关于地铁自动售检票系统设备故障维修系统设计与研究

前言：地铁属于城市公共交通的关键部分之一，凭借高效、准时、大运量等优点，在减轻城市交通拥堵，优化城市交通效率方面起着至关重要的作用。地铁自动售检票系统（AFC）是实现轨道交通售票、检票、计费、收费、统计、清分、管理等全过程的自动化系统，是地铁运营收益管理的重要手段。它作为城市轨道交通面向公众提供服务的窗口，运行状况直接影响着城市轨道交通的服务水平。随着地铁客流量不断增多，设备使用年限增长，自动售检票系统设备无法免除各种故障。若这些故障不能及时、有效地被维修解决，可影响乘客正常出行，削减地铁服务水平，还会出现运营秩序混乱等状况。所以规划科学、高效的地铁自动售检票系统设备故障维修体系，对于保证地铁稳定，高效运作具有重要意义。

1 地铁自动售检票系统设备故障维修的必要性

1.1 保障乘客正常出行

地铁自动售检票系统设备是乘客进出地铁站，完成票务交易的重要设施，如果售票机不能正常出票，闸机无法正常开启，将会影响乘客通行。在高峰时段，设备故障导致通行不畅可能会造成大量乘客滞留，给乘客带来极大不便，甚至可能产生安全隐患。及时对故障进行维修，以保证乘客顺利购票，检票等，确保乘客正常出行。

地铁自动售检票系统常见的故障可以分为硬件故障、软件故障。硬件故障指的是自动售票机或检票闸门的硬件损坏，这可能导致售票机无法打印车票或异常检票闸门无法识别乘客的票证；软件故障则指的是系统软件出现崩溃、错误或无响应等问题，这可能导致自动售票机无法正常运行，或者检票系统无法正确识别票证信息。

1.2 维护地铁运营秩序

自动售检票系统设备的正常运作是保持地铁运营秩序的根基之一。如果设备故障频发而且维修不及时，易引发站厅、站台等地方拥挤，进而影响乘客的疏散速度。此外，设备故障还可能致使票务数据记录不准确或者丢失，给票务管理带来混乱，影响地铁运营的经济效益。经过有效的故障维修，可维持良好的运营秩序。

2 地铁自动售检票系统设备故障维修设计要点

2.1 硬件架构设计

2.1.1 传感器与数据采集单元

在自动售检票系统设备的关键部位安装温度传感器、振动传感器、压力传感器等，这些传感器能随时搜集设备运作过程的温度改变、振动大小、部件压力等参数[1]。通过数据采集模块初步加工并保存传感器得到的数据，然后传送到中央处理单元进行处理。以温度传感器为例，其可以检测售票机内部重要电子元件的温度，如果温度超出预定数值，会立刻发出警报信号，提醒存在散热问题或者元件过载故障。

2.1.2 中央处理单元

中央处理单元是整个硬件架构的中心，可使用性能强大的工业级计算机或者嵌入式处理器。接收数据采集模块传来的设备运行参数数据，利用事先设定好的故障诊断算法对数据加以分析处理，把设备当前运行参数同其正常工作时的参数模型做对比，从而判定设备是否存在故障以及严重程度，随后传达故障信息和维修指令。

2.1.3 通信模块

通信模块要达成硬件系统内部各个部件之间以及同外部系统的通信联系，采用以太网，无线通信（如Wi-Fi、4G、5G）相融合的方式，保证数据传输稳定又及时。在地铁站内部，设备之间利用以太网做高速而且稳定的传输，维修人员手持终端设备通过Wi-Fi 或者4G/5G 网络同中央处理单元通信，接收故障信息，上传维修记录等。

2.2 软件功能模块设计

2.2.1 故障诊断模块

故障诊断模块属于软件系统的关键部分，依照中央处理单元所收到的设备运作参数数据。采用故障诊断算法开展分析，包含依照设备运作参数的阈值，以此判断是否发生故障。依照规则的诊断算法，以及故障树分析算法，通过创建故障树模型，从顶事件逐步剖析底层故障缘由。通过综合运用各种算法，提升故障诊断的精确度和可靠性，一旦察觉设备故障，故障诊断模块能及时找出故障部件，给出初步的故障原因分析报告。

2.2.2 维修任务分配模块

根据故障诊断模块输出的故障信息，维修任务分配模块依据预先设定的规则及策略，把维修任务自动分配给适合的维修人员或者维修小组，这些规则包含维修人员的技能水准、当下的工作负担、所在地点等。

2.2.3 维修记录管理模块

维修记录管理模块用来记录设备的维修历史信息，包含故障出现时间，故障种类，执行维修的人员，维修过程，替换掉的零部件等详细数据 [2]。这些记录有益于维修人员日后维修时迅速知晓设备的维修状况，还能给设备的维持保养计划制订，故障剖析汇总等工作给予数据支撑。经过对维修记录展开统计分析，可以找出设备故障的频发部位和时间段，进而针对重点部分实施预提保养。

2.2.4 远程监控与预警模块

在远程监控与预警模块，地铁运营管理人员可在控制中心或者其他远程地方，随时监测自动售检票系统设备的运作状况。通过可视化的界面，管理人员能直接看到设备的各项参数、故障警报信息等。当设备运作参数靠近或者超越正常范围的时候，预警模块会立即发出警报信号，提醒有关人员去采取应对措施。此外，管理人员还能利用该模块远距离操作设备，比如重新开启设备、更新软件程序等，从而在某种程度上解决一些简单故障问题。

2.3 系统兼容性与扩展性设计

2.3.1 兼容性设计

地铁自动售检票系统设备一般由不同厂家的产品构成，而且在地铁运营期间会存在设备升级或者更换的情况，所以故障维修系统必须具有较高的兼容性，可以同不同厂家、不同型号的设备完成对接。在硬件接口方面，采用标准的接口协议，如 RS-485、USB 等，保证传感器，数据采集模块可以更方便地接入系统。从软件方面来讲，必须符合相关的行业标准和规范，达成同设备控制系统软件的通讯以及数据交流。

2.3.2 扩展性设计

地铁技术不断发展，运营需求也在不断改变，自动售检票系统设备会持续更新升级，因此故障维修系统必须具有较好的扩展性，这样才可应对这些变化。从硬件角度看，选用模块化架构，利于增添新传感器、通信模块等硬件设备。在软件方面，采用面向对象的编程手段和插件式架构，将新功能模块加入系统。

3 地铁自动售检票系统设备故障维修应用效果

应用该系统后，故障处理、设备运行、资源配置以及乘客体验等都取得了不错的成果。其中，故障平均被察觉的时间由 30min 缩减到 5min 之内；平均修复时间从 60min 降到 30min 以内；设备平均无故障运行时长从1000h 上升到 1500h 以上；故障发生率从 5% 降到 3% 以下。此外，乘客对自动售检票系统服务的满意程度从 70% 提升到 85% 以上，详细数据见表1。

结束语：总之，地铁自动售检票系统设备故障维修系统设计研究十分关键，对于保证地铁高质高效运行有重要作用。通过对硬件架构和软件功能模块的设计使系统具有一定的兼容性并具备扩展性，该故障维修系统在实际中使用后故障处理效率有了明显提高，维修资源得到较好的安排，此外乘客满意度也有所提高。今后，还要进一步对新型故障诊断技术及智能维修策略开展研究并加以运用，从而提高系统的智能水平。

参考文献

[1] 彭永祺 , 罗玲 , 袁震 . 地铁自动售检票系统设备故障与客流的相关性研究 [J]. 数据 ,2022,(05):87-89.