智能發(fā)卡技術(shù)研究及其在城市軌道交通中的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

張林法

[摘要]簡述城市軌道交通AFC（自動售檢票）設(shè)備的核心技術(shù)之一“智能發(fā)卡技術(shù)”的創(chuàng)新技術(shù)研究狀況，及采用此技術(shù)的票卡發(fā)售模塊在北京地鐵1、2號線和八通線的應(yīng)用實例。

[關(guān)鍵詞]城市軌道交通 自動售檢票 AFC 智能發(fā)卡技術(shù) 票卡發(fā)售模塊

中圖分類號：TP2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0320016－01

一、前言

智能發(fā)卡技術(shù)是集信息化處理、機(jī)械自動、高精密傳輸、智能控制為一體的票卡處理技術(shù)，該技術(shù)主要適用于高密度、大批量、自動化發(fā)卡設(shè)備，是城市軌道交通售檢票系統(tǒng)（AFC，Automatic Fare Collectio

n自動售檢票）的核心和關(guān)鍵技術(shù)之一。研究此高新技術(shù)并實施產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，可提高整個軌道交通行業(yè)的尖端核心技術(shù)及服務(wù)管理水平，大大增強(qiáng)企業(yè)的核心技術(shù)競爭力，培養(yǎng)民族品牌，并為國家節(jié)省巨額外匯支出，促進(jìn)國內(nèi)軌道交通行業(yè)建設(shè)的發(fā)展。

隨著我國城市化建設(shè)步伐的加快，近十年來軌道交通呈現(xiàn)加速發(fā)展態(tài)勢，先后有接近30個城市展開了軌道交通研究和建設(shè)準(zhǔn)備。“十一五”計劃期間，中國城市交通投資將達(dá)8000億元人民幣，其中至少有2000億元將用于地鐵建設(shè)。尤其是北京地鐵1、2號線及八通線，由于是國內(nèi)最繁忙的地鐵線路，客流量極大，并且其作為奧運(yùn)工程之一的AFC設(shè)備產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用項目，成為目前國內(nèi)最大的AFC項目。

廣電運(yùn)通公司通過采用此刮卡式智能發(fā)卡技術(shù)，成功地實現(xiàn)了該技術(shù)在北京地鐵1、2號線及八通線項目中的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，承受了開通運(yùn)營期間繁重的客流量考驗，并通過實施奧運(yùn)保障順利地完成了08年北京奧運(yùn)會期間的地鐵正常運(yùn)營業(yè)務(wù)。

本文簡要介紹智能發(fā)卡技術(shù)的原理及在北京地鐵現(xiàn)場實施大批量產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的過程和經(jīng)驗。

二、智能發(fā)卡技術(shù)研究

（一）智能發(fā)卡技術(shù)原理

智能發(fā)卡技術(shù)的主要原理為雙通道智能兼容刮卡式發(fā)卡，即發(fā)卡時采用推送票卡側(cè)面的方式來進(jìn)行，并且僅采用一套發(fā)卡機(jī)構(gòu)即可實現(xiàn)多種票箱及票卡的兼容發(fā)售。通過獨(dú)創(chuàng)的兼容發(fā)卡技術(shù)，當(dāng)刮刀在發(fā)售A票箱的票卡時正常刮送，而刮送B票箱的票卡時，則利用刮刀控制票卡使得刮送過程不會誤刮A票箱的票卡，再配合凸輪的實時切換，可順利實現(xiàn)兼容發(fā)卡功能。

該技術(shù)主要包含票卡刮送、兼容刮卡、凸輪切換、高速發(fā)卡及票卡讀寫、大容量票箱、容錯技術(shù)等部分。主要技術(shù)研究領(lǐng)域包括：

1．創(chuàng)新性的智能刮刀自動刮卡技術(shù)研究；2．獨(dú)創(chuàng)的兼容發(fā)卡原理及智能控制技術(shù)研究；3．獨(dú)創(chuàng)的凸輪彈壓及切換技術(shù)研究；4．大容量票箱高速發(fā)卡技術(shù)研究；5．非接觸式IC卡讀寫技術(shù)研究。

（二）智能刮卡機(jī)構(gòu)

傳統(tǒng)的摩擦式發(fā)卡技術(shù)是通過摩擦輪摩擦票卡的表面來發(fā)卡，而智能刮卡技術(shù)與這種傳統(tǒng)技術(shù)的根本差別在于刮刀是通過推送票卡的側(cè)面來發(fā)出票卡。此項技術(shù)避免了摩擦式發(fā)卡技術(shù)發(fā)送票卡時所存在的產(chǎn)品性能隱患：

1．發(fā)卡摩擦輪對票卡表面造成長期磨損；2．設(shè)備處于長期工作環(huán)境下，摩擦輪表面會產(chǎn)生磨損及污染，粘附粉塵，發(fā)卡故障率增高；3. 票卡表面含有水、油、汗及飲料時，難以發(fā)送成功；4．需要定期更換皮帶，設(shè)備使用過程的后續(xù)維護(hù)費(fèi)用高昂。

智能刮卡機(jī)構(gòu)通過巧妙的設(shè)計，在后退時不會對票卡產(chǎn)生作用，而在向前刮送時則會自動調(diào)整刮刀狀態(tài)，將票卡刮送出去；對于不同票箱的票卡，則會選擇不同的刮卡姿態(tài)，做到嚴(yán)格按指令刮出指定位置的票卡。

刮卡機(jī)構(gòu)示意圖如下：

1．刮卡組件 2. 票卡

（三）雙通道兼容發(fā)卡技術(shù)

發(fā)卡通道采用雙通道兼容技術(shù)，實現(xiàn)了一套刮卡裝置在同一工作區(qū)域中往復(fù)運(yùn)動時，可以根據(jù)接收到的不同指令而精確、有效地控制任意一個或多個票箱內(nèi)的票卡，并準(zhǔn)確發(fā)送票卡到該項指令指定的位置。如圖2。

1．A票箱 2.B票箱3.雙通道

（四）凸輪彈壓及切換技術(shù)

在多票箱及多卡種兼容發(fā)卡時，通過凸輪下壓或釋放票卡而改變票

卡工作位置，與刮刀實現(xiàn)默契配合、實時切換。具體為刮刀需要刮送不同票箱的票卡時，利用凸輪下壓票卡可實現(xiàn)刮刀前進(jìn)時不會刮出當(dāng)前票箱的票，而當(dāng)刮刀到達(dá)指定的需要發(fā)卡的票箱上方時，才會刮出該票箱的票卡。這樣的組合可確保刮卡組件在發(fā)卡操作時準(zhǔn)確無誤，并提高自動發(fā)卡的成功率，降低人工維護(hù)的工作量，使設(shè)備的工作效率進(jìn)一步得到提高。

（五）大容量票箱高速發(fā)卡技術(shù)

該技術(shù)通過匹配票卡提升的彈力、控制精密度、保障關(guān)鍵部件耐磨性能，以及位移補(bǔ)償技術(shù)、滑塊插針技術(shù)、票箱限位及與刮卡單元接口技術(shù)、犬牙交錯式過渡等技術(shù)方法，使每個票箱容量達(dá)到1000張時還能夠高速、順利地發(fā)卡，解決了票箱容量少導(dǎo)致管理人員工作量大的問題，適應(yīng)地鐵持續(xù)大批量、高密度發(fā)卡的需求。

（六）非接觸式IC卡讀寫技術(shù)

可讀寫符合ISO14443 TYPE A/B標(biāo)準(zhǔn)的邏輯加密卡、非接觸CPU卡和雙界面CPU卡；可讀寫的TYPE A卡片型號有Mifare1 S50、Mifare1 S70、Mifare ULTRALIGHT、復(fù)旦FM11RF32，TYPE B卡片型號有AT88RF020、AT88RF080。

通過四種SIM認(rèn)證，解決了非接觸式IC卡在讀寫過程中的安全性問題。另外還實現(xiàn)了防沖突功能，即當(dāng)有兩張票卡

被誤發(fā)到讀寫區(qū)時，設(shè)備會自動報錯并回收票卡，避免發(fā)售錯誤。

三、智能發(fā)卡技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

（一）應(yīng)用環(huán)境

北京地鐵1號線、2號線及八通線的所有售票類設(shè)備，包含自動售票機(jī)（TVM）、票房補(bǔ)票機(jī)（BOM），配備票卡發(fā)售模塊共一千余臺，分布在三條線路的五十個地鐵站點中。

北京地鐵1、2號線是國內(nèi)目前最繁忙的線路，客流量極大，尤其是乘車高峰時段，站內(nèi)站外到處都擠滿了乘客。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，1、2號線及八通線AFC設(shè)備正式開通后的一月內(nèi)，三條線路的平均進(jìn)站人數(shù)分別為62.30萬、42.65萬和10萬余人，奧運(yùn)期間的客流量更是突破了歷史記錄。面對如此巨大的軌道交通壓力，產(chǎn)品性能必須始終保持在高速穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，才能保障客運(yùn)服務(wù)的順利進(jìn)行。

（二）應(yīng)用經(jīng)驗

為了保證設(shè)備能按時順利開通運(yùn)營，采取了以下的保障措施：

1．在設(shè)備安裝階段實施邊安裝邊調(diào)試的措施，并在設(shè)備正式開通前進(jìn)行大量的模擬測試，暴露存在的問題并立即采取應(yīng)對措施進(jìn)行現(xiàn)場解決，隨后進(jìn)行測試驗證。

2．對每臺設(shè)備填寫狀態(tài)記錄表，每項具體的技術(shù)指標(biāo)確認(rèn)正常后才交付運(yùn)營。

3．規(guī)范操作流程，對于操作要點形成文檔，重點宣貫及監(jiān)控執(zhí)行。

4．進(jìn)行大量的技術(shù)培訓(xùn)，培養(yǎng)技術(shù)能手以點帶面保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

5．開通試運(yùn)營階段配備較多的保障人員，確認(rèn)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定后再逐漸減少相關(guān)人員。

6．奧運(yùn)期間實行奧運(yùn)保障工程，保障客流運(yùn)送有序進(jìn)行。

四、結(jié)論

“智能發(fā)卡技術(shù)研究及在軌道交通中的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”項目通過采用創(chuàng)新性的智能發(fā)卡技術(shù)，利用高精密的刮卡機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)了大批量穩(wěn)定發(fā)售票卡的功能。目前共有一千多臺票卡發(fā)售模塊安裝到北京地鐵1、2號線及八通線，實現(xiàn)正常運(yùn)營服務(wù)，并經(jīng)受住了2008年北京奧運(yùn)會期間巨大客流壓力的考驗。