轨道交通自动售检票系统TVM的结构及功能分析

马 乐

(哈尔滨职业技术学院, 哈尔滨 150001)

TVM(自动售票机)是AFC(自动售检票)系统终端设备的一种，安装在非付费区，主要实现乘客的自助购买单程票并提供储值卡充值的功能。近年来TVM在地铁、轻轨、铁路、高铁等轨道交通行业有广泛的应用。本文着重对TVM设备的基本结构及各个主要模块的功能、工作方式等进行了详细的分析。

1 TVM设备的主要功能

轨道交通自动售检票系统中自动售票机的基本功能是，乘客通过自动售票机进行自助式操作，完成自动售票。自助售票的过程包含选择购票、接收纸币或硬币现金、自动出票、自动找零以及打印购票凭条等。其主要功能包括：

(1)通过触摸屏或按键接受乘客的购票选择，并对乘客购票给予提示与指导。

(2)接收乘客所付购票资金(硬币、纸币、银行卡等)并识别真伪。

(3)自动计算所付现金数量与购票金额进行比较并自动找零。

(4)自动发售多种不同面值的车票，并能一次交易发售多张车票。

(5)能用现金对储值卡或一卡通车票进行充值。

(6)自动售票机发售的票种由线路中央计算机下载参数设置，车票的票值将根据旅程距离、时间和类型等因素决定，并由中央计算机下载参数控制。

(7)存储、上传交易信息，并对接收的现金进行储存。

(8)对自身故障进行报警。

2 TVM的基本结构

TVM主要由主控单元(MCU)、车票读写器、车票处理装置、储值票处理模块、前面板、乘客显示器、触摸屏、运营状态显示器、维护面板、现金处理装置、银行卡密码键盘、钱箱、票箱、单据打印机、外部维护单元接口、电源模块、不间断电源(UPS)、键盘、鼠标、机箱等构成。自动售票机总体结构如图1所示。

图1 自动售票机总体结构

TVM(自动售票机)以主控单元为核心，辅以其他模块。在设计上充分考虑了当地文化背景及人机工程学，在外观设计上及人机界面设计上追求人性化，操作及维护上追求简便化，同时从设备安全角度上有防尘和防静电设计。TVM的外壳与骨架一般采用304不锈钢，能抵抗潮湿烟雾等恶劣天气及外界环境对设备的影响。所有外露的边角及外露表面的突出物应采用圆弧光滑设计，保证了在乘客使用与站员维护过程中不产生划伤。 整机可采用独立式或嵌入墙体式安装。

3 主要部件功能分析

3.1 主控单元(MCU)

MCU为TVM的控制核心，用来控制TVM中所有的其他零部件。目前一般采用嵌入式计算机或工业控制计算机系统，可靠性高、功耗低，具有丰富的外部接口用以支持其他设备的联接，保留部分接口以备今后扩展使用。主控单元应具有数据备份能力，并且可接外部存储器。操作系统及应用数据采用非易失性存储器NVRAM、DOM、CF卡等存储方式，在意外掉电的情况下，操作系统和存储数据不丢失。应支持DOS, Windows CE, Windows XP, Windows XP Embedded, Linux，VxWorks, QNX等实时性强的操作系统。平均故障间隔时间MTBF≥100 000h。

3.2 现金处理装置

自动售票机的现金处理设备按照功能分为两类：现金识别设备和现金找零设备。按照现金的类型则可继续细分为纸币识别单元、硬币识别单元、纸币找零单元和硬币找零单元。现金处理设备是自动售票机中最重要的单元，直接关系到资金安全。

(1)纸币识别单元

纸币识别单元主要负责接收乘客购票所付纸币现金，主要包括几大组件：传输装置、识别模块、钱箱等。纸币识别模块一般可以识别5种以上纸币。纸币通过纸币入口进入，送入识别模块，识别模块对纸币的面额、防伪标示进行识别，将识别后的合法纸币送入暂存器，非法的纸币或无法识别的纸币将从纸币入口退还。当取消交易时，暂存器中的纸币将由纸币传输装置传送至纸币入口退还。如确认交易，暂存器内纸币将被送入纸币钱箱。一般纸币钱箱采用全封闭式双重安全锁结构，保证现金安全。纸币识别单元的主要技术指标为纸币识别率和识别速度。

(2)纸币找零单元

纸币找零单元提供固定面额的纸币用于找零(例如5元、1元纸币)，找零的固定面额纸币存放于纸币找零钱箱，运营前放入TVM机内。一般情况下，如TVM机同时具备纸币找零单元和硬币找零单元，则优先采用纸币找零，即先纸币、后硬币的原则。

(3)硬币识别单元与硬币找零单元

硬币识别单元可与硬币找零单元联合构成硬币处理装置，以提高速度与效率。硬币识别单元可接收中国境内流通的1元硬币，并具有鉴别假硬币的功能。硬币找零单元结构复杂，包括循环找零机构、硬币钱箱、补充机构等。循环找零的概念是，可以通过使用乘客新投入的硬币对找零机构的硬币进行补充，当循环找零机构中硬币填满时，新投入的硬币将进入硬币钱箱。

3.3 车票处理装置

车票处理装置主要负责单程票的读写、传送以及废票的回收。车票处理装置主要包括两大组件：车票读写器和车票传送装置。车票处理装置具体形式取决于车票材质及外形，目前通常使用磁质卡型车票、非接触式IC卡中的筹码型票(Token)和卡型票等为主。对于非接触式IC卡，车票读写器一般集成了非接触式IC卡读写芯片和SAM卡，具有对单程票的读写和安全认证两种主要功能。票卡传送装置一般由票卡输出控制器、票卡传送控制器和出票控制系统构成，传送过程要求票卡无弯曲。出票控制系统和票卡传送控制系统电机滚轮加皮带的形式可将卡票转出至出票口。

以IC卡型车票为例，票卡传送的流程如下: 车票传送装置从票箱中取票→传送至车票读写器进行校验→如果有效，将写入发售时间、发售设备编号、金额等信息→传送至出票口；如果无效则传送至废票箱，重新从票箱中取出另一张车票。

车票处理装置配置两种票箱：票箱及废票箱。主控单元需要对票箱的状态进行实时的监控，例如票箱将空、票箱已空、废票箱将满、废票箱已满、票箱不在位等状态，这些状态油设置在票箱或废票箱中的传感器信号送达主控单元进行判断，主控单元对状态信息上传至车站计算机，以提示车站工作人员及时更换票箱及废票箱。此外，AGM(自动检票机)的票箱与TVM(自动售票机)的票箱可具有互换性，实现票箱循环使用，减少票务人员工作量。

4 主要性能指标

自动售票机的主要性能指标包括：外形尺寸、整机重量、工作温度湿度、输入电压、功耗、现金识别能力、纸币购单张票处理速度、硬币购单张票处理速度、最大购票速度、纸币投入/返还最大暂存量、单张纸币找零速度、硬币找零速度、硬币清空时间、现金存储容量、票箱存储容量、防护等级、网络接口、可靠性(MTBF平均故障间隔时间、MCBF平均无故障次数、MTTR平均修复时间)等。其中，最大购票速度是反映单张单程票及连续购票速度的一个综合性指标。在使用IC卡式车票时，该速度可达1张/s。

[1]赵时旻. 轨道交通自动售检票系统[M].同济大学出版社.2010.

[2]朱爱华. 城市轨道交通设备[M].北京交通大学出版社.2011.

[3]陈勇. 地铁自动售检票系统.铁道通信信号. 2002.