#702 1967 · Tateishi Electronics (Omron), Kintetsu, Hankyu, Osaka University · Railways / transportation
全世界自动检票闸门都先关后验、一遇高峰就堵死，这一个却默认放行、只对异常才落闸
问题
自动检票闸门先验证后放行、默认关闭，把高峰期的人流堵死
背景
到1960年代中期，日本通勤铁路的站台在高峰期挤得水泄不通，站员只能一张一张手动打孔，身后排起长龙。到1965年，全世界在用的自动验票机屈指可数——伦敦和芝加哥伊利诺斯中央铁路各有几台——它们只能核验单程简单票，验不了日本更常见的多程通勤月票，而且就算这些机器，一分钟也只能过15到20个人，远不够日本高峰期的流量。
此前造出来的每一道自动闸门都遵循同一个直觉设计：默认关闭，验到票或月票有效才打开。Omron 自己后来关于这道难题的专利文件里就白纸黑字记着这种设计的隐性代价：闸门一旦为一张无效票关上，通常要等站员手动把它重新打开，每次拒票都可能拖垮身后一整队人——也就是说，闸门关得越勤，整个系统的真实吞吐就越差，跟一个高峰期车站最需要的方向正好相反。
换别人会怎么做
在这之前的每一道自动闸门都守同一个直觉逻辑：默认关闭，验明票或月票有效才打开。那看起来是最安全、最顺理成章的设计——先拦下、验过了再放——但它有一笔隐性代价，后来关于这道难题的专利文件记得清清楚楚：闸门一关，通常要站员手动重开，所以每拒一次票都可能让身后一整条队动不了，闸门关得越勤，整个系统的真实吞吐就越差，把全世界最好的封闭式闸机也限死在每分钟15到20人。
他们看到了什么
大阪大学和 Omron 团队把「默认状态」到底是哪一道给倒了过来。如果高峰期的绝大多数乘客都持有效票，那让闸机停下来、把每个人都验一遍才放行，就是在为稀有情况——一张无效票——优化，而牺牲掉常见情况——一张有效票。把默认改成敞开，把落闸这个动作留给异常而不是常态，系统速度就不再取决于机器每张验票开闸有多快，而是取决于持票乘客能走多快了。
那一手
大阪大学、近铁、Omron（当时还叫立石电机）和阪急的联合团队把闸门的默认状态倒了个个儿。闸门不再守着关闭、直到验明票有效才开，而是默认敞开，只在极少数它识别到无效票、或有人走反方向的时候才落下闸门——落闸前先响警报，给乘客一个在闸门真正关上之前转身回头的机会。1967年3月，第一套商用闸机在阪急北千里站投入运行。
为什么管用
因为闸门在没有真出问题时始终敞开，持有效票的乘客永远不必停下等判——核验是在他走路的同时在后台完成的，闸门只在相对稀少的无效票或反向进入时，才需要落闸来响应，而且落闸前先响警报，让乘客有机会在闸门真关上之前自我纠正。这把闸门的活儿从「放进去之前人人先验一遍」变成了「抓到偶发的异常」，所以它才能以普通步速放行源源不断的乘客，而不是像此前的每一道封闭式设计那样走走停停、验验查查。
值了多少
因为默认状态对绝大多数持有效票的乘客不用停顿，闸门能以步行速度放行源源不断的人流，只为极少数异常个案打断一次——一举解决了早先封闭式闸机被卡死在每分钟15到20人的吞吐瓶颈。到1971年铺到十九座车站，这套默认放行的原理后来长成了日本全国通用的磁卡乃至接触式 IC 卡检票闸机。
什么时候会失灵
只有当无效尝试真是稀有的异常、而不是家常便饭时这套才行得通——在一个相当大比例的人都不持有效凭证的地方放一道默认敞开的闸门，系统还没反应过来，大多数人就都已经过去了，等于用吞吐换安全换错了方向。它还取决于落闸这一动作够快、够安全，能在不伤到旁边乘客的前提下真把人拦下，也取决于给一个本合法、只是被临时标记的个案——比如有人走反了方向——一个清楚的提示和一次改正的机会，而不是直接把人困在里面。
后来呢
大阪大学、近铁、Omron 和阪急团队1965-1971年的这项工作2007年被认定为 IEEE 里程碑，默认放开的闸机逻辑至今仍是日本自动检票闸机的基本工作原理，经过 JR 东日本1991年采用、2001年 Suica 交通 IC 卡铺开之后，也事实上成了全球的通用原理。
资料来源
- [1]US3606698A — Automatic ticket gateGoogle Patents / USPTO, 1971patents.google.com
- [2]Gateway to a New EraHighlighting Japan, Government of Japan, 2020gov-online.go.jp