研究中心轨道交通研究所，南京210096)

为统一城市轨道交通不同线路自动售检票系统的票务处理流程，分析现有票务处理终端的不足，提出标准票务处理终端设想，并设计标准票务处理终端的软硬件结构，最后，分析标准票务处理终端的建设模式、终端开发、上线部署及版本管理等具体部署应用过程。标准票务处理终端不仅有利于避免重复投资，降低建设成本;还有利于运营部门及时响应票务政策的变化，减少票务处理软件修订所需的成本，具有较大的经济效益和社会效益。

城市轨道交通;自动售检票系统;票务处理终端;版本管理

1 现有票务处理终端分析

城市轨道交通自动售检票(automatic fare collection，AFC)系统是轨道交通运营管理的核心系统，它不但为乘客提供自动售检票服务，也为轨道交通运营公司的科学管理提供可靠数据，是提高票务系统管理水平和效益的重要手段［1］。在AFC系统中，与乘客票卡处理直接相关的AFC终端设备主要包括自动售票机、便携式检/验票机、闸机和票务处理终端［2］，其中票务处理终端是指半自动售/补票机(booking officemachine，BOM)。

BOM由轨道交通运营工作人员操作，鉴于各地轨道交通运营需求的差异，其在票卡处理、人性化服务、现金安全等方面趋于多样性和复杂性［3］，相关业务的实现与闸机和自动售票机的运行模式有很大不同，无法完全由自动化票务处理设备代替。AFC系统的票务处理过程是十分复杂的，在运营过程中经常会发生变动，如票卡结构、票卡业务规则以及票卡使用范围的变动等，票卡处理程序和票务处理流程经常需要升级更新［4］。许多城市通过采用标准读写器(也称业务内置型读写器或大读写器)实现终端设备票卡处理模块的标准化［5］。当票卡发生变更时，现有模式可通过统一下发的方式更新标准读写器模块的票卡处理程序或者设备运行参数(equipment operating data，EOD)［6］，但这并不能完全满足票务处理终端的运营需求，往往需要同时对BOM主控单元的操作程序和操作界面进行变更。此外，我国各城市轨道交通BOM系统一般由不同线路的AFC系统承包商开发，其建设模式具有如下特点:

1)同一城市BOM功能相似，但却由各线路承包商独立开发，造成资源浪费和重复建设;

2)由于各承包商、设备供应商的技术水准、管理水平和工程经验不同，导致各线路的BOM水平良莠不齐;

3)各承包商BOM设计的用户界面、操作方法不同，导致不同线路的操作员在换岗时需要重新进行培训;

4)BOM升级成本较高，对BOM升级需将原系统承包商召回进行二次开发。随着线网规模的扩大，承包商的增多，变更的代价也越大，耗时长，难度大，成本高，不确定风险随之增大;

5)承包商技术水平的差异、开发人员的稳定性以及对业务规则理解的差异，都会对系统之间的互联互通造成隐患。

当前，我国各城市轨道交通AFC系统的票务处理终端尚未达到标准化，而对票务处理终端的研究较少，在AFC系统标准化研究的大背景下，需要进一步研究票务处理终端的标准化问题。

2 标准票务处理终端的设想

当前，苏州轨道交通1号线与2号线已进入正常运营阶段，3号线、4号线和5号线正在建设中。随着新线的不断开通，苏州轨道交通AFC系统即将进入网络化运营阶段。苏州轨道交通1号线的BOM采用Java SE技术开发，2号线的BOM采用.NET技术开发，当票卡发生变更以后，如增加发行三日票、五日票和劳模票等，由于各线路BOM的软件开发平台并不相同，BOM终端软件统一升级的难度较大，需要召回各线路原系统承包商进行二次开发，成本较高。随着线路的不断增加，该问题将变得更加严重。

因此，对于轨道交通建设及运营部门而言，可以在标准读写器的基础上，研发统一的、拥有自主产权的和源代码模块化的标准票务处理终端，从而为各线路提供统一的操作界面和业务处理流程，降低系统的更新费用，以利于系统的互联互通，便于系统的维护、扩展和升级，满足轨道交通网络化建设和运营的需求。

标准票务处理终端的研发与推广应用将改变现有BOM的建设与运营模式，具体如下:

1)统一的轨道交通标准票务处理终端，可避免重复建设，节约资源，各线路BOM的可靠性也可得到保证，同时标准、可靠的票务处理终端有利于新线AFC系统的调试，缩短建设周期;

2)统一的轨道交通标准票务处理终端操作界面，可避免不同线路AFC操作员换岗时的重新培训，降低运营成本;

3)当票务处理流程和票务处理界面发生变更以后，轨道交通运营部门无需召回原承包商，可自主对标准票务处理模块进行修改升级，并以统一下发的方式，快速部署到线网，实现对票务政策变化的快速响应，并降低不同线路AFC系统集成商技术响应差异性带来的风险，从而降低升级成本、维修成本，并提高维护效率;

4)标准票务处理终端的开发及应用将进一步推进轨道交通AFC系统的标准化进程。

标准票务处理终端与现有票务处理终端的具体对比分析如表1所示。

表1 标准票务处理终端与现有票务处理终端的对比Tab.1 Comparison between standard and existing ticketing processing term inals

3 标准票务处理终端的设计

3.1 硬件架构

传统BOM的硬件构成较为简单，主要由计算机设备(包括工控机、操作显示器、乘客显示器、键盘、鼠标、票据打印机等)、IC卡读写器及发卡机构组成。

在实际运营中，BOM系统中的发卡机构是一种非必需部件。首先，BOM主要功能并不是发售单程票，其发卡机构虽然有单程票的发售功能，但在实际运营过程中，BOM往往只售卖作为出站票的单程票，出票数量极少;其次，发卡机构只能发出单程票，储值票不能由发卡机构进行售卖;第三，发卡机构是单向的，无法实现对退卡的管理;第四，发卡机构发售票卡的成本高，且其传动机构结构复杂，易出现故障。所以标准BOM可以不使用发卡机构，票卡的管理通过台账等方式进行。此外，IC卡读写器可采用与AFC系统和设备完全兼容且满足网络化运营的标准读写器。因此，标准BOM系统完全可由标准计算机设备和标准读写器组成，其硬件架构如图1所示。

图1 标准BOM的硬件架构Fig.1 Hardware architecture of standard BOM

由图1可知，BOM的硬件较多，显示器、读写器、工控机、打印机等均需使用不间断电源(uninterrupted power supply，UPS)供电，在运营日开始及结束时，需要工作人员对各部件进行电源开关操作。因此，可设置一键开关机功能的硬件，以实现对各部件电源开关的集中控制，方便工作人员进行操作。

3.2 软件结构

票务处理终端软件是指运行于主控单元的票务处理程序，是标准票务处理终端的核心组成部分。鉴于BOM系统业务的多样性和复杂性，票务处理终端软件应遵循模块化、参数化及分层设计原则，以便对其进行扩展、修改和更新，增强系统的灵活性;同时，软件应能够兼容不同的操作系统。标准票务处理终端软件可分为表示层、业务逻辑层和底层支持库，软件架构如图2所示。

图2 标准BOM的软件架构Fig.2 Software architecture of standard BOM

最上层的表示层是系统的人机交互端，负责与车站操作人员进行信息交互。操作人员只需简单选择图形按钮或输入数据，就能进入相应的业务处理界面并完成业务操作，可采用图形用户界面(graphic user interface，GUI)开发人机交互界面，应坚持以操作人员为中心的设计思想，符合操作人员的知觉和思维逻辑，便于其操作。业务逻辑层依据表示层的业务指令处理售票、票务、管理、维护以及轮班等复杂的业务逻辑，各业务模块之间应遵循“高内聚、低耦合”的设计原则，系统能根据操作人员对各业务模块的不同需求进行不同的处理和响应。底层支持库包括票卡处理库、界面库、参数库及数据库等，为业务逻辑层提供参数及数据支持，如票价表、购票限额、优惠制度、押金等系统参数信息。

3.3 工作台及台面

作为标准BOM系统的支撑，工作台的设计及台面的布置影响系统的服务水平及业务操作。因此，应结合各硬件设备的尺寸及安装要求，考虑乘客与工作人员信息交互的便捷性以及车站票厅的作业面积，合理设计工作台尺寸，并为相关硬件设备预留安装空间及线槽。此外，应结合人体工程学，充分考虑工作人员及乘客与设备的人机交互，将票务打印机、读写器等设备布设在工作桌面的适当位置，便于工作人员按照业务流程进行相关设备的操作，同时，便于乘客获取票务操作结果，以提高系统的服务水平。3.4业务组成

作为BOM的核心业务，票务服务主要包括车票发售、车票分析、票务处理及服务三大类功能。发售的车票包括单程票、储值票、纪念票等在内的各种类型车票;车票分析指对车票有效性进行分析，查询车票历史交易信息;票务处理及服务包括票务更新、发售出站票、充值、退票、换票、补票、黑名单拒绝交易、受理车票挂失、查询票价及其他服务。

BOM系统操作人员处理票卡业务时，通过用户界面控制票务处理主程序并完成相应票务操作，票务处理主程序向标准读写器下发具体票卡操作命令(如充值、退票等)，标准读写器根据上位机的命令对单程票或者储值票进行读写操作，完成票卡处理流程，并返回处理结果，基本流程如图3所示。

图3 票务处理基本流程Fig.3 Basic processes for ticketing

除票务处理功能外，操作人员还可通过票务处理程序对票务处理终端进行管理，包括初始化、模式管理、数据存储管理、设备运营参数管理、通信管理和轮班管理等。其中轮班管理能确保不同身份人员登录系统后拥有不同的权限功能，比如值班班长登录后拥有监察功能等。

4 标准票务处理终端应用

为了保证标准票务处理终端在线实际运营时与AFC系统内其他设备的兼容性，确保轨道交通运营管理单位在运营过程中能完全主动掌握标准票务处理终端的知识产权，降低系统的开发与应用风险，从建设模式、终端开发、上线部署及版本管理4个方面对标准票务处理终端的具体部署应用过程进行分析。

4.1 建设模式

对于标准票务处理终端，可将其作为AFC系统的一部分，按单线路纳入AFC系统进行招标，由各线路承包商分别进行产品设计、研发、生产和维护，但该传统建设模式不能消除各承包商的技术差异，也不利于用户掌握核心技术，不能充分发挥标准票务处理终端的优势。因此，有必要采用新的建设模式，即:用户自主设计、研发标准BOM系统，掌握关键技术;然后，对标准BOM系统的标准计算机设备和标准读写器分别进行招标及工程建设;运营阶段由用户自主进行系统的升级、维护。

4.2 终端开发

运营管理单位开发人员应首先对国内其他城市BOM设备的主要功能需求、部署情况、已运营线路BOM在建设和运营过程中的使用反馈意见进行调研;然后，根据实际调研情况，针对本单位及实际运营过程中对BOM的功能需求，设计标准票务处理终端的功能，包括票务处理类功能、管理类功能和人机交互界面的设计等。搭建标准票务处理终端的硬件平台时，应选用成熟的、具有一定先进性的设备，保障产品的可靠性和可延续性。在前述工作的基础上，开发标准票务处理终端应用软件模块。

4.3 上线部署

为检测BOM系统的质量及稳定性，同时保证AFC系统的正常运营，应首先在原有系统的基础上，选择代表性的站点，将研发的标准票务处理终端与原有BOM系统并行运行，及时处理并行运行过程中出现的问题，不断完善产品。在并行运行通过后采用备份运营的方式，设置研发终端为热机，原有系统为冷机，一旦运营出现异常即可由热机切换至冷机，从而保证系统的正常运营。在上述运营方式的基础上，经过一段时间的检验后，即可采用业主拥有自主知识产权的标准票务处理终端进行运营。当有新线建设开通时，可直接将已投入使用的标准票务处理终端推广应用到新线的AFC系统中。

4.4 版本管理

BOM系统票务处理程序版本管理是实现标准票务终端快速响应票务政策变化的重要手段，也是实现票务处理程序自主开发、统一升级的重要保障，可采用版本服务器对软件版本进行统一管理，保障轨道交通公司自主知识产权。通过版本管理，轨道交通运营管理部门拥有票务处理的源程序，并将其作为第一版本，当票务管理有新变动时，可以由运营部门或者以运营部门为主、其他方参与的方式进行软件更新升级。

BOM程序版本管理主要包括代码审查、文档完整性审查、功能完整性审查和变更历史文档审查等，从而给轨道交通运营管理部门提供更大的二次开发选择空间，具体版本管理流程如图4所示。

图4 程序版本管理流程Fig.4 Program versionmanagement process

票务处理程序经由版本服务器统一下发给线网各车站的票务处理终端，并在系统重启、初始化时进行自动更新。AFC系统各级管理人员可通过查询票务处理终端的票务处理程序版本信息(即版本号)，实现对终端票务处理程序的监控。

5 结语

票务处理终端作为AFC系统的重要终端设备，直接影响AFC系统的服务水平和性能。标准票务处理终端将提高系统的兼容性和业务处理效率，提升轨道交通公司的技术研发水平，加快线网AFC系统标准化进程，降低系统的升级维护成本。标准票务处理终端的推广应用有利于进一步实现AFC系统模块级的互联互通，提高建设、运营效率，以及轨道交通服务水平，符合轨道交通的发展趋势，有着广阔的推广应用前景。

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(编辑:王艳菊)

Standard Ticket Processing Term inal for Urban Rail Transit

HAN Jianm ing1，FU Baom ing2，ZHANG Ning2，HE Tiejun2
(1.Suzhou Railway Operation Co.，Ltd.，Suzhou 215006; 2.ITSRail Transit Research Institute of Southeast University， Nanjing 210096)

Differentautomatic fare collection systems are adopted by differenturban rail transit lines.The disadvantages of these ticket processing term inalsare analyzed.A standard ticket processing term inal is proposed，and the structuresof itshardware and software are designed.The developmentmode，term inal development，online installation and versionmanagement of the standard terminal are analyzed.The standard ticketprocessing terminal can avoid duplication of investment，is conducive for the operation department to respond to ticketing policy changes timely，and can reduce costs on ticket processing software revision.Therefore，it can bring great econom ic and social benefit.

urban rail transit;automatic fare collection system;ticket processing terminal;versionmanagement

U231.7

A

1672- 6073(2017)02- 0099- 04

10.3969/j.issn.1672 6073.2017.02.020

2016- 05 09

2017 01 04

韩建明，男，工程师，总经理，从事轨道交通运营与管理工作，hanjianm ing@sz-m tr.com

苏州市科技发展计划(重点产业技术创新)项目(SGC201502)