智能語音技術在城市軌道交通自動售檢票系統中的應用

陳澤

摘要 智能語音技術作為人機交互的實現形式，廣泛應用在社會生產生活的各個領域。近十年來我國城市軌道交通行業迎來了最快發展的階段，智能語音技術也應用到了城市軌道交通自動售檢票系統購票終端、多功能客服等子系統的建設中。文章結合智能語音技術的應用環境，分析了該技術在城市軌道交通自動售檢票系統中的應用現狀及發展前景，為自動售檢票系統的建設與發展起到促進作用。

關鍵詞 智能語音技術;城市軌道交通;自動售檢票系統;人機交互

中圖分類號 U29-39 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）05-0016-03

0 引言

智能語音技術是機器獲取人類語言信息的技術，通過該技術可以實現人機交互。一方面，智能語音技術可在不同場景內進行語言的錄入，實現人對機器控制的多樣化、高效化。另一方面，可實現機器的即興口語和自然對話以及多種語種的同聲翻譯。

1 智能語音技術概況

智能語音技術，是人類實現人機交互的重要手段，在各行業中有著較為廣泛的應用，該技術主要包括自動語音識別技術（ASR）和語音合成技術（TTS）。

1.1 自動語音識別技術

自動語音識別技術：ASR，即Automatic Speech Recognition，可實現將人類語言的聲音信號，通過設備拾音、信號處理轉化為計算機識別的文本文件，用于各種計算機軟件的數據處理。

1.2 語音合成技術

語音合成技術：TTS，即Text To Speech，通過計算機專用軟件和預置語音庫數據庫，可將任意機器內文字用標準流暢的語言，通過音頻輸出設備朗讀出來。

智能語音技術結合了聲學、數字與模擬電路學、語言學、計算機科學等學科，實現了實時的語音輸入輸出，它與當今前沿的AI技術相結合，實現了不同應用場景下的人機交互，并從不同程度上替代了手動錄入信息及顯示屏上的文字輸出，極大提高了工作、生產效率及人機交互多樣性。

2 智能語音技術的應用

21世紀被稱作是IT時代，隨著集成電路技術飛速發展，芯片算力不斷提升，AI智能、物聯網、云計算已成為科技發展的重要方向，與此同時，智能語音技術也不斷推陳出新，支持方言輸入、俗語、多國語言兼容等功能。智能語音技術廣泛應用在移動設備、智慧交通、智能家居、機械制造等領域[1]。

2.1 移動設備

移動設備：移動設備是最早具有智能語音技術實現場景的終端設備，通過設備自身具備的音頻輸入輸出模組，讓用戶通過語音喚醒、即時對話，實現了用戶通過口語對移動電話、個人計算機等設備內各程序軟件的操作及控制。該技術領域技術較為成熟且應用較為廣泛的產品有蘋果公司的Siri及微軟的Cortana，都滿足了以觸發式語音人機交互為核心的用戶體驗。

2.2 信息處理

智能語音技術被廣泛應用到國際會議現場、政商文體新聞報道等領域。通過智能語音設備進行實時的文字錄入，可實現多語言機器翻譯、新聞實時播報等功能。

2.3 智能客服

智能客服中的智能語音技術可分為線上與線下兩類[2]。隨著智能語音技術的日益成熟，已有大量物流、金融、保險、通信運營商等消費型企業上線智能語音客服，并在消費查詢、業務辦理、問題處理等部分基礎業務中替代了人工客服;在大型商超或是機場車站中，帶有智能語音功能的客服終端可提供方便快捷的地圖索引、消費指南、實時的交通與天氣信息。

智能語音客服的優勢主要有3個方面：

（1）企業客服實現流程標準化，減少人的情感波動對問題處理的干擾;

（2）人機交互過程中信息的錄入準確且高效，大大提高了客服接待的效率;

（3）企業人工成本及管理運維成本大大降低。

3 智能語音技術在城市軌道交通自動售檢票系統的應用

在城市軌道交通建設中，智能語音技術用于自動售檢票系統，當乘客因為對乘車城市不熟悉或是因為當地軌道交通線路復雜而導致無法確認目的地站點時，帶有智能語音功能的自動售票機可通過乘客語音輸入的目的地信息，為乘客進行后臺地圖模糊查詢。北京、廣州、南京、合肥、石家莊等城市先后將帶有語音輔助購票功能的自動售票終端引入了地鐵工程建設中。

在車站多功能客服終端上，可通過智能語音功能進行儲值票充值、站點信息查詢、更新票卡信息、遠程客服連線等功能。多動能客服終端通過預置的對話情景引導乘客進行一系列票卡服務。

3.1 帶有智能語音功能的自動售票終端

帶有智能語音功能的自動售票終端是在傳統TVM終端設備上加裝智能語音模塊、路由或通信模塊，通過城市軌道交通專用數據傳輸連接云服務器進行后臺數據處理，并以原路徑回傳至售票終端，實現人機語音交互購票。智能語音售票終端連接見圖1。

該智能語音售票終端主要由5部分組成：

（1）自動售票機，包括3合1、4合1自動售票機。

自動售票機是軌道交通系統票務系統的核心設備終端，終端設備上的智能語音模組以串口通信或網線連接，此類售票終端配備了運行內存和存儲空間較大的工控機（控制單元）用于軟件的二次開發。

（2）智能語音模組，包括拾音麥克風、定位攝像頭、音頻信號處理單元。

1）拾音麥克風為多麥克風組合陣列，見圖2，安裝位置一般在TVM運營狀態顯示屏與乘客用觸摸屏之間，位置大致與成年人面部位置相平，可更準確地收集乘客語音信息。帶有智能語音模組的售票終端見圖3。

2）定位攝像頭，該設備可在售票終端前站立的多個乘客當中準確選中正在進行購票操作的乘客，根據攝像頭對乘客口型的捕捉，乘客的語音會被標記為需要處理的音頻信號。

3）音頻信號處理單元主要具有聲音信號降噪處理、數字模擬信號轉換、數據發送接收、數據解碼的功能。麥克風收集的大量環境音頻信號后，該設備主要處理被標記的購票者的聲音信號。信號處理過程見圖4。

（3）專用數據傳輸網絡。軌道交通工程中一般配有該工程專用的傳輸網絡，網絡中須配置固定帶寬用于智能語音購票業務。

（4）網關，包括有線路由、無線路由、4G或5G通信模塊等。有線路由、無線路由多用于語音模組數據的發送與接收，須設有專用傳出網絡;若項目未配置專用傳輸網絡帶寬或工程為舊改項目，可選用4G或5G通信模塊作為數據傳輸方式。

（5）云服務器。云服務器一般分為公有云（Pulic Cloud）和私有云（Private Cloud），根據城市實際售票量和網絡安全等因素進行配置。

公有云可通過Internet使用，服務器架設在服務商的數據中心，成本較低。智能語音服務結合在線地圖服務，為用戶提供操作系統、虛擬化技術及資源管理，滿足了軌道交通自動售檢票系統的運營需求。

私有云為單一工程建設，因此對數據、安全性和運行穩定性有最有效的控制。越來越多城市將私有云建設納入新的軌道交通建設規劃中。如果該城市軌道交通擁有基礎設施，就可以在原有設備上部署私有云相應的軟硬件。私有云可部署在企業數據中心的防火墻內，也可以將它們部署在安全主機托管場所。架設私有云需要較大投資，工程需要擁有專用的數據中心與通信鏈路及專業的云端運維團隊。常見的云數據中心形式見圖5。自動售檢票系統中的智能語音技術主要調用了云端數據中的模糊搜索、地圖導引功能。

具備智能語音功能的售票終端，可實現全語音人機交互購票，購票界面見圖6。語音購票主要分為以下幾步：

（1）選擇售票終端上的語音購票功能?？赏ㄟ^屏幕按鈕或是特定句式的喚醒語音來激活智能語音模組。

（2）根據系統提示，在售票終端拾音區域說出目標站點或是目的地，智能語音功能會根據后臺云處理為乘客提供最合適的站點。

（3）乘客需要確認訂單信息，在屏幕上選擇購票張數后，點擊確認按鍵。

（4）乘客需要選擇支付方式，使用手機掃碼或使用現金完成購票支付。

3.2 帶有智能語音功能的多功能客服終端

在一些城市，智能語音技術在幫助乘客購票外，還通過自動售檢票系統的多功能客服終端，實現了語音問詢功能。多功能客服終端是城市軌道交通自動售檢票系統中專門設置在車站付費區，用于乘客自主處理票務事項的終端設備，安裝位置一般設置在付費區出站檢票閘機附近。多功能客服終端可向乘客提供儲值卡查詢、乘車歷史查詢、車票異常處理、行政事務處理等業務。常見的票卡問題有以下兩方面：

（1）超乘，乘客所持有單程票需要在購票車站使用并允許在票價內乘車區間出站，如果乘客超程，需補交實際車費。

（2）超時，為方便城市軌道交通線路管理，減少各類情況下地鐵線路乘客滯留不出站的情況，乘客一般須在持票過閘進入地鐵線路付費區后兩小時內出閘。

乘客可根據實際情況在多功能客服上進行車費補交。帶有智能語音功能的客服終端在火車站、機場、換乘車站等客流較大的車站可代替車務人員處理大量票卡問題。同時多功能客服終端也設置了人工服務，在客服終端系統無法處理乘客票務問題時，可通過語音遠程連接客服中心人員進行問題處理。

4 智能語音技術的應用前景

智能語音購票通過模糊輸入，AI自動推送可選站點，可最快推送最優乘車路線，乘客選票時間從平均34 s下降到15 s，可大大提升購票效率，帶有智能語音技術的自動售檢票系統對城市軌道交通系統緩解日?？土鞲叻寮肮澕偃沾罂土髌鸬搅藦娪辛Υ龠M作用。同時，語音購票功能通過AI智能人機交互，使乘客操作購票終端的過程變得簡便，語音索引支付方式，使支付更加便捷[3]。

隨著國家“十四五”規劃的發布，智慧交通、云計算、電子支付依然是技術進步和發展的重要內容。城市軌道交通作為城市公共交通的組成部分，尤其在人口密集的

大型城市，密集的城市軌道交通網絡對緩解市區交通壓力，帶動城市各區域均衡發展，對市民的便捷出行、綠色出行起到至關重要的作用。在后續軌道交通項目建設中，云計算、智能語音技術、人臉識別技術、智慧車站、智慧運維、無感過閘的概念也將引入城市軌道交通自動售檢票系統的建設中。

5 結語

智能語音技術自提出至今已有數十年，技術發展初期，該技術僅被應用在文字錄入的工作中。隨著AI智能、軟件技術、計算機硬件技術的不斷進步與創新，智能語音技術與電子支付、云服務、智能客服終端深度融合，進一步提高技術可靠性及準確率，為城市軌道交通自動售檢票系統的不斷優化升級提供便利。

參考文獻

[1]董明明， 王中堂. 城市軌道交通智能客服中心多服務應用與拓展研究[J]. 現代信息科技，2020（19）： 112-115.

[2]艾文偉. 智能語音技術在城市軌道交通客運服務中的應用[J]. 城市軌道交通研究， 2021（3）： 152-157.

[3]景亮， 趙程， 劉平. 人臉識別技術在城市軌道交通自動售檢票系統中的應用及探討[J]. 上海建設科技， 2021（2）： 24-26.