触摸屏在AFC系统中的应用

触摸屏在AFC系统中的应用

李延华

广州地铁

摘要：本文通过引用触摸屏在一、二号线的发展和变迁来分析触摸屏技术在地铁AFC（AutomaticFareCollectionsystem）自动售检票系统中的应用，阐述触摸屏的原理以及优缺点。AFC系统里售票机人机交互界面由接电按钮式逐步演变为图形界面交互式，对乘客界面的提升和改善，从而提高AFC设备的运行效率和质量。

关键词：触摸屏技术；自动售票机；自动售检票系统

一、自动售票机人机界面变迁

1、1997~2002年，采用美国CUBIC公司按钮式交互磁卡自动售票机。

2、2002~2007年，摩托罗拉（台湾优联）红外对射定点触屏自动售票机。

3、2007~至今红外触摸屏。

4、随着地铁线路的逐步开通，除了红外触摸屏，采用声波触摸屏的产品逐步引进，并在2016年出现支持网络购票的云购票机。

二、广州地铁目前各线路自动售票机触屏技术应用情况。

在2002年前，磁卡AFC系统中，采用了按钮式人机交互系统的自动售票机外，其后均采用一体化触摸式屏幕。触摸屏技术也在不断发展和应用，它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备，它的出现，把人-机交互从以往的按钮方式迅速提升至图形屏幕交互方式。触摸屏使得购票更直观、方便，容纳更大量的信息，也更适合时代和潮流，因此，广州地铁的自动售票机目前采用的均为一体化触摸屏，按技术分类，又主要分为两类，其中一类为红外线触摸屏，一类为声波触摸屏，其中：

1、一号线、旧二、八号线、三号线、广佛线、APM线、七号线、六号线二期、四南线、八北线均采用红外线触摸屏。

2、四号线、新二、八号线、五号线、六号线、三北线采用声波触摸屏。

三、一体化触摸屏原理及分类。

一）触摸屏的基本原理

触摸屏的基本原理是，用手指或其他物体触摸安装在显示器前端的触摸屏时，所触摸的位置（以坐标形式）由触摸屏控制器检测，并通过接口（如RS-232串行口）送到CPU，从而确定输入的信息。

触摸屏系统一般包括触摸屏控制器（卡）和触摸检测装置两个部分。其中，触摸屏控制器（卡）的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行：触摸检测装置一般安装在显示器的前端，主要作用是检测用户的触摸位置，并传送给触摸屏控制卡。

二）触摸屏分类

一体化触摸屏按照其原理一般可以分为五类：电阻触摸屏、红外线触摸屏、电容式触摸屏、表面声波触摸屏和近场成像触摸屏。

1．电阻触摸屏

电阻触摸屏的屏体部分是一块与显示器表面相匹配的多层复合薄膜，由一层玻璃或有机玻璃作为基层，表面涂有一层透明的导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防刮的塑料层，它的内表面也涂有一层透明导电层，在两层导电层之间有许多细小（小于千分之一英寸）的透明隔离点把它们隔开绝缘。

电阻触摸屏共同的缺点是因为复合薄膜的外层采用塑胶材料，不知道的人太用力或使用锐器触摸可能划伤整个触摸屏而导致报废。不过，在限度之内，划伤只会伤及外导电层，外导电层的划伤对于五线电阻触摸屏来说没有关系，而对四线电阻触摸屏来说是致命的。

2．红外线触摸屏

红外线触摸屏安装简单，只需在显示器上加上光点距架框，无需在屏幕表面加上涂层或接驳控制器。光点距架框的四边排列了红外线发射管及接收管，在屏幕表面形成一个红外线网。用户以手指触摸屏幕某一点，便会挡住经过该位置的横竖两条红外线，电脑便可即时算出触摸点的位置。

红外线式触摸屏价格便宜、安装容易、能较好地感应轻微触摸与快速触摸。但是由于红外线式触摸屏依靠红外线感应动作，外界光线变化，如阳光、室内射灯等均会影响其准确度。

3．电容式触摸屏

电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜体层，再在导体层外上一块保护玻璃，双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器。

电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器，更有效地防止外在环境因素给触摸屏造成影响，就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍，电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置。电容触摸屏的透光率和清晰度优于四线电阻屏，当然还不能和表面声波屏和五线电阻屏相比。电容屏反光严重，而且存在色彩失真的问题和图像字符的模糊。当较大面积的手掌或手持的导体物靠近电容屏而不是触摸时就能引起电容屏的误动作，在潮湿的天气，这种情况尤为严重，手扶住显示器、手掌靠近显示器7厘米以内或身体靠近显示器15厘米以内就能引起电容屏的误动作。电容屏的另一个缺点用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为增加了更为绝缘的介质。电容屏更主要的缺点是漂移：当环境温度、湿度改变时，环境电场发生改变时，都会引起电容屏的漂移，造成不准确。

4．表面声波触摸屏

表面声波触摸屏的触摸屏部分可以是一块平面、球面或是柱面的玻璃平板，安装在CRT、LED、LCD或是等离子显示器屏幕的前面。这块玻璃平板只是一块纯粹的强化玻璃，区别于别类触摸屏技术是没有任何贴膜和覆盖层。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器。玻璃屏的四个周边则刻有45°角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。

表面声波触摸屏一个特点是抗暴，因为表面声波触摸屏的工作面是一层看不见、打不坏的声波能量，触摸屏的基层玻璃没有任何夹层和结构应力（表面声波触摸屏可以发展到直接做在CRT表面从而没有任何"屏幕"），因此非常抗暴力使用，适合公共场所。

表面声波第二个特点反应速度快，是所有触摸屏中反应速度最快的，使用时感觉很顺畅。

表面声波第三个特点是性能稳定，因为表面声波技术原理稳定，而表面声波触摸屏的控制器靠测量衰减时刻在时间轴上的位置来计算触摸位置，所以表面声波触摸屏非常稳定，精度也非常高。

表面声波触摸屏的第四个特点是控制卡能分辨出人手指，有多少在触摸。

表面声波触摸屏第五个特点是它具有第三轴Z轴，也就是压力轴响应，通过感知力可以设置一个模拟量值的开关了。

表面声波触摸屏的缺点是触摸屏表面的灰尘和水滴也阻挡表面声波的传递，虽然聪明的控制卡能分辨出来，但尘土积累到一定程度，信号也就衰减得非常厉害，此时表面声波触摸屏变得迟钝甚至不工作，因此，表面声波触摸屏一方面推出防尘型触摸屏，一方面建议定期清洁触摸屏。

5．近场成像触摸屏

近场成像（NFI，NearFieldImaging）触摸屏的传感机构是中间有一层透明金属氧化物导电涂层的两块层压玻璃。在导电涂层上施加一个交流信号，从而在屏幕表面形成一个静电场。当有手指（带不带手套均可）或其他导体接触到传感器的时候，静电场就会受到干扰。而与之配套的影像处理控制器可以探测到这个干扰信号及其位置并把相应的坐标参数传给操作系统。

近场成像触摸屏非常耐用，灵敏度很好，可以在要求非常苛刻的环境中使用，也比较适用于无人值守的公众场合，但其不足之处是价格比较贵。

四、一体化触摸屏故障点及选用注意事项。

随着一体化触摸屏推广和应用，屏幕后期的维护问题值得每个AFC维护技术员注意。除了电阻屏，电容屏和近场成像屏应用场景不适合地铁自动售票机，红外屏和声波屏都是不错的选择，这两种屏也各有优劣，目前这两种类型触摸屏在广州地铁均有大量应用，日常使用也能满足要求。跟据多年的使用和跟踪，一体化触摸屏故障点主要集中在以下几个方面：

1、显示屏幕老化、损坏。

2、背光模块损坏。

3、供电的升压、变压装置损坏。

4、发射、接收、控制模组损坏。

其中，前三种故障占据触摸屏整体故障的九成以上，所以在触摸屏选型的时候，务必注意选取高质量的屏幕，背光灯寿命指标也是一个值得关注的要点，各模块散热设计、寿命参数要求多加留意。