一、概述

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動售票系統(tǒng)因其安全、快捷、方便等優(yōu)點(diǎn)在地鐵中的應(yīng)用越來越廣泛。本文從地鐵自動售票機(jī)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，探討了地鐵自動售票機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)及其可靠性和可維護(hù)性設(shè)計(jì)，以期為自動售票系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供參考。

1.1自動售檢票系統(tǒng) （AFC）

     Automatic Fare Collection system就是“自動售檢票系統(tǒng)”，簡稱AFC。         AFC系統(tǒng)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處理。     自動售檢票系統(tǒng)通常包括自動控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、現(xiàn)金自動識別、微電子計(jì)算、機(jī)電一體化、嵌入式系統(tǒng)和大型數(shù)據(jù)庫管理等高新技術(shù)運(yùn)用. 　　1.2自動售票系統(tǒng)設(shè)備組成 　　主要由線路中央AFC系統(tǒng)、車站AFC系統(tǒng)、終端設(shè)備和車票四部分組成。 　　終端設(shè)備包括出/入站檢票閘機(jī)、自動售票機(jī)、車站票務(wù)系統(tǒng)、自動充值機(jī)、自動驗(yàn)票機(jī)等現(xiàn)場設(shè)備。 　　應(yīng)用范圍： 　　AFC系統(tǒng)是國際化大城市軌道交通運(yùn)行中普遍應(yīng)用的現(xiàn)代化聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)，隨著自動售檢票系統(tǒng)的啟用，乘客現(xiàn)在可以通過各入口處的自動售票機(jī)購買電子票。 　　目前北京,上海,廣州,天津,深圳,南京等大城市的軌道交通地鐵站都廣泛使用了AFC系統(tǒng)作為重要客運(yùn)管理應(yīng)用。 　　更多的應(yīng)用場合包括電影院，體育館，歌劇院，火車站，機(jī)場等。 　　優(yōu)點(diǎn)： 　　AFC系統(tǒng)開通后增加了自助服務(wù)功能，一是在原有人工售票基礎(chǔ)上，增設(shè)了自動購票機(jī)實(shí)現(xiàn)了乘客自助購票，并可減少排隊(duì)等候時(shí)間。二是增加了自動查詢機(jī)的數(shù)量，方便乘客自助查詢。三是增設(shè)了一卡通卡自動充值機(jī)，實(shí)現(xiàn)自助充值，方便乘客。

自動售票機(jī)（TVM）

    自動售票機(jī)是乘客自行操作的自動售票設(shè)備，主要完成單程票的發(fā)售功能。乘客根據(jù)目的地票價(jià)，在設(shè)備上選擇相應(yīng)的票價(jià)鍵，同時(shí)投入相應(yīng)的錢幣，設(shè)備自動將已格式化的卡進(jìn)行編碼發(fā)售，結(jié)構(gòu)如下圖：

自動售票機(jī)平面圖

1.3自動售票機(jī)的介紹

    自動售票機(jī)是AFC的重要組成部分，也是主要的終端設(shè)備之一，主要的功能是實(shí)現(xiàn)無人自動售票，作為車站設(shè)備的一員，自動售票機(jī)ATVM，往往被安裝在車站非付費(fèi)區(qū)內(nèi)，用于軌道交通車票銷售的乘客自助服務(wù)。自動售票機(jī)具有引導(dǎo)乘客購票的相關(guān)操作說明和提示，配備觸模屏、乘客顯示器及運(yùn)營狀態(tài)顯示器，用于顯示地鐵線路、票價(jià)、投入錢幣金額、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信息。目前通用的軌道交通單程車票一般為非接觸式的方形IC卡，自動售票機(jī)根據(jù)規(guī)格型號的不同，可以分別按照硬幣、紙幣進(jìn)行一到多種進(jìn)行售票。一次交易中的發(fā)卡數(shù)量也可以在一到多張間不等。

二、設(shè)計(jì)要求

1、功能描述

用于地鐵售票自動售票，完成地鐵售票的核心控制功能

2、功能要求

售票機(jī)有兩個(gè)進(jìn)幣孔，一個(gè)是輸入硬幣，識別的范圍是一元硬幣；一個(gè)是紙幣，識別的范圍是一元、二元、五元、十元、二十元（紙幣孔有標(biāo)準(zhǔn)識別種類）。乘客可以連續(xù)多次投入紙幣，乘客一次只能選型一個(gè)出站口，購買車牌時(shí)，乘客選選擇出站口，有多個(gè)出站口可供選擇，再選擇所需票數(shù)，然后投幣，投入的紙幣達(dá)到或者超過所需金額時(shí)候，售票機(jī)自動出票，并找零。本次交易結(jié)束后，等待下一次交易。在選擇出站口、所需票數(shù)以及在投幣期間，乘客可以按取消操作，錢幣自動退出。

三、設(shè)計(jì)方案：

根據(jù)起點(diǎn)站和終點(diǎn)站兩站之間的站數(shù)計(jì)算，判斷出相應(yīng)的價(jià)格。自動售票機(jī)可以識別硬幣和紙幣，并具有自動找零功能，乘客可以連續(xù)多次投入錢幣，并且可以以任意順序投入硬幣和紙幣。

1.      買票時(shí)，乘客按下開始鍵，售票機(jī)進(jìn)入站臺選擇程序，乘客選擇出站口后，可以按取消鍵重新選擇，否則售票機(jī)自動進(jìn)入票數(shù)選擇程序，同樣這時(shí)可以按下取消鍵重新選擇出站口以及票數(shù)。

2.      當(dāng)選擇好出站口已經(jīng)所需票數(shù)時(shí)，乘客可以投入硬幣或者紙幣，當(dāng)所投的紙幣總額大于或者等于票價(jià)時(shí)，售票機(jī)自動出票以及找零。期間，可以按下取消鍵重新開始選擇，并退出所有的紙幣。

3.      乘客若還沒有選擇出站口或者票數(shù)，就投幣或者使用紙幣，售票機(jī)會自動退出所有的紙幣。

4.      有多個(gè)站臺可供乘客選擇，每個(gè)乘客最多可以購買三張票，N個(gè)站臺編號為N1到NX，票價(jià)從1元依次遞增到max

四、購票流程圖：

五、可編程序控制器（ PLC ）在控制中的應(yīng)用特點(diǎn)： 

    １）可靠性高　　億維自動化 PLC 在硬件和軟件上采取了一系列抗干擾措施，使它可直接安裝于噪雜現(xiàn)場而穩(wěn)定可靠的工作，防磁，抗震，防塵。     ２）編程簡單、容易掌握。     ３）適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活。

    ４）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、修改、調(diào)試方便，工作量少。     ５）功能強(qiáng)大。　 PLC 具有開關(guān)量輸入 / 輸出，模擬量輸入 / 輸出，大量的內(nèi)部中間繼電器，時(shí)間繼電器，特殊繼電器，數(shù)據(jù)寄存器，可進(jìn)行邏輯控制、數(shù)據(jù)處理、模擬量處理。

5.1設(shè)計(jì)思路

    本次設(shè)計(jì)的自動售票機(jī)，主要是應(yīng)用深圳億維自動化200型的PLC梯形圖來設(shè)計(jì)控制程序，根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和控制要求寫出梯形圖，并用組態(tài)王軟件在自動售票機(jī)（TVM）上對自動售票進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)，以地鐵1號線和2號線為例：假設(shè)1號線共有A,B,C,D,E,F,G,H,I,J共10站，2號線共有K,L,C,M,O,P,Q,R,S,T共10站，兩條線可以在C站實(shí)現(xiàn)換乘。換乘中要求計(jì)一個(gè)換乘時(shí)間30分鐘之內(nèi)。站與站之間的站點(diǎn)4站之內(nèi)的票價(jià)為3元，以后每增加一站票價(jià)增加一元，最高票價(jià)為9元

5.2、PLC程序

5.2.1、PLC的I/O點(diǎn)定義

輸入：    開始按鈕        I0.0    

         停止按鈕        I0.1        

         退幣按鈕        I0.2      

         1元投入按鈕   I0.3      

         5元投入按鈕   I0.4    

         10元投入按鈕   I0.5

輸出：    3元   Q0.1

    4元   Q0.2

    5元   Q0.3

    6元   Q0.4

    7元   Q0.5

    8元   Q0.6

    9元   Q0.7

5.2.2、程序以沈陽地鐵為例

5.2.3模擬操作情景：

六.實(shí)際應(yīng)用：

七、結(jié)束語

　　該自控系統(tǒng)綜合集成了深圳億維自動化公司的PLC控制技術(shù)、畫面監(jiān)控技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自動化售票系統(tǒng)過程的自動化控制，可完成售票系統(tǒng)的自動聯(lián)鎖控制，數(shù)據(jù)的通訊處理、故障報(bào)警診斷以及售票狀況的在線監(jiān)控等功能。經(jīng)過三年多的運(yùn)行驗(yàn)證，該系統(tǒng)控制功能先進(jìn)、安全穩(wěn)定可靠，有效地提高了勞動生產(chǎn)率，改善了工作人員的工作環(huán)境，減輕了工作人員的勞動強(qiáng)度，為乘客的順利出行提供了可靠的保障，并取得了十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

　參考文獻(xiàn)：

【1】地鐵自動售票系統(tǒng)交互設(shè)計(jì)研究，陳虹，張微，城市軌道交通研究，2012-07-10

【2】公共設(shè)施的尺寸與安全設(shè)計(jì)，吳翔，王珂，裝飾，2009-04-01

【3】概念公交系統(tǒng)設(shè)計(jì)，付璐，馬方，神州，2014-05-25

【4】北京市先用支付寶錢包為公交卡充值，互聯(lián)網(wǎng)天地，2014-04-15

【5】南京地鐵設(shè)施設(shè)備RCM系統(tǒng)規(guī)劃與實(shí)施，毛一軒，南京理工大學(xué)，2008-05-01

【6】城市軌道交通中閘機(jī)智能識別系統(tǒng)及其識別技術(shù)的研究，曲目，天津大學(xué)，2005-05-01

【7】北京地鐵車輛車廂內(nèi)部作為設(shè)置的研究，張雋，鄒彥雯，祝月艷，陳凡，顧偉健，科學(xué)之友，2013-08-15

【8】深圳億維自動化公司200PLC說明書