智慧城轨背景下AFC终端设备的发展现状及思考

张 鹏，吴 娟，徐健洲，徐钟全

（1.南京熊猫信息产业有限公司，南京 210012；2.南京地铁建设有限责任公司，南京 210005；3.北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100037；4.北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070）

1 概述

随着国内城市轨道交通快速发展进入新常态，各城市轨道交通运营线路的不断增多，国内轨道交通已经进入网络化运营时代，轨道交通在交通运输体系中承担着越来越重要的作用。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》、《国家信息化发展战略纲要》、《党的十八届中央委员会向中国共产党第十九次全国代表大会的报告》等国家政策提出“推进两化融合，完善一体化公共服务体系，夯实基础设施建设，健全公共安全体系，推进服务业网络化转型，建设交通强国”的要求。城市轨道交通信息化建设将依托“云计算、大数据、物联网、移动支付、生物识别、区块链”等新技术，对既有轨道交通业务重新定位，将原有单专业向多专业重构整合，将国家政策落实，进一步支撑轨道交通信息化可持续发展[1]。在政策引导和技术发展的影响下，智慧出行已成为公共交通出行的趋势，轨道交通企业亦向“互联网+”升级，“互联网+AFC系统”的模式成为城市轨道交通售检票系统发展的主流方向，并呈现深度融合的趋势[2]。

在此基础上，AFC系统已经演变为一种基于计算机技术、互联网+、二维码、人工智能、加密技术、通信技术、自动控制技术、非接触式射频 IC卡技术、机电一体化技术、模式识别技术、传感技术、精密机械技术等多项高新技术于一体的城市轨道交通收费系统。因此，传统的半自动售票机、自动售票机、自动检票机均已拥抱“互联网+”，通过信息资源整合及票务流程重构等方式向智能化迈进，衍生了一系列的“互联网+”智能终端设备。

2 AFC系统的转变

2.1 购票方式的转变

自动售票机采用识图购票，为乘客提供票价选择和车站选择两种购票方式，以满足不同乘客的使用要求。在乘客购票过程中，乘客显示器能显示电子地图供乘客选择目的地车站或以软键盘输入车站名或缩写选择目的地车站。对熟悉操作的乘客，在设备的人机交互界面上，乘客可直接选择票价，实现快速购票。传统购票方式如下：方案1：选择目的地→选票种→选数量→投入硬币/插入纸币；方案2：选择车票金额→选数量→投入硬币/插入纸币。

随着智慧城市建设进程的加快，为了优化乘客购票体验，减少现场排队压力，降低现金使用、减轻运营过程中的现金周转压力、提高设备使用寿命，引入了“线上购票、线下取票”、“线下购票、线上支付”模式，成功地将互联网支付体系与传统的售票模式进行融合。乘客可以通过手机APP在线购票，到车站后在特定的设备上凭借购票记录进行扫码或输入凭证取票；亦可以在自动售票机上直接购票，到支付环节采用扫码支付或银联闪付等非现金支付方式进行支付，极大地优化了乘客购票体验，降低城轨企业的运营成本。

电子支付的引入优化了支付方式，但是仍未解决对购票人员要求较高，不便于高龄、文化程度低的人群使用、地铁线路复杂带来的部分乘客只知目的地不知道如何选择线路、地铁站等问题，因此引入了语音交互模式。在自动售票机原有的购票流程基础上，增加免唤醒语音输入、模糊地点查询功能。在强噪音环境下通过摄像头和麦克风阵列检测用户接近情况，准确接收和识别语音，理解用户意图后，对目的地做模糊查询，推荐距离目的地最近的地铁站并提供相关的换乘信息, 有效地提高市民的购票体验和购票效率。

2020年初，突如其来的肺炎疫情给国内各行各业的发展造成了巨大冲击。为解决乘客购票时与自动售票机显示屏触摸问题，引入了一种基于空中成像交互触摸技术，对自动售票机进行硬件改造，实现了无接触式购票，乘客可以直接点击空中的自动售票机操作画面，即可完成购票、付款等功能，实现“无接触”购票。

2.2 过闸方式的转变

自动检票机（简称闸机），分为进站检票机、出站检票机、双向检票机。传统检票机主要支持地铁专用票卡、城市一卡通、市民卡刷卡过闸。拥抱“互联网+”以后，将传统的闸机通过硬件改造升级为“云闸机”，引入了二维码、银联云闪付、NFC虚拟票、生物特征票等新型票证。

传统地铁专用票卡、城市一卡通、市民卡等票证采用的是分时分段消费模式，且具备回写功能。新的模式下，二维码电子票只是一种基于图像展现的数据格式，一般由发码方行业数据域与APP支撑方用户数据域组成，典型特性不具备回写特性,但部分城市辅以蓝牙回写技术作为补充，整体业务设计时均遵循“双脱机”原则[3]。银联云闪付是基于银联标准体系设计的联机交易模式，业务设计时需采用存在线模式，在部分城市亦配以可降级脱机数据认证（Offline Data Authentication，ODA）作为交易补充模型[4]。在以掌静脉、指静脉、人脸等为代表的生物识别技术的日趋成熟下，国内也同期开展了生物识别过闸技术的试点，并与支付系统进行绑定，为乘客提供更优质出行服务与体验。

多年来，国内轨道交通过闸方式经历了纸票、接触式磁卡、非接触式IC卡、电子票、生物票等发展历程，其中纸质车票、接触式磁卡随着新的识别技术的应用已被废除。目前过AFC系统已经发展为IC卡、电子支付、生物支付等多元化混合支付方式并存的支付系统，过闸方式逐渐向虚拟化、电子化、多元化迈进。

2.3 乘客服务方式转变

半自动售票机是AFC系统对乘客服务的主要窗口，承担了车票发售及各类票务问题的处理，如：问询、储值票加值、车票分析、异常票务更新等。将电子支付技术应用到半自动售票机上，优化了票务管理，有效地解决了乘客现金使用问题。同时根据乘客服务优先原则，衍生了一系列自助类设备，拉近乘客与地铁之间的距离，进一步提高乘客出行体验。通过智能自助终端可以实现广告播放、乘客自助式查询票价、二维码更新车票、乘车路径查询、站内导航、周边导航和列车到站信息发布等功能。

3 当前存在问题

目前，互联网技术中的银联闪付、二维码支付、NFC支付、生物识别等移动支付技术已在各大城市AFC系统中实施应用，促使AFC终端设备向智能设备迈进。与此同时，AFC系统终端设备的发展还面临以下不足和弊端。

3.1 技术迭代快，改造难度及成本高

AFC系统在轨道交通中是一个小专业，但它却是城轨企业每天面向乘客最重要的一个服务窗口，掌握着轨道交通线路各车站每天的客流量和完整的客流动态信息。在交通乘客服务体系中，直接与乘客进行对话，新技术是否能够及时有效应用至关重要。但是纵观国内轨道交通线路建设周期，当下新技术迭代速度远快于AFC系统建设速度，因此，新技术在AFC系统中的应用均以对现场设备进行改造为主，直接导致实施难度及成本居高不下。

3.2 标准化工作相对滞后

AFC系统既有现行标准中侧重于AFC系统整体的功能、性能、检测及验收方式，部分内容较为简单，无法指导当前“互联网+”形势下AFC系统建设运营的发展需要，对终端设备标准化设计的指导意义不强。比如：《城市轨道交通自动售检票系统技术条件》编制年代较早，只对自动售检票系统建设提供基本要求；《城市轨道交通自动售检票系统检测技术规程》侧重中功能及性能的检测；《城市轨道交通自动售检票系统工程质量验收标准》侧重于系统工程的质量验收。因此，刻不容缓地加快AFC标准的编制工作已是行业内有识之士的共识。

4 发展趋势

随着AFC系统架构的不断创新，以云计算、大数据、虚拟化、移动支付、人工智能、5G、生物识别等为代表的新兴信息技术逐步被赋能给AFC系统终端设备，促使AFC系统终端设备向数据化、在线化、多元化、智能化方向迈进。以非接触式IC卡为中心的AFC系统逐渐向以人为中心进行转变，未来AFC系统终端设备功能将围绕着“实名制、信用制、个性化、智能化”展开设计，将“以人为本、服务至上”落实在实处[5]。

通过资源整合，未来AFC系统将会两级分化，即由智能识别终端与智能云管系统共同构成AFC系统的核心。在两者共同配合下，实现多元化支付方式的混合使用体系，即IC卡、手机、电子票、人的生物特征等均做为乘客个人的身份特征，乘客可以根据自身需求自由选择使用方式。

“5G+AI（Artificial Intelligence）”技术为行车调度及不同运营主体间的收益分配提供依据。结合5G特性和小基站原理，研制新型识别终端对乘客行为进行感知、定位，辅以AI云边协同能力，对乘客行径路径进行画像。通过乘客行径画像，辅以AFC终端设备乘客乘车信息、列车时刻表，线网拓扑结构等数据，利用拓扑学、运筹学中的方法论，将乘客行径画像数据抽象成数学模型，进行精准客流分析，为轨道交通客流分析与车辆调度的线网模型提供数据研究的基础。

AIot即人工智能（AI）+物联网（Internet of Things，IoT），是指人工智能技术与物联网在实际应用中的落地融合，通过AI与IoT相结合产生的智联网，换言之就是“大数据时代”变成“大数据分析时代”。利用AIot技术与AFC终端设备进行结合，研制智能维修管理平台，促进AFC系统由传统故障修向预测修的转变，以达到提高日常管理和维护保养的工作效率，节约运营的维护成本。

5 结语

传统的AFC系统是一个封闭运行的系统[6],根据国内轨道交通建设特点及城市发展现状，将AFC系统架构设计一个可伸缩的架构层级。随着支付方式应用的多样性及以“移动支付、人脸识别、语音识别”为代表新型信息技术的引入，AFC系统完成了从质变到量变的飞跃式发展[7]。解决了智慧城轨时代背景下乘客多元化支付需求，以车站终端设备为载体，发展智能、智慧技术和产品，推动城轨高速发展向高质量迈进。以“以人为本，服务至上”为理念，引入新型支付、交互技术对既有设备进行升级改造，改变乘客购票、过闸方式，优化车站乘客服务水平，提升乘客企业形象，降低运营成本，促进AFC系统终端设备向智能化、在线化、数据化转变[8]。

时至今日AFC系统已经发展成为多专业融合的综合性学科，技术的创新已经打破了传统系统边界格局。如何组织多专业、多技术的创新发展，成为了头等大事，需要城轨各个专业与外部各种新兴技术共同碰撞、联合创新、齐头并进，在智慧城轨顶层设计的引领下，发展智能系统，建设智慧城轨。