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南京地铁一号线自动售票机硬币处理模块保护装置的实现

摘要：一号线自动售票机于2005年投入使用以来，已经经历了8年。随着

使用年限的不断增加，一号线自动售票机的故障率也呈现小幅增加的趋势，加之

一号线自动售票机已经停产，维修备件购买困难，更加剧了设备维保部门的维修

压力。为了确保设备能够稳定运行的同时不断提升设备可靠度，南京地铁针对自

动售票机的前三类故障进行了分析和研究。本文主要针对自动售票机硬币模块的

故障现象，研究设备故障的原因及解决方案，确保自动售票机的故障在可控范围

之内。

关键词：自动售检票系统；自动售票机；硬币处理模块；自我保护。

一、引言

一号线自动售票机经常使用的运动部件故障高发，经过数据统计：纸币模块、

硬币模块，车票发售模块和安全控制模块的故障总和占据了自动售票机全年故障

总数的80%以上，严重影响了设备可靠性和对乘客的服务质量。纸币模块在自动

售票机中发生故障次数最多的设备模块，但通过对纸币模块内部研究发现：由于

纸币模块相对集成度较高，且辨识纸币真伪和面值的技术相对较为复杂，从硬件

上降低纸币模块的故障可行性不高。而硬币处理模块开放性较高，所以如何从硬

件上降低硬币处理模块的故障发生的次数成为了本文研究的重点。

二、自动售票机硬币处理模块介绍

硬币处理单元是自动售票机硬件部分中除纸币处理模块外最为复杂的一个

单元，它包括了循环找零功能、补充找零功能、清币及硬币回收功能。在一号线

自动售票机硬币处理模块中，硬币找零和硬币识别采用了一体化的设计方法，目

的是为了提高处理速度和优化硬币单元的结构。它的主要结构有以下的工作方

式：所谓循环找零功能是硬币处理单元的一个重要设计，它可以使用乘客投入的

硬币来补充用于找零的找零机构，而补充找零功能则需要人工添加硬币，通常是

在循环找零机构内的找零硬币不足时使用。当循环找零机构已满时，乘客投入的

硬币将通过硬币回收机构回收到硬币钱箱中。当运营结束时，可以使用清币机构

将循环找零机构（也可能包括补充找零机构）中保存的硬币清空，被清出的硬币

将被硬币回收机构回收到硬币钱箱中，以便车站管理人员进行清点。这些清空的

工作是可选的，为了保证第二天营运中循环找零机构中有足够多的硬币用于找

零，通常情况下清空工作是不去完成的。

自动售票机的硬币处理单元主要包括了以下几个模块：硬币投入部分（附有

快门板的插槽及感测原件），钱币验证单元，钱币暂存器，钱币循环找零器，硬

币盒，2个补充硬币找零钱箱。硬币投入部分在整个硬币处理单元的最上部，主

要负责感应和判断硬币的投入和数量，并通过硬币滑入通道来到达硬币验证单

元。硬币验证单元又称硬币的验币器（Coinaccept）它的主要功能是通过检查硬

币的材质和硬币的大小来检测硬币的真伪和面值。通过硬币验证单元检查的硬币

会向下落入硬币循环找零器或者钱箱。在硬币验币器的下面是硬币循环找零单

元，它是由4个硬币循环鼓（Recyclingdrums，简称硬币鼓）组成的。在硬币鼓

的下面是钱币暂存器单元（Escrow），它控制整个硬币处理单元的协调动作。同

时，它通过计算判断在暂存器中的硬币是退还给乘客还是落入硬币钱箱。最后一

部分是硬币钱箱（Coinbox），它用来存放硬币。

三、自动售票机硬币处理模块的工作流程及故障分析

1、工作流程分析

硬币处理单元的主要工作可以分为两类：硬币接受和找零。接受硬币的工作

流程图和找零的工作流程图如下：

YES

YES

NO

从流程图可以看出不管在硬币处理单元是工作在硬币接受状态还是找零状

态，其首先考虑的是将硬币鼓中的硬币进行处置。在硬币接受的过程中，硬币处

理单元会检查硬币鼓当前的存量情况，当硬币鼓有空间存储硬币时，暂存器会控

制硬币处理单元将接收到的硬币优先存放入硬币鼓中用于循环找零，当硬币鼓不

能在容纳硬币时，硬币才会落入硬币处理单元最下方的硬币钱箱中。在找零的过

程中，硬币处理单元也会检查硬币鼓当前的存量情况，当硬币鼓中的硬币存量能

满足本次找零任务的时候，则硬币处理单元会优先从硬币鼓中推出硬币找给乘

客。这样的两个工作流程就体现了循环找零的特点：将乘客投入的硬币优先找给

乘客，减少使用补充找零机构的工作次数，降低了人工补充硬币找零钱箱的工作

量。不但节约了时间，还降低了补充找零机构出故障的频率。

2、硬币处理模块故障分析

通过对现场故障数据的统计，硬币鼓作为硬币处理模块中的重要存储部分是