梁 笛

（廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東廣州 510010）

自動(dòng)售檢票（AFC）系統(tǒng)是軌道交通的關(guān)鍵組成部分，操作員可通過(guò)AFC系統(tǒng)監(jiān)控軌道交通網(wǎng)絡(luò)上的乘客流量，管理乘客的費(fèi)用收取、記錄現(xiàn)金和票卡在AFC系統(tǒng)處理過(guò)程各個(gè)階段的使用情況、簡(jiǎn)單而高效地完成乘客與AFC系統(tǒng)之間的互動(dòng)操作。

目前國(guó)內(nèi)外城市軌道交通已建和在建線路的AFC系統(tǒng)都是按照“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、擴(kuò)充靈活、經(jīng)濟(jì)合理、管理方便”的原則設(shè)計(jì)，基于此原則構(gòu)建的五層架構(gòu)AFC系統(tǒng)能滿足線網(wǎng)AFC網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)管理的需要，五層架構(gòu)AFC系統(tǒng)是：第一層：軌道交通清分管理中心；第二層：線路中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；第三層：車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；第四層：車站終端設(shè)備；第五層：車票[1-2]。車票是乘客與AFC系統(tǒng)之間的媒介，車票的合理選型對(duì)整個(gè)軌道交通線網(wǎng)AFC系統(tǒng)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)都起著非常重要的作用。

1 車票媒介選型分析

車票的有效性是通過(guò)車票媒介攜帶的信息識(shí)別的。識(shí)別方式可以是人工視讀識(shí)別，也可以是自動(dòng)識(shí)別。人工識(shí)別是通過(guò)人的眼睛獲取車票的可視信息，確定車票的有效性。自動(dòng)識(shí)別是通過(guò)識(shí)別裝置和被識(shí)別物之間的信息交互，自動(dòng)地獲取被識(shí)別物的相關(guān)信息，并提供給計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)完成相關(guān)處理的一種技術(shù)。

目前常見(jiàn)的車票媒介有三種：紙質(zhì)、磁卡和智能卡（又名IC卡、smart card或integrated circuit card，本文中稱之為IC卡[3]）。

紙質(zhì)車票分為普通車票和條形碼車票，不同的售檢票方式需要的車票媒介是不同的，目前國(guó)內(nèi)城市軌道交通基本都采用自動(dòng)售檢票方式，紙質(zhì)車票中的普通車票是不能進(jìn)行機(jī)器識(shí)別的，因此一般不予以考慮。條形碼技術(shù)雖然有數(shù)據(jù)輸入快速、可靠，可機(jī)器識(shí)別且識(shí)別設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)和使用靈活等優(yōu)點(diǎn)，但由于條形碼紙票只能在購(gòu)票時(shí)記錄站名和發(fā)售時(shí)間，無(wú)法記錄進(jìn)站時(shí)間和檢票機(jī)編號(hào)等即時(shí)統(tǒng)計(jì)信息，對(duì)計(jì)時(shí)制管理等管理模式會(huì)產(chǎn)生影響，由于目前國(guó)內(nèi)城市軌道交通普遍將計(jì)時(shí)制納入自身的票價(jià)結(jié)構(gòu)中[4]，因此不建議采用條形碼印刷票[3]。

AFC系統(tǒng)在世界軌道交通系統(tǒng)中應(yīng)用非常普遍，封閉式的AFC系統(tǒng)在20世紀(jì)70年代到80年代均以磁卡作為信息載體。磁卡車票雖然技術(shù)比較成熟，但存在磁卡信息存儲(chǔ)容量小、安全保密性差、車票傳輸機(jī)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)昂貴、故障率和維修費(fèi)用高等缺點(diǎn)。

非接觸式IC卡是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新一代技術(shù)。非接觸式IC卡不再以磁介質(zhì)作為信息載體，而是由微型處理集成電路芯片經(jīng)封裝制成。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展、芯片成本的降低、制作工藝的成熟、成品率的提高、多應(yīng)用的需求，非接觸式IC卡將逐步取代磁卡。

非接觸式IC卡與磁卡從技術(shù)上相比，主要優(yōu)點(diǎn)為：信息存儲(chǔ)量大，為以后多應(yīng)用的發(fā)展帶來(lái)了好處；信息安全性高，有完善的密鑰體系，最大程度地保證了運(yùn)營(yíng)商的利益；非接觸式讀寫(xiě)，不需要復(fù)雜的車票傳輸機(jī)構(gòu)，設(shè)備可靠性也大大提高，同時(shí)減少了設(shè)備維護(hù)的工作量，降低了維護(hù)成本；讀寫(xiě)失效率低，設(shè)備通過(guò)能力高，降低了設(shè)備購(gòu)置成本；車票壽命高，不需要頻繁更換車票，較好地降低了運(yùn)營(yíng)成本；抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。相關(guān)比較見(jiàn)表1[3]。

非接觸式IC卡與接觸式IC卡比較，有可靠性高、操作方便、防沖突、加密性能好、適用于多種應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)[3，5]。

綜上所述，建議AFC系統(tǒng)采用非接觸式IC卡作為城市軌道交通AFC系統(tǒng)的車票媒介。

2 票卡制式選型分析

非接觸IC卡的選型在各個(gè)城市的軌道交通和其他公共交通行業(yè)都是一個(gè)關(guān)鍵性的問(wèn)題，因?yàn)槠渖婕暗焦こ痰耐顿Y、服務(wù)質(zhì)量、運(yùn)營(yíng)成本和將來(lái)的擴(kuò)展。目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織頒布的標(biāo)準(zhǔn)為ISO/IEC14443-TYPE A和ISO/IEC14443-TYPE B。另外還有很多廠家的產(chǎn)品未納入ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)，其中最具代表性的為SONY公司產(chǎn)品，其在香港、新加坡等地的軌道交通得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)得到了市場(chǎng)的普遍認(rèn)可，業(yè)內(nèi)俗稱“C標(biāo)準(zhǔn)”。

表1 磁卡與非接觸IC卡優(yōu)缺點(diǎn)比較

表2 各種票卡比較表

以上非接觸IC卡類型中，Sony FeliCa的數(shù)據(jù)傳輸速度高、讀寫(xiě)速度快，非常適合城市軌道交通這種大客流的應(yīng)用，但其芯片供貨廠家就只有SONY一家，卡供貨商也不過(guò)2家，很難形成良好的競(jìng)爭(zhēng)形式和獲得更高的性價(jià)比，這對(duì)將來(lái)的運(yùn)營(yíng)有一定的潛在風(fēng)險(xiǎn)，因此建議慎重使用。

TYPE A型卡與TYPE B型卡從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，互有優(yōu)缺點(diǎn)，TYPE A型卡的抗干擾能力和讀寫(xiě)速度要優(yōu)于TYPE B型卡；從供貨廠家來(lái)說(shuō)，TYPE A型卡有著眾多的供貨廠家，可以形成良好的競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)，以獲得更高的性價(jià)比；從兼容性角度來(lái)說(shuō)，TYPE A型卡要優(yōu)于TYPE B型卡，更高的兼容性對(duì)將來(lái)的運(yùn)營(yíng)是有好處的；從單程票的角度來(lái)說(shuō)，TYPE A型卡和TYPE B型卡都有適用于單程票的卡種（前者為Ultra-Light，后者為ASK的CTS），但是TYPE A型卡的選擇余地較大，有卡式封裝和TOKEN封裝，而TYPE B型卡目前應(yīng)用的為紙質(zhì)封裝；從目前國(guó)內(nèi)軌道交通需求量來(lái)說(shuō)，TYPE A型卡要大于TYPE B型卡。

3 票卡類型選型

城市軌道交通中非接觸式IC卡目前使用最多的就是邏輯加密卡與CPU卡，它們的主要區(qū)別在于以下方面。

（1）技術(shù)方面（非接觸式IC卡）

邏輯加密卡又叫存儲(chǔ)卡，卡內(nèi)的集成電路具有加密邏輯和EEPROM（電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器）。

CPU卡又叫智能卡，卡內(nèi)的集成電路包括中央處理器（CPU）、EEPROM、隨機(jī)存儲(chǔ)器(ROM)、以及固化在只讀存儲(chǔ)器（ROM）中的片內(nèi)操作系統(tǒng)(COS)，有的卡內(nèi)芯片還集成了加密運(yùn)算協(xié)處理器以提高安全性和工作速度，使其技術(shù)指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于邏輯加密卡。CPU卡由于具有微處理功能，使得在交易速度以及數(shù)據(jù)干擾方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于邏輯加密卡，且允許多張卡片同時(shí)操作，具有防沖突機(jī)制。

兩者在技術(shù)方面的最大區(qū)別在于：CPU卡是一種具有微處理芯片的IC卡，可執(zhí)行加密運(yùn)算和其他操作，存儲(chǔ)容量較大，能應(yīng)用于不同的系統(tǒng)；邏輯加密卡是一種單一的存儲(chǔ)卡，主要特點(diǎn)是內(nèi)部有只讀存儲(chǔ)器，但存儲(chǔ)容量較CPU卡小，使其在用途方面沒(méi)有擴(kuò)展性。

（2）安全方面（非接觸式IC卡）

邏輯加密卡是具有防止對(duì)卡中信息隨意改寫(xiě)功能的存儲(chǔ)IC卡，當(dāng)對(duì)加密卡進(jìn)行操作時(shí)必須首先核對(duì)卡中密碼，只有核對(duì)正確，卡中送出一串正確的應(yīng)答信號(hào)時(shí)，才能對(duì)卡進(jìn)行正確的操作，但由于只進(jìn)行一次認(rèn)證，且無(wú)其他的安全保護(hù)措施，容易導(dǎo)致密碼的泄露和偽卡的產(chǎn)生，其安全性能很低。

CPU卡中有微處理機(jī)和IC卡操作系統(tǒng)（COS），當(dāng)CPU卡進(jìn)行操作時(shí)，可進(jìn)行加密和解密算法（算法和密碼都不易破解），用戶和IC卡系統(tǒng)之間需要進(jìn)行多次的相互密碼認(rèn)證（且速度極快），提高了系統(tǒng)的安全性能，對(duì)于防止偽卡的產(chǎn)生有很好的效果。

綜上所述，對(duì)于邏輯加密卡和CPU卡來(lái)說(shuō)，CPU卡不僅具有邏輯加密卡的所有功能，更具有邏輯加密卡所不具備的高安全性、靈活性以及支持與應(yīng)用擴(kuò)展等優(yōu)良性能，也是今后IC卡發(fā)展的主要趨勢(shì)和方向。

從降低系統(tǒng)建設(shè)的復(fù)雜程度和提高設(shè)備通過(guò)能力的角度考慮[4]，建議車票采用TYPE A型卡，并可考慮采用CPU卡。另外，考慮到區(qū)域城市的互聯(lián)互通及系統(tǒng)的適應(yīng)性，可建議讀寫(xiě)器兼容TYPE B、Sony FeliCa型卡。

4 單程票封裝形式選型分析

單程票的封裝型式往往決定了整個(gè)城市軌道交通單程票方案和車票處理機(jī)構(gòu)的型式，影響范圍廣且久遠(yuǎn)。目前普遍采用的封裝樣式主要有：卡式封裝、籌碼式（TOKEN）封裝；封裝的材質(zhì)主要有PVC、PET等。

目前，單程票普遍采用的封裝型式主要有PVC或PET卡式封裝、TOKEN封裝和紙質(zhì)封裝。紙質(zhì)封裝投資成本較低，主要應(yīng)用于歐洲，但其壽命較短、運(yùn)營(yíng)成本較高，不適合我國(guó)國(guó)情。

卡式封裝和TOKEN封裝在我國(guó)都有所應(yīng)用。采用TOKEN封裝的有廣州、深圳、南京、武漢、長(zhǎng)沙等城市；采用卡式封裝的有上海、大連、重慶、杭州等城市。[6]

TOKEN式單程票和標(biāo)準(zhǔn)卡式單程票比較如表3、表4所示。

通過(guò)以上比較，TOKEN式單程票的優(yōu)點(diǎn)是：壽命長(zhǎng)；相應(yīng)設(shè)備機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單；維護(hù)成本低等。缺點(diǎn)是：容易丟失；在廣告增值業(yè)務(wù)方面，籌碼式單程票票面印刷面積小，其廣告增值業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)較一般。

標(biāo)準(zhǔn)卡式單程票的優(yōu)點(diǎn)是：不易丟失；便于軌道交通運(yùn)營(yíng)的廣告增值業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)。缺點(diǎn)是車票本身的保護(hù)問(wèn)題：薄型IC卡內(nèi)的天線容易刮斷、擰斷，卡內(nèi)芯片也較容易破碎，另外，標(biāo)準(zhǔn)卡式單程票相應(yīng)的售檢票設(shè)備結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、不易于維護(hù)，價(jià)格高，整個(gè)系統(tǒng)造價(jià)較高。

表3 TOKEN式單程票和標(biāo)準(zhǔn)卡式單程票比較表

表4 TOKEN式單程票和標(biāo)準(zhǔn)卡式單程票設(shè)備比較表

基于上述對(duì)TOKEN式單程票和標(biāo)準(zhǔn)卡式單程票及其使用設(shè)備的比較，可結(jié)合不同城市城市交通定位及特點(diǎn)等各個(gè)方面的分析，對(duì)不同城市的單程票封裝形式給出不同建議。

以廣州為例，目前廣州市軌道交通AFC系統(tǒng)單程票采用籌碼型單程票，主要可歸納為以下原因。

廣州市地處中國(guó)大陸南部、廣東省中南部、珠江三角洲北緣。屬邊南亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候特點(diǎn)是氣溫高、降水多、霜日少、日照多、風(fēng)速小、雷暴頻繁。一方面乘客在持單程票乘車時(shí)較易因汗?jié)n污染車票表面，而由于卡式單程票對(duì)車票表面的清潔度要求較高，因此使用時(shí)產(chǎn)生一定的影響。

由于廣州氣候溫暖，無(wú)寒冬，因此乘客不會(huì)由于冬季帶厚型手套而產(chǎn)生持票困難的困擾，卡式單程票的易持有，不易丟失的優(yōu)點(diǎn)在東莞發(fā)揮不明顯。

由于廣州軌道交通線網(wǎng)客流較大，且廣州流動(dòng)人口較多，組成復(fù)雜，因此單程票使用量較大，而卡式單程票較易折損，會(huì)使車站運(yùn)營(yíng)人員的工作量加大，且運(yùn)營(yíng)成本亦會(huì)增大。

5 結(jié)論與建議

目前，國(guó)內(nèi)城市軌道交通已建和在建城市中，車票選型基本上都選擇了非接觸式IC卡作為車票媒介，但在票卡制式和票卡類型選型中卻不盡相同，在票卡制式和票卡類型選型中，應(yīng)對(duì)城市中既有“交通卡”或“市民卡”進(jìn)行調(diào)研分析，深入分析既有城市交通卡的制式和類型后，結(jié)合目前票卡發(fā)展方向，考慮周邊城市的票卡制式及類型的選型，從乘客使用方便及互聯(lián)互通的角度全方位、多角度的考慮票卡制式及類型的選型。最后，可結(jié)合城市人口組成、交通特征、氣候特征等因素考慮單純票的封裝形式，并應(yīng)注意在考慮單程票封裝形式的同時(shí)應(yīng)考慮周邊城市軌道交通的單程票封裝形式對(duì)自身的影響。

［1］GB 50157－2003.地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］GB/T20907-2007.城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)技術(shù)條件［S］.

［3］趙時(shí)旻.軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)［M］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2007.

［4］蔡順利.地鐵計(jì)程制票價(jià)方案研究［J］.城市軌道交通研究，1999（2）：48-52.

［5］魏曉東.城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)與技術(shù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2004.

［6］朱效潔.上海城市軌道交通的票價(jià)票制探討［J］.城市軌道交通研究，2003（4）：24-26.