地铁自动售检票设备维修管理系统研究

引言：进入新时期后，大城市的地铁线路逐步完善，对地铁自动售检票设备的依赖也在逐步提升，但很多设备在长久使用中易出现各类故障问题，传统维修管理手段已经逐步难以满足需求。据此，尝试设计针对性的维修管理系统，精简维修管理流程，提升维修管理效果。

1 地铁自动售检票系统概述

地铁自动售检票系统是基于计算机、网络、通信、自动控制等先进技术，实现地铁售票、检票、计费、收费、管理、清分、统计等相关内容管理的自动化系统。地铁自动售检票系统的广泛应用，有效提升了地铁运营效率，满足了乘客快速出行需求，一般由五个层次组成，包括车票、地铁车站终端设备、车站计算机系统、线路中央计算机系统、地铁交通清分系统。

2 地铁自动售检票设备维修管理现状

以国内某地铁自动售检票设备维修管理实况为例展开具体化研究，目前该地铁站的自动售票设备以人工维修为主，具体工作包括维修检查、数据搜集、集中处理等，虽然能勉强维持自动检票设备使用，但因维修管理系统未对接地铁自动售检票系统，使得维修人员难以直接获取地铁各自动售检票设备状态，维修管理效率低，且无法第一时间收集到自动售检票设备故障信息，影响到其正常使用，降低了顾客满意度[1]。此外因无法获取自动售检票设备的维修次数、维修信息等，使得维修管理系统在应用时缺乏侧重性，浪费了设备检查、维修资源，给地铁系统运维带来了更大的资金压力。

3 地铁自动售检票设备维修管理系统设计策略

针对地铁自动售检票设备维修管理中存在的相关问题，设计更加完善、先进的设备维修管理系统，为地铁自动售检票设备的稳定、持续使用提供支持。

3.1 维修管理系统架构设计

按照三层级架构设计维修管理系统基本框架，包括三部分内容。

（1）硬件层。引入工业物联网架构模式，在自动售票机、闸机等核心设施中嵌入 STM32 系列传感器，全维度监督、感知设备状态，采集设备相关故障信息，包括主控板的电压、温度，纸币识别系统的光电编码器，票卡传输设施的霍尔传感器等，如霍尔传感器采集的信号偏差 >3 倍基线值时，表征设备可能存在机械磨损故障，定位故障位置[2]。

（2）传输层。采取拓扑结构，采用CAN1/CAN2 双通道独立布线方式，再各自配置双 CAN 控制器，正常工作状态，CAN1 负责数据传输，CAN负责数据监听，利用CAN 控制器状态寄存器监测数据错误标志，在CAN1连续三次传输数据失败后，切换到 CAN2 传输通道。LoRa 无线组网，站厅设备按照星型拓扑结构布置，每个 LoRA 网关覆盖半径 500m 范围，部署协议转换网关，实现各类格式的灵活转换，提升数据传输灵活性。

（3）软件平台。通过 Spring Cloud Alibaba 技术栈构建分布式系统，包括以下组件：服务注册中心，实现地铁自动售检票设备服务条例注册、发现、更新等；配置中心，通过 工具，进行地铁自动售检票设备信息存储，管理设备故障阈值参数，实时更新；API 网关，用于支持维修管理系统对接地铁自动售检票设备系统、地铁管理中心等，实现地铁自动售检票设备基础信息、故障数据等的共享、流转；服务容错，依据entinel 实现熔断降级，控制故障注入恢复时间 <3s^[3] 。

3.2 关键技术实现

（1）关键阈值诊断技术。构建设备健康基准库，采集自动售检票设备三年历史运行数据，包括响应延迟、误码率等参数，利用高斯分布建模，设置正常值区间；多级警告，针对重要故障问题触发多级警告机制，警告信息传输到维修 app，冻结设备交易功能，暂停使用；自适应调整，基准库参数每季度更新，参考检票设备老化系数、维修历史动态修正阈值。

（2）远程维护通道。依据 AES-256-GCM 算法、SSH over TLS 1.3 协议保障数据安全，每 24h 更换密钥。双通道容灾，在两条数据传输主通道中断时，切换至 5G 传输链路。FPGA 在线编程，集成 Xilinx Vivado 工具链，支持VHDL、Verilog 等硬件描述语言，支持JTAG 接口远程烧写BIT 文件，减少数据泄露损失。

（3）预测性维护技术。在地铁闸机核心位置部署三轴MEMS 加速度传感器，检测其在各个方向上的振动能量变化。特征提取，通过 db6 小波包分解技术，对设备信号进行 16 层小波包分解，得到更细频带，提取其中的频段能量熵，分析设备磨损特征 [4]。寿命预测，结合地铁自动售检票设备工作历史数据，构建LSTM+Attention 模型，预测剩余寿命。

3.3 核心功能赋能

地铁自动售检票设备维修管理系统核心功能覆盖用户管理、工单管理、物料管理等多个层面，进行具体化分析。

（1）用户管理。根据用户登录的账号或者面部识别，确定用户所属部门，赋予其个人权限，并实现操作过程留痕，避免自动售检票设备信息丢失或者泄露。

（2）工单管理。根据相关指令，提供工单生成、下发、跟踪、报告、查询等功能，监督工单推进进度，提醒相关部门予以执行。

（3）物料管理。提供物料出入库管理、盘点管理、报损管理、缺失或者积压预警通知、预算计划生成等功能。

（4）基础数据管理。地铁自动售检票设备的位置、基础数据管理、更新等。

（5）故障诊断引擎。采取三层贝叶斯网络结构，识别自动售检票设备类型→确定故障症状→故障原因分析，配置动态更新条件概率表，利用EM 算法优化故障检测参数，提升故障实测准确率。

（6）设备管理。提供部件、设备登记、使用、新增、归还、检修、安装、报废等管理工作，形成部件或者设备的保养记录、维修历史记录等。

（7）数据分析与决策支持。自动生成每项设备的健康指数报告，量化评估各类设备的修复时间均值、故障设备均值；构建故障知识图谱，关联故障设备型号、故障模式、故障类型、维修方案等，支持案例推荐、语义检索等；输出人员效率排名、故障类型分布、设备运维成本等多维运营报表，辅助制定技改计划、年度预算计划等。

（8）移动运维支持。开发维修助手 APP，实现设备远程 AR 诊断，确定故障部件，提供维修指引功能；集成NFC 巡检功能，维修人员扫描设备标签，提取其标准操作流程、历史维修数据等，避免造成设备二次损坏；离线工单管理，在网络中断时，仍能记录维修数据，在网络恢复时，同步到云端。

结语：综上，文章就地铁自动售检票设备维修管理系统展开了深入探究，以上提出的系统设计方式具备较高可行性，其能在一定程度上解决地铁自动售检票设备使用中出现的各类故障，为地铁稳定运行提供保障，并为其他相关研究提供可靠参考资料。

参考文献：

[1] 赵睿 . 城市轨道交通自动售检票智能支付系统研究 [J]. 科技资讯，2024(10):31-33.

[2] 苗淑香，李寿金 . 研究地铁自动售检票系统的设备智慧运维 [J]. 人民公交，2024(8):88.

[3] 时晨 . 自动售检票系统设备维修管理技术分析 [J]. 信息产业报道，2024(3):170-172.

[4] 李景虎，蔡佳妮，范海斌，等 . 数据与模型双核驱动的城市轨道交通自动售检票智能运维系统架构设计与实现 [J]. 城市轨道交通研究，2024(6):202-206.