城市軌道交通自動售檢票系統車票選型探討

梁 笛

（廣州地鐵設計研究院有限公司，廣東廣州 510010）

自動售檢票（AFC）系統是軌道交通的關鍵組成部分，操作員可通過AFC系統監控軌道交通網絡上的乘客流量，管理乘客的費用收取、記錄現金和票卡在AFC系統處理過程各個階段的使用情況、簡單而高效地完成乘客與AFC系統之間的互動操作。

目前國內外城市軌道交通已建和在建線路的AFC系統都是按照“系統結構簡單、擴充靈活、經濟合理、管理方便”的原則設計，基于此原則構建的五層架構AFC系統能滿足線網AFC網絡化運營管理的需要，五層架構AFC系統是：第一層：軌道交通清分管理中心；第二層：線路中央計算機系統；第三層：車站計算機系統；第四層：車站終端設備；第五層：車票[1-2]。車票是乘客與AFC系統之間的媒介，車票的合理選型對整個軌道交通線網AFC系統建設與運營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車票媒介攜帶的信息識別的。識別方式可以是人工視讀識別，也可以是自動識別。人工識別是通過人的眼睛獲取車票的可視信息，確定車票的有效性。自動識別是通過識別裝置和被識別物之間的信息交互，自動地獲取被識別物的相關信息，并提供給計算機處理系統完成相關處理的一種技術。

目前常見的車票媒介有三種：紙質、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，目前國內城市軌道交通基本都采用自動售檢票方式，紙質車票中的普通車票是不能進行機器識別的，因此一般不予以考慮。條形碼技術雖然有數據輸入快速、可靠，可機器識別且識別設備簡單、經濟和使用靈活等優點，但由于條形碼紙票只能在購票時記錄站名和發售時間，無法記錄進站時間和檢票機編號等即時統計信息，對計時制管理等管理模式會產生影響，由于目前國內城市軌道交通普遍將計時制納入自身的票價結構中[4]，因此不建議采用條形碼印刷票[3]。

AFC系統在世界軌道交通系統中應用非常普遍，封閉式的AFC系統在20世紀70年代到80年代均以磁卡作為信息載體。磁卡車票雖然技術比較成熟，但存在磁卡信息存儲容量小、安全保密性差、車票傳輸機構復雜、造價昂貴、故障率和維修費用高等缺點。

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

非接觸式IC卡與磁卡從技術上相比，主要優點為：信息存儲量大，為以后多應用的發展帶來了好處；信息安全性高，有完善的密鑰體系，最大程度地保證了運營商的利益；非接觸式讀寫，不需要復雜的車票傳輸機構，設備可靠性也大大提高，同時減少了設備維護的工作量，降低了維護成本；讀寫失效率低，設備通過能力高，降低了設備購置成本；車票壽命高，不需要頻繁更換車票，較好地降低了運營成本；抗干擾能力強，可靠性高。相關比較見表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、適用于多種應用等優點[3，5]。

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

2 票卡制式選型分析

非接觸IC卡的選型在各個城市的軌道交通和其他公共交通行業都是一個關鍵性的問題，因為其涉及到工程的投資、服務質量、運營成本和將來的擴展。目前國際標準組織頒布的標準為ISO/IEC14443-TYPE A和ISO/IEC14443-TYPE B。另外還有很多廠家的產品未納入ISO/IEC標準，其中最具代表性的為SONY公司產品，其在香港、新加坡等地的軌道交通得到了廣泛的應用，已經得到了市場的普遍認可，業內俗稱“C標準”。

表1 磁卡與非接觸IC卡優缺點比較

表2 各種票卡比較表

以上非接觸IC卡類型中，Sony FeliCa的數據傳輸速度高、讀寫速度快，非常適合城市軌道交通這種大客流的應用，但其芯片供貨廠家就只有SONY一家，卡供貨商也不過2家，很難形成良好的競爭形式和獲得更高的性價比，這對將來的運營有一定的潛在風險，因此建議慎重使用。

TYPE A型卡與TYPE B型卡從技術角度來說，互有優缺點，TYPE A型卡的抗干擾能力和讀寫速度要優于TYPE B型卡；從供貨廠家來說，TYPE A型卡有著眾多的供貨廠家，可以形成良好的競爭形勢，以獲得更高的性價比；從兼容性角度來說，TYPE A型卡要優于TYPE B型卡，更高的兼容性對將來的運營是有好處的；從單程票的角度來說，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型卡目前應用的為紙質封裝；從目前國內軌道交通需求量來說，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，它們的主要區別在于以下方面。

（1）技術方面（非接觸式IC卡）

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

CPU卡又叫智能卡，卡內的集成電路包括中央處理器（CPU）、EEPROM、隨機存儲器(ROM)、以及固化在只讀存儲器（ROM）中的片內操作系統(COS)，有的卡內芯片還集成了加密運算協處理器以提高安全性和工作速度，使其技術指標遠遠高于邏輯加密卡。CPU卡由于具有微處理功能，使得在交易速度以及數據干擾方面遠遠高于邏輯加密卡，且允許多張卡片同時操作，具有防沖突機制。

兩者在技術方面的最大區別在于：CPU卡是一種具有微處理芯片的IC卡，可執行加密運算和其他操作，存儲容量較大，能應用于不同的系統；邏輯加密卡是一種單一的存儲卡，主要特點是內部有只讀存儲器，但存儲容量較CPU卡小，使其在用途方面沒有擴展性。

（2）安全方面（非接觸式IC卡）

邏輯加密卡是具有防止對卡中信息隨意改寫功能的存儲IC卡，當對加密卡進行操作時必須首先核對卡中密碼，只有核對正確，卡中送出一串正確的應答信號時，才能對卡進行正確的操作，但由于只進行一次認證，且無其他的安全保護措施，容易導致密碼的泄露和偽卡的產生，其安全性能很低。

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

綜上所述，對于邏輯加密卡和CPU卡來說，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用擴展等優良性能，也是今后IC卡發展的主要趨勢和方向。

從降低系統建設的復雜程度和提高設備通過能力的角度考慮[4]，建議車票采用TYPE A型卡，并可考慮采用CPU卡。另外，考慮到區域城市的互聯互通及系統的適應性，可建議讀寫器兼容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城市軌道交通單程票方案和車票處理機構的型式，影響范圍廣且久遠。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封裝和紙質封裝。紙質封裝投資成本較低，主要應用于歐洲，但其壽命較短、運營成本較高，不適合我國國情。

卡式封裝和TOKEN封裝在我國都有所應用。采用TOKEN封裝的有廣州、深圳、南京、武漢、長沙等城市；采用卡式封裝的有上海、大連、重慶、杭州等城市。[6]

TOKEN式單程票和標準卡式單程票比較如表3、表4所示。

通過以上比較，TOKEN式單程票的優點是：壽命長；相應設備機構簡單；維護成本低等。缺點是：容易丟失；在廣告增值業務方面，籌碼式單程票票面印刷面積小，其廣告增值業務的開發較一般。

標準卡式單程票的優點是：不易丟失；便于軌道交通運營的廣告增值業務開發。缺點是車票本身的保護問題：薄型IC卡內的天線容易刮斷、擰斷，卡內芯片也較容易破碎，另外，標準卡式單程票相應的售檢票設備結構較復雜、不易于維護，價格高，整個系統造價較高。

表3 TOKEN式單程票和標準卡式單程票比較表

表4 TOKEN式單程票和標準卡式單程票設備比較表

基于上述對TOKEN式單程票和標準卡式單程票及其使用設備的比較，可結合不同城市城市交通定位及特點等各個方面的分析，對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。屬邊南亞熱帶季風氣候，氣候特點是氣溫高、降水多、霜日少、日照多、風速小、雷暴頻繁。一方面乘客在持單程票乘車時較易因汗漬污染車票表面，而由于卡式單程票對車票表面的清潔度要求較高，因此使用時產生一定的影響。

由于廣州氣候溫暖，無寒冬，因此乘客不會由于冬季帶厚型手套而產生持票困難的困擾，卡式單程票的易持有，不易丟失的優點在東莞發揮不明顯。

由于廣州軌道交通線網客流較大，且廣州流動人口較多，組成復雜，因此單程票使用量較大，而卡式單程票較易折損，會使車站運營人員的工作量加大，且運營成本亦會增大。

5 結論與建議

目前，國內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，應對城市中既有“交通卡”或“市民卡”進行調研分析，深入分析既有城市交通卡的制式和類型后，結合目前票卡發展方向，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，并應注意在考慮單程票封裝形式的同時應考慮周邊城市軌道交通的單程票封裝形式對自身的影響。

［1］GB 50157－2003.地鐵設計規范［S］.

［2］GB/T20907-2007.城市軌道交通自動售檢票系統技術條件［S］.

［3］趙時旻.軌道交通自動售檢票系統［M］.上海：同濟大學出版社，2007.

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

［5］魏曉東.城市軌道交通自動化系統與技術［M］.北京：電子工業出版社，2004.

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