城市轨道交通AFC移动支付购票、扫码过闸速度研究

摘要 文章针对扫码购票和扫码过闸的速度进行了研究，分析了影响扫码购票速度的主要因素，包括TVM读写器配置、TVM出码速度及网络带宽大小等因素，提出了相应的优化方案，如更改支付成功通知机制、增大网络带宽等。同时，对扫码过闸速度进行了分析，发现影响因素包括乘客携带包裹、读写器场强、闸机通信速度、扇门开关速度和二维码解码速度等，对于地铁行业的此类设计和应用有较高的指导性。

关键词 城市轨道交通；AFC；移动支付；扫码购票；扫码过闸

中图分类号 U293.2 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2025）02-0007-03

0 引言

随着移动支付技术的迅速发展，二维码车票和扫码支付在公共交通领域的应用日益广泛。该文针对扫码购票和扫码过闸的速度进行了深入研究，分析了影响速度的主要因素，并提出了相应的优化方案，有效地提升扫码购票和过闸效率。展望未来，随着技术的不断进步，AFC系统将更加智能化，为乘客提供更加便捷的出行体验。

1 TVM购票速度研究

1.1 TVM现金购票速度分析

为测试TVM现金购票速度是否符合《城市轨道交通自动售检票系统工程质量验收标准》（GB/T 50381—2018）[1]规范，常州地铁1号线茶山站使用硬币和纸币进行购票测试，实测发卡模块速度0.999 7 s/张，满足≤1 s/张的标准要求；使用硬币的平均发售速度为

2.688 5 s/张，满足≤3 s/张（从投入足够的硬币开始到出票的过程）的标准要求；使用纸币的平均发售速度为4.116 5 s/张，满足≤6 s/张（从投入足够的纸币开始到出票的过程），符合规范要求。

1.2 TVM扫码购票速度分析

1.2.1 扫码购票流程

探究影响扫码购票速度的原因，应从扫码购票的每个步骤分析具体的影响因素及其影响程度。扫码购票的具体步骤详见图1所示。

1.2.2 扫码购票速度数据分析

（1）常州地铁扫码购票速度分析。

随机抽取开通初期和近期各两天，每天任意5笔（共20笔）的二维码交易日志，统计扫码购票时间如表1所示。其中，选取9月份任意一天工作日和休息日，以及11月份任意一天工作日和休息日的二维码交易数据，此数据从LC后台数据获得，扫码购票速度为每次购票开始购票与出票的时间差（即数值越小速度越大）。

从表1中可看出：1）样本数据中的最大值为61 s/次，最小值为13 s/次，极差为48 s/次，表明不同乘客的扫码购票速度差异较大；2）购票速度快慢与是否为工作日无明显关系，表明客流大小对完整一次的购票速度几乎无影响。

将表1数据按月份进行整理并绘于同一张折线图中（如图2所示），将平均值做对比分析。

由图2可以看出数据较为离散，表明每一笔交易速度差异较大，反映出乘客的差异对购票速度有较大影响。

从点击扫码支付到出票的平均时间约为5 s，从点击扫码支付到出码的平均时间约为0.24 s，而从扫码支付成功到出票的平均时间约为1.182 s，因此在整个过程中扫码支付的时间占比较大，对整个扫码购票速度的影响较大。

（2）国内地铁扫码购票速度。

通过查阅资料和调研，在乘客明确知道目的地且手机不卡顿的情况下，北京地铁扫码购票的平均速度为15 s/次，广州地铁约为20～30 s/次，而成都地铁约为15～20 s/次。

常州地铁近期的平均扫码购票速度约为20 s/次，比现金购票速度慢，但与兄弟地铁的扫码购票速度差别不大。通过对购票速度进行分析，应尽量优化TVM灵敏度，提高购票速度。

2 影响原因分析

通过对以上购票步骤的分析和在车站的实际观察，可知在整个购票过程中主要有乘客操作和设备运作两种工作，初步判断可能影响TVM购票速度的原因主要有两方面：一是环境原因，二是TVM设备原因。

2.1 环境原因

环境原因主要有人为因素、移动网络因素和其他因素。

2.1.1 人为因素

在购票时，乘客选择目的车站或金额，接着跳转至选择张数界面点击扫码支付，再到手机扫码支付成功，这些操作都需要一定时间。通过上述对扫码购票速度的数据分析，数据离散表明人为因素对购票速度的影响较为明显，扫码购票速度因人而异。

（1）年龄的影响。

由于此次观测中老年乘客所占比例很小，样本较少，观测所得的参数精度不高，因而仅简单比较分析。

通过对车站扫码购票乘客的观测发现，购票速度与年龄存在一定关系，通常中青年购票速度较快，年纪较大的乘客购票速度较慢，且差别较为明显。这是因为中青年经常使用扫码支付的方式，并且在反应和动作上相比年纪较大的要更快。

（2）熟练程度的影响。

常州地铁开通至今，部分乘客对二维码购票流程不熟悉，会在一定程度上降低使用二维码购票的速度。

熟练程度对乘客购票速度的影响很大，在同样的情况下，无论中青年还是老年，不熟练乘客明显比熟练乘客速度慢。由于乘客学习能力、纠错能力，周边乘客的示范与帮助等条件的不同，不熟练乘客扫码购票的时间间隔差别很大，最快的十几秒，最长的达到1分多钟。抽取样本中不熟练的乘客仅占总人数的20%，但购票时间却占所有乘客的40%。这是因为熟练的乘客对购票的步骤较为熟悉，在操作时每步的衔接较为流畅，甚至有的乘客在购票前就已将手机扫码功能打开，较为显著地缩短了扫码购票时间，即提高了购票速度。

2.1.2 移动网络因素

显然乘客在扫码支付时手机的移动网络速度对支付速度也有影响，即对扫码购票支付速度产生影响。

2.1.3 其他因素

手机型号、软件、版本及购票周围环境都会对购票速度有一定的影响。

2.2 TVM设备原因

从AFC专业立场来看，应多从TVM设备上寻找影响原因，主要对设备的硬件、软件、网络带宽等三个方面进行分析。

2.2.1 TVM硬件原因

影响扫码购票速度的硬件主要为发卡模块中的读写器，由于发卡模块的发卡速度和现金售票速度均满足技术要求，因此TVM硬件对扫码购票的影响较小。升级读写器硬件配置对购票速度的优化性价比不高。

2.2.2 TVM软件原因

（1）二维码图案大小。目前TVM购票界面中的二维码图案较大，乘客在扫码时需调整一定的距离后摄像头才能扫到整个二维码图案。

（2）TVM出码速度。从TVM将乘客购票信息发给银联商务端，再到TVM上显示二维码，这个过程的快慢影响扫码购票的速度。

（3）TVM获取付款成功信息速度。TVM软件设定在二维码出码后每隔2 s向银联商务端询问是否支付成功，取得支付成功的通知后，TVM执行发卡操作，这个过程的快慢也同样影响扫码购票的速度。

2.2.3 网络带宽原因

网络带宽对TVM与银联商务端交互的速度也有影响，通常带宽越大速度就越快。

3 优化方案

（1）宣传扫码购票功能，设置购票语音提示。通过宣传和语音提示引导乘客快速完成购票，可以有效解决乘客熟练程度对购票速度的影响。

（2）在站厅布设高速无线网络。在站厅增设高速稳定的无线网络供乘客使用，有乘客希望地铁提供免费的无线网络，可以让乘客通过“常州地铁APP”登录连接无线网络，这样不仅可以有效解决乘客手机移动网络对购票速度的影响，还可以推广“常州地铁APP”的应用。

（3）升级读写器配置。采用性能稳定、处理能力强的读写器可以提高出票速度，但性价比不高。

（4）缩小二维码图案。通过对兄弟地铁的调研和对常州地铁的实际观察，更新软件缩小二维码图案，乘客站在TVM前购票，屏幕出现二维码时无须后退即可扫码成功，可以有效缩短购票时间。

（5）增加发起询问是否支付成功的频率。目前TVM在出码后每隔2 s向银联商务端询问是否支付成功，建议将时间调整为1 s或0.5 s。

（6）更改机制。目前机制为TVM每2 s向银联商务端询问是否支付成功，可以更改为支付成功后，银联商务端主动发送成功信息至TVM。

（7）增大TVM与银联商务端交互的网络带宽。

（8）与厂家共同对软件进行局部优化。根据影响原因不断对TVM软件进行优化，减少大客流时出现的问题，主动优化系统。

4 过闸速度研究

按过闸介质分类，进站过闸方式主要有两种：一是实体票卡过闸；二是虚拟票卡过闸（即扫码过闸）。

4.1 实体票卡过闸速度分析

随机抽取5笔单程票过闸的开闸时间，数据分别199 ms、230 ms、198 ms、224 ms、206 ms，满足《城市轨道交通自动售检票系统技术条件》（GB/T 20907—2007）[2]中≤300 ms的要求。

4.2 刷卡过闸

客观影响原因可能如下：（1）人为因素；（2）读写器场强大小；（3）闸机扇门开关速度等。

4.3 回收票卡过闸

单程票出站时需回收，因此单程票过闸时除与刷卡过闸相同的原因外，还可能因回收模块卡票而导致速度变慢。

4.4 扫码过闸速度分析

常州地铁支持扫码过闸，乘客打开“常州地铁APP”乘车码，对准二维码识别口，扇门打开后通过通道。

4.5扫码购票速度数据

随机抽取5笔二维码扫码过闸的开闸时间，数据分别为233 ms、160 ms、202 ms、196 ms、195 ms，平均时间为197.2 ms，远远低于八维通提供的技术规格书内≤500 ms的技术标准要求。

4.6 可能影响扫码过闸速度的原因

4.6.1 环境原因

（1）乘客有无携带包裹。通过在车站的实际观察，不带包裹的乘客比携带包裹的乘客过闸速度快；携带小包裹的乘客比携带大包裹的过闸速度快。

（2）乘客年龄。中青年比老年乘客过闸速度快。

（3）熟练程度。熟练乘客比不熟练乘客过闸快。

4.6.2 技术原因

（1）乘车码图案的大小。

（2）读写器场强大小。常州地铁支持的过闸方式和票卡种类较多，读写二维码票要求场强值较其他票卡偏小，为使读写器可以兼顾各种票卡的读写，将场强调整在标准范围内的偏低值，可能会稍微影响其他票卡的读写。

（3）闸机内部的通信速度。

（4）闸机扇门的开关速度。扇门速度可以调节，为减少客伤事件，目前扇门速度值偏小。

（5）二维码的解码速度。首先需要由设备端的摄像头模块实时获取图像，然后在图像中出现二维码图形时对二维码进行一系列的识别操作，其主要过程如下：

1）首先对图像进行二值化，将整个图像转换成黑白两种颜色。2）根据图形确定二维码的位置及相应的掩码，并使用掩码填充得到与原二维码相同尺寸的掩码图形。

3）根据掩码图与原二维码图形，针对数据部分的坐标进行异或运算（即去掩码操作），得到去除掩码后的图案。4）根据右下角固定位置的图案确定编码种类、编码长度。5）对上一步的内容区域按照顺序进行解码，得到二进制内容。6）将二进制内容转换成字符串，解码结束。此过程较为复杂，可能会影响闸机速度。

5 结束语

传统AFC系统已相对成熟，所以乘客追求的是更快速便捷。在移动互联网、移动支付技术迅速发展的时代，移动支付和二维码车票具有适应性好、支付方便等优点。在AFC系统中加入扫码支付和二维码车票，对于用户而言，能够更加快捷方便地购票、进出站；对于AFC系统而言，可以提高系统运行效率、利用海量交易数据为用户提供各项服务。

然而，二维码解码速度的提升是实现这一目标的关键。为了优化二维码解码速度，需要从多个方面入手。首先，可以优化摄像头模块的图像处理算法，提高图像二值化的效率，减少处理时间；其次，改进二维码定位和掩码的处理算法，以减少识别过程中的计算量；此外，通过提升TVM与银联商务端交互的网络带宽，可以加快数据的传输速度，从而缩短解码时间；最后，针对二维码图案的大小和质量进行优化，确保二维码易于识别，减少错误解码的次数，进一步提升过闸速度。通过这些措施，可以有效提高AFC系统的整体效率，为乘客提供更加流畅的乘车体验。

参考文献

[1]城市轨道交通自动售检票系统工程质量验收标准：GB/T 50381—2018[S].北京：中国计划出版社， 2018.

[2]城市轨道交通自动售检票系统技术条件：GB/T 20907—2007[S].北京：中国标准出版社， 2007.