淺談南京地鐵（一號(hào)線南延線）硬幣系統(tǒng)改造研究與應(yīng)用

陳嘯

摘要：硬幣系統(tǒng)是自動(dòng)售票機(jī)的重要組成部分之一，為確保其安全、可靠地運(yùn)行，需要不斷升級(jí)和優(yōu)化其功能、結(jié)構(gòu)。本文正是從南京地鐵一號(hào)線南延線硬幣系統(tǒng)的實(shí)際問題出發(fā)，通過科學(xué)地分析、研究為其升級(jí)、改造制定最優(yōu)方案，并落實(shí)改造實(shí)施。

關(guān)鍵詞：硬幣系統(tǒng)、射頻識(shí)別、安全性、可靠性

一、AFC系統(tǒng)及設(shè)備簡介

AFC是Automatic Fare Collection（自動(dòng)售檢票）的縮寫。AFC系統(tǒng)又稱自動(dòng)售檢票系統(tǒng)。自動(dòng)售檢票系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)控制等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)軌道交通售票、檢票、計(jì)費(fèi)、收費(fèi)、統(tǒng)計(jì)、清分、管理等全過程的自動(dòng)化系統(tǒng)。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(fèi)區(qū)進(jìn)站通道右側(cè)閘機(jī)刷卡區(qū)域上方出示票卡，驗(yàn)證票卡有效后扇門打開，乘客進(jìn)入付費(fèi)區(qū)。出站步驟相同，單程票需回收。

統(tǒng)計(jì)功能：車站的AFC設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳與車站SC，各車站SC將數(shù)據(jù)傳給線路中央計(jì)算機(jī)OCC，繼而傳給ACC。

自動(dòng)售票機(jī)（縮寫為TVM）設(shè)于車站非付費(fèi)區(qū)，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(dòng)售票機(jī)應(yīng)可通過參數(shù)設(shè)置為接受硬幣、紙幣、各種儲(chǔ)值類票卡等支付方式，并可以硬幣找零。

二、現(xiàn)狀分析

隨著南京地鐵一號(hào)線南延段運(yùn)營年限的增加以及客流的不斷增長，設(shè)備使用量逐年增加。南延線的硬幣系統(tǒng)同經(jīng)過了長達(dá)8年的運(yùn)行，設(shè)備老化導(dǎo)致的問題已經(jīng)凸顯，現(xiàn)存在以下幾個(gè)問題：

1、現(xiàn)用MEI硬幣模塊識(shí)別器停產(chǎn)，備件無法采購。正線上的硬幣識(shí)幣器老化嚴(yán)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(shù)據(jù)差異方面由于識(shí)別器的老化，硬幣計(jì)數(shù)不準(zhǔn)，數(shù)據(jù)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(fèi)大量人力物力，尤其是數(shù)據(jù)差異故障，每臺(tái)出現(xiàn)數(shù)據(jù)差異的設(shè)備跟蹤周期都達(dá)到月以上，且容易造成車站現(xiàn)金的差異，影響現(xiàn)金安全。由于MEI硬幣識(shí)別模塊已停產(chǎn)，現(xiàn)場節(jié)能設(shè)備的硬幣識(shí)別器已全部更換到在用機(jī)器替換使用，工班庫存已無識(shí)別器備件，如不進(jìn)行識(shí)別器的更換，后續(xù)硬幣故障的處理會(huì)越發(fā)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(dǎo)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(tǒng)默認(rèn)識(shí)別到錢箱，容易造成錢箱不到位導(dǎo)致硬幣散落。此類故障呈現(xiàn)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(shí)別。隨著第五套人民幣的發(fā)行、流通，南京地鐵也隨之進(jìn)行了設(shè)備的升級(jí)。然而南延線設(shè)備由于所使用的MEI識(shí)別器已經(jīng)停產(chǎn)多時(shí)，廠家無法對(duì)其進(jìn)行升級(jí)，影響了乘客使用新版人民幣購票。

三、改造思路

通過對(duì)南延線硬幣模塊現(xiàn)狀和痛點(diǎn)的分析，在結(jié)合了設(shè)備使用情況初步?jīng)Q定針對(duì)進(jìn)行以下改造：

1、識(shí)別器

由于本次改造只是在原有硬幣系統(tǒng)框架下進(jìn)行的局部改造，識(shí)別器的選型必須兼顧與原系統(tǒng)的兼容性以及可維護(hù)性等方面，最終在眾多品牌中選擇了NRI品牌識(shí)別器。其與原識(shí)別器采用了相同的10PIN AWP 標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)接口和cctalk通訊協(xié)議，最接近的結(jié)構(gòu)尺寸和硬件接口，使得改造優(yōu)化可達(dá)最優(yōu)。同時(shí)，配套新版人民幣和回收箱識(shí)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(fù)故障，經(jīng)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(shí)別（RFID）式識(shí)別模式[1]。

射頻識(shí)別（RFID）是一種無線通信技術(shù)，可以通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或者光學(xué)接觸。其優(yōu)點(diǎn)如下：

1）快速掃描、RFID辨識(shí)器可同時(shí)辨識(shí)讀取數(shù)個(gè)RFID標(biāo)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(tǒng)條形碼的載體是紙張，因此容易受到污染，但RFID對(duì)水、油和化學(xué)藥品等物質(zhì)具有很強(qiáng)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(zhì)，并能夠進(jìn)行穿透性通信;

5）安全性、由于RFID承載的是電子式信息，其數(shù)據(jù)內(nèi)容可經(jīng)由密碼保護(hù)，使其內(nèi)容不易被偽造及變造[2]。

四、實(shí)施過程

1、線纜改造

CAS-006X使用RS232串口與上層通信，運(yùn)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(jié)構(gòu)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(guān)線纜，可以通過CAS-006X對(duì)外接口的線纜進(jìn)行轉(zhuǎn)接并引至整機(jī)內(nèi)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)軌，將安裝有左、右固定條的硬幣模塊安裝在導(dǎo)軌上，同時(shí)在硬幣模塊上安裝拖鏈的另一端，并將模塊轉(zhuǎn)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(jī)柜內(nèi)。

6）安裝完成后進(jìn)行通電測試試用。

五、結(jié)束語

本次的替代研究與應(yīng)用，充分考慮了南京地鐵一號(hào)線南延線硬幣系統(tǒng)當(dāng)前存在的痛點(diǎn)，主要針對(duì)了識(shí)別器、回收箱等故障頻發(fā)的部件進(jìn)行了優(yōu)化、替代工作。在保證了硬幣系統(tǒng)框架和結(jié)構(gòu)不做大調(diào)整的原則下，有效解決了現(xiàn)場的實(shí)際問題，兼顧了經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)性的改造優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]章璽.帶固態(tài)開關(guān)的有源rfid標(biāo)簽：CN，doi：CN103500355 A[P].2014

[2]張華.射頻識(shí)別技術(shù)在“電子標(biāo)簽”讀寫機(jī)具中的應(yīng)用研究[D].中南大學(xué)，2005. DOI：doi：10.7666/d.y991993.