輕軌客運自動售票系統中運用二維條碼

隨著我國城市交通快速發展，全國300萬人口以上的城市中已有15個城市申請修建地鐵和城市輕軌道路，線路總長達430公里，建設投資需1400億元。國家將根據資金籌措和軌道交通設備國產化情況陸續批準項目的開工。這些城市中已經修建開通的城市有北京1號、2號線（自動售/檢票設備未上）、上海（自動售/檢票采用美國設備）。近年已通過國家批準并在近期開工的城市有深圳、廣州、重慶、北京3號、北京4號、北京5號線、沈陽、長春等，其自動售/檢票設備均處于選型階段。但目前由于我國在此項技術上的滯后，造成各城市均效仿美國、日本或韓國磁票模式。磁性客票技術發展于70年代，圍繞磁票的自動售/檢票系統設備應用已久，從技術上講還是比較成熟的，但其運營成本較高，阻擾了它的進一步的推廣，其主要原因有三個：1、磁票成本約1元人民幣/張左右，不適合我國單程票使用，一張客票成本占售出票價的1/4甚至1/2，運營單位不可能接受，雖然可采用回收重復使用模式（上海地鐵），但其帶來要對客票進行消毒處理、提供報銷憑證、客票回收后各站對其清空與分配問題，給運營單位增加了負擔。2、自動售/檢票系統要頻繁地對磁客票進行接觸式讀/寫，不可避免地要每天投入大量人力物力對磁頭進行消磁和除塵清洗。3、磁票的自動售/檢票系統設備造價高、對維護人員要求高。針對我國城市輕軌交通發展的特點，降低車票成本費用，提高自動售/檢票系統性能、加強防偽力度，我們提出二維條碼技術、紙票防偽技術為依托的自動售/檢票系統應用方案。
一、對車票的處理方案
在車票上，我們引入加密二維條碼和熒光防偽點的概念。在不改變原鐵路車票票面尺寸大小的前提下對車票進行處理。
在防偽材料方面，我們建議采用的是在車票票面加印熒光防偽點的方法，因為：鐵路票票價不高，自動售/檢票地點集中而固定，用熒光油墨材料對票面進行處理就可以了，而且單張車票防偽印刷的成本僅為3厘左右；其次，熒光材料對激發光的響應速度很快，而且對其發射光的識別既簡單又快捷。
在采用熒光防偽點的基礎上，我們針對自動檢票系統的要求，在自動售票系統中將已印刷上防偽熒光點的車票紙上，現場打印上加密二維條碼。這是因為：1、如果單一的采用熒光材料防偽的防偽力度不夠，熒光點易被偽造，從而失去防偽的價值；而采用加密二維條碼和熒光防偽點相結合的形式，可以充分發揮二維條碼和熒光材料的特點，從而提高防偽強度，增加造假的難度。2、充分發揮二維條碼信息存儲量大、自動識別速度快、讀碼效率高、糾錯能力強的特點，提高檢票系統的處理速度和判斷真偽的穩定可靠性，有利于鐵路車票的自動化檢測。3、二維條碼的大小、長短可以任意調節，能夠打印在車票狹小的空白空間中，避免了車票大的改動和重新設計。4、在車票上打印上二維條碼基本上不增加鐵路車票的任何制作成本，滿足鐵路車票票價低而防偽要求高的特殊要求。
因此，對于現場打印在車票二維條碼而言，它應該條空清晰，能夠被二維條碼讀碼器識別（條碼條空以黑白效果最佳）。目前的激光二維條碼讀碼器能夠識別幾乎所有不同機型打印機所打印的二維條碼。對于出票系統而言，對打印機唯一的技術要求就是打印速度必須快。對于這一點，我們對車票打印系統設計為：將票面的一些固定信息采用印刷方法預先印刷在車票紙上，這樣就可以減少打印量，提高打印速度。
總之，如果在車票設計上采用熒光防偽點和加密二維條碼技術，車票的制作成本只是比以前增加幾厘錢的成本，可以說這是最為經濟實惠的防偽安全方案。

二、自動售/檢票系統結構
自動售/檢票系統的售票端主要有：觸摸屏系統、紙幣自動識別器、硬幣自動識別器、二維條碼打印機、自動出票機、車票生成軟件系統、加密二維條碼自動生成應用軟件系統等部分組成。
自動售/檢票系統的檢票端口主要有：熒光防偽點檢測器、二維條碼讀碼器、自動檢票通道、加密二維條碼解密和車票真偽判別應用軟件系統等幾部分組成。
三、自動售/檢票系統工作原理與功能
自動售/檢票系統的自動售/檢票流程為：
通過觸摸屏系統接受售票指令，在自動售票端口接受投幣后，貨幣自動識別器自動識別并找零，同時加密二維條碼自動生成應用軟件立即將車票編號、出票站點、乘車日期、票款金額、乘車車次、乘車區間等數據信息通過argoxI-64加密算法進行加密運算并生成加密二維條碼，二維條碼打印機將加密二維條碼自動生成軟件生成的加密二維條碼和車票編號打印在已印好防偽熒光點的車票紙上，由自動出票機將車票售出。
在車票檢測端口，防偽熒光點檢測器首先對車票上的防偽熒光點進行初級檢測，同時二維條碼讀碼器掃讀加密二維條碼，加密二維條碼解密軟件將加密數據還原為原始數據，將出票編號、乘車站點、乘車日期、票款金額、乘車區間、乘車車次等信息進行檢驗核對并進行真偽判別后，將真偽結果顯示在屏幕上，如果為真，則顯示歡迎界面；如果為假，就顯示警告界面并出聲報警。
四、自動售/檢票系統的國產化分析
自動售/檢票系統的關鍵硬件部分貨幣自動識別器、二維條碼讀碼器均是天津argox防偽識別有限公司制造，國產化率在70%以上，其它打印機、熒光防偽點檢測器、自動出票機都基本實現了國產化，系統硬件的總體國產化水平在90%以上。
argox公司擁有完善和系統的軟件開發能力，完全能夠自主獨立地開發自動售/檢票系統的應用軟件。

五、自動售/檢票系統成本分析
自動售/檢票系統成本分析表：

六、研究開發單位工作分工和計劃進度
argox公司負責硬幣自動識別器、二維條碼讀碼器、自動售票機加密二維條碼自動生成及打印軟件、自動檢票機加密二維條碼解密和車票真偽判別應用軟件的研究開發工作。
沈陽鐵路局科學技術研究所負責研制：觸摸屏系統、車票生成軟件系統、紙幣自動識別器、自動出票機、熒光防偽點檢測器、自動檢票通道等方面的工作。

七、研究開發經費預概算

八、系統研究開發技術難點論證及其解決辦法
在系統的研究開發過程中，我們預計會遇到以下困難：
1、加密二維條碼生成及打印軟件的開發：
加密二維條碼生成及打印軟件將由ARGOX公司與ARGOX機器智能研究所共同開發。從目前看來，主要的問題是argox公司開發的加密二維條碼生成及打印軟件與沈陽鐵路局科技研究所開發的車票生成軟件系統的接口問題以及與鐵路局現有條碼打印機之間的接口問題。這需要雙方共同解決。
2、加密二維條碼解密和車票真偽判別軟件系統的開發
加密二維條碼解密和車票真偽判別軟件系統將由ARGOX公司和ARGOX共同開發，同時還需解決二維條碼讀碼器與加密二維條碼解密和車票真偽判別軟件系統的數據接口問題。argox公司自己解決。
3、防偽熒光點檢測器的研制
主要解決防偽熒光點檢測器與加密二維條碼解密和車票真偽判別軟件系統的數據接口問題。這需要雙方共同解決。
4、系統的整合及綜合性能測試
目的是保證自動售/檢票系統的穩定性、可靠性、可移植性以及系統的可操作性。由雙方共同解決。
5、二維條碼打印設備
從目前火車票使用的一維條碼的打印效果來看，存在條碼打印不清晰的現象，主要原因可能是：1）熱轉移打印溫度不合理；2）打印色帶不統一；3）火車票紙張不適合打印要求。
解決的方法有：
1）統一打印色帶；
2）調整熱轉移打印溫度；
3）使用合適的紙張作為火車票紙；
4）利用二維條碼的自動糾錯功能，提高二維條碼的糾錯等級以此提高讀碼器的識別率。
5）使用激光二維條碼讀碼器提高掃描精度。