黄婷 李小虎

摘 要随着城市化水平的不断加快，城市交通日益拥堵，地铁已经成为人们日常出行必不可少的交通工具。地铁自动售检票（AFC）系统能够提供高效的服务，保证快速的分流和信息统计。文章主要分析了轨道交通AFC系统的总体设计以及主要的硬件模块组成，提出以FPGA作为主控单元的地铁自动售票系统的设计，为提高AFC系统的发展提供一定的技术支持。

【关键词】地铁 AFC 硬件设计

自动售检票系统（Automatic Fare Collection）集成了自动化技术、计算机技术、信息技术等多种先进技术，实现了自动售票、充值、收费、统计等功能，具有速度快、效率高的特点，为地铁的日常管理、财务决算、乘客服务带来了极大的便利。本文主要分析研究AFC系统的主要硬件组成，并提出基于FPGA的地铁自动售票机系统的设计，FPGA具有传输速度快、控制高效的特点，适用于自动售检票系统的优化升级。

1 AFC系统的总体设计布局

地铁AFC系统按照层次化划分可以分为五层，不同的层次的功能和职责不同。第一层主要是城市轨道交通清算系统，管理城市轨道交通各个路线中的票务信息，收集并管理城市中各条路线的运营数据，做出轨道交通路线、运行时间等项目的具体规划。第二层是中央计算机层，该层主要统计路线中AFC系统的运营数据，及时收集和整理数据，将数据传输给清算系统层做出智能化的决策。第三层是车站计算机层，该层主要负责管理车站内的票务数据，管理车站内的监控和车站内设备信息，并将信息传送给中央计算机层。第四层为车站内终端设备层，该层负责控制车站内各种电气化设备，整理车站内相关设备的信息数据，然后将整合处理后的数据传输给车站计算机层。第五层为车票层，轨道交通AFC系统通过该层与乘客直接接触，主要实现了乘客车票的管理工作和车票的自动售检。

2 AFC系统的硬件模块组成

地铁AFC系统的硬件模块主要包括了中央服务器、车站计算机、自动售票机、半自动售票机、进出站闸机等运行设备，还包括了交换机、防火墙等和网络通信相关的外围设备。

中央服务器是AFC系统的控制核心，整个地铁运行的主程序和主数据库等存在于该服务器中，服务器可以根据运行的实际需求向下级发送控制命令，中央服务器具有最高的控制和管理权限。AFC中央服务区能够支持多种操作系统，可以实现设备功能的扩展，实现设备的通用化、模块化，具有非常强的数据处理能力，容错性，能够及时处理突发事件。车站计算机是轨道交通AFC系统中最基本的管理单元，能够向上级服务器传输车站内的实时数据，还能够对车站内的设备进行监控，了解车站内的动向。

闸机是车站付费区和非付费区的分界线，主要由主控单元、显示器、方向显示器、警示灯、蜂鸣器、读写器、车票回收装置、通道阻隔器等组成。主控单元可以记录进出站客流，控制显示器显示扣费记录，当出现紧急情况，车站计算机可开启紧急放行模式，便于乘客快速撤离。进出站闸机具有离线保存数据能力，如果闸机和车站主控计算机出现通讯中断，闸机可以保存7天的交易记录，通信恢复后上传至车站计算机。

自动售票机可以为乘客提供自助式购买单程车票的服务，可识别硬币、纸币，并提供纸币、硬币的找零功能。自动售票机运行模式可以由车站计算机进行设定和更改，实现工作模式的手动切换，并且具有离线和在线自动切换检测功能，能够根据车辆运行的状态动态提供处理功能。在线模式下，可以从车站计算机上实时下载控制参数，接收控制命令，上传监控信息，实时管理财务信息。离线模式下，可以保存本地运行数据，网络恢复后可上传保存到本地的数据。

3 基于FPGA的自动售票机设计

自动售票机是AFC系统的重要组成部分，是影响用户体验的重要终端设备。自动售票机系统主要有主控单元、财务处理设备、票务处理设备以及一些辅助设备组成。根据自动售票机的功能分析，可以采用FPGA进行自动售票机的硬件设计，其硬件设计的原理框图如图1所示。

主控单元即FPGA主要負责数据的处理和传输，以及实现各个模块的功能。票务处理模块实现了地铁不同站点的选票和计价功能。票价累计模块根据选择的车票和数量对票价进行统计。财务处理模块主要有投币累计模块、差额计算模块、进制转换以及比较模块组成，投币累计主要实现了乘客投入钱币的统计，由差额计算模块计算出剩余的钱数并显示在显示屏上，最后实现出票和找零。

4 总结

地铁已经成为缓解城市交通的重要手段，AFC系统是地铁运行的重要设备。本文主要分析了AFC系统的主要硬件组成，重点分析了自动售票系统的实现手段，为自动售票系统的设计提供了一定的借鉴作用。

参考文献

[1]于海军.轨道交通AFC设备运营管理系统的研究与实现[D].东华大学，2010.

[2]张彦，史天运，李仕达，李超. AFC技术及铁路自动售检票系统研究[J].中国铁路，2009（03）：50-55.

[3]唐亮.浅析自动售票系统中自动控制技术的应用[J].通讯世界，2013（09）：72-74.

作者单位

1.贵阳市城市轨道交通有限公司 贵州省贵阳市 550081

2.身份证号：52253019900215133X