智能发卡技术研究及其在城市轨道交通中的产业化应用

张林法

[摘要]简述城市轨道交通AFC（自动售检票）设备的核心技术之一“智能发卡技术”的创新技术研究状况，及采用此技术的票卡发售模块在北京地铁1、2号线和八通线的应用实例。

[关键词]城市轨道交通 自动售检票 AFC 智能发卡技术 票卡发售模块

中图分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0320016－01

一、前言

智能发卡技术是集信息化处理、机械自动、高精密传输、智能控制为一体的票卡处理技术，该技术主要适用于高密度、大批量、自动化发卡设备，是城市轨道交通售检票系统（AFC，Automatic Fare Collectio

n自动售检票）的核心和关键技术之一。研究此高新技术并实施产业化应用，可提高整个轨道交通行业的尖端核心技术及服务管理水平，大大增强企业的核心技术竞争力，培养民族品牌，并为国家节省巨额外汇支出，促进国内轨道交通行业建设的发展。

随着我国城市化建设步伐的加快，近十年来轨道交通呈现加速发展态势，先后有接近30个城市展开了轨道交通研究和建设准备。“十一五”计划期间，中国城市交通投资将达8000亿元人民币，其中至少有2000亿元将用于地铁建设。尤其是北京地铁1、2号线及八通线，由于是国内最繁忙的地铁线路，客流量极大，并且其作为奥运工程之一的AFC设备产业化应用项目，成为目前国内最大的AFC项目。

广电运通公司通过采用此刮卡式智能发卡技术，成功地实现了该技术在北京地铁1、2号线及八通线项目中的产业化应用，承受了开通运营期间繁重的客流量考验，并通过实施奥运保障顺利地完成了08年北京奥运会期间的地铁正常运营业务。

本文简要介绍智能发卡技术的原理及在北京地铁现场实施大批量产业化应用的过程和经验。

二、智能发卡技术研究

（一）智能发卡技术原理

智能发卡技术的主要原理为双通道智能兼容刮卡式发卡，即发卡时采用推送票卡侧面的方式来进行，并且仅采用一套发卡机构即可实现多种票箱及票卡的兼容发售。通过独创的兼容发卡技术，当刮刀在发售A票箱的票卡时正常刮送，而刮送B票箱的票卡时，则利用刮刀控制票卡使得刮送过程不会误刮A票箱的票卡，再配合凸轮的实时切换，可顺利实现兼容发卡功能。

该技术主要包含票卡刮送、兼容刮卡、凸轮切换、高速发卡及票卡读写、大容量票箱、容错技术等部分。主要技术研究领域包括：

1．创新性的智能刮刀自动刮卡技术研究；2．独创的兼容发卡原理及智能控制技术研究；3．独创的凸轮弹压及切换技术研究；4．大容量票箱高速发卡技术研究；5．非接触式IC卡读写技术研究。

（二）智能刮卡机构

传统的摩擦式发卡技术是通过摩擦轮摩擦票卡的表面来发卡，而智能刮卡技术与这种传统技术的根本差别在于刮刀是通过推送票卡的侧面来发出票卡。此项技术避免了摩擦式发卡技术发送票卡时所存在的产品性能隐患：

1．发卡摩擦轮对票卡表面造成长期磨损；2．设备处于长期工作环境下，摩擦轮表面会产生磨损及污染，粘附粉尘，发卡故障率增高；3. 票卡表面含有水、油、汗及饮料时，难以发送成功；4．需要定期更换皮带，设备使用过程的后续维护费用高昂。

智能刮卡机构通过巧妙的设计，在后退时不会对票卡产生作用，而在向前刮送时则会自动调整刮刀状态，将票卡刮送出去；对于不同票箱的票卡，则会选择不同的刮卡姿态，做到严格按指令刮出指定位置的票卡。

刮卡机构示意图如下：

1．刮卡组件 2. 票卡

（三）双通道兼容发卡技术

发卡通道采用双通道兼容技术，实现了一套刮卡装置在同一工作区域中往复运动时，可以根据接收到的不同指令而精确、有效地控制任意一个或多个票箱内的票卡，并准确发送票卡到该项指令指定的位置。如图2。

1．A票箱 2.B票箱3.双通道

（四）凸轮弹压及切换技术

在多票箱及多卡种兼容发卡时，通过凸轮下压或释放票卡而改变票

卡工作位置，与刮刀实现默契配合、实时切换。具体为刮刀需要刮送不同票箱的票卡时，利用凸轮下压票卡可实现刮刀前进时不会刮出当前票箱的票，而当刮刀到达指定的需要发卡的票箱上方时，才会刮出该票箱的票卡。这样的组合可确保刮卡组件在发卡操作时准确无误，并提高自动发卡的成功率，降低人工维护的工作量，使设备的工作效率进一步得到提高。

（五）大容量票箱高速发卡技术

该技术通过匹配票卡提升的弹力、控制精密度、保障关键部件耐磨性能，以及位移补偿技术、滑块插针技术、票箱限位及与刮卡单元接口技术、犬牙交错式过渡等技术方法，使每个票箱容量达到1000张时还能够高速、顺利地发卡，解决了票箱容量少导致管理人员工作量大的问题，适应地铁持续大批量、高密度发卡的需求。

（六）非接触式IC卡读写技术

可读写符合ISO14443 TYPE A/B标准的逻辑加密卡、非接触CPU卡和双界面CPU卡；可读写的TYPE A卡片型号有Mifare1 S50、Mifare1 S70、Mifare ULTRALIGHT、复旦FM11RF32，TYPE B卡片型号有AT88RF020、AT88RF080。

通过四种SIM认证，解决了非接触式IC卡在读写过程中的安全性问题。另外还实现了防冲突功能，即当有两张票卡

被误发到读写区时，设备会自动报错并回收票卡，避免发售错误。

三、智能发卡技术产业化应用

（一）应用环境

北京地铁1号线、2号线及八通线的所有售票类设备，包含自动售票机（TVM）、票房补票机（BOM），配备票卡发售模块共一千余台，分布在三条线路的五十个地铁站点中。

北京地铁1、2号线是国内目前最繁忙的线路，客流量极大，尤其是乘车高峰时段，站内站外到处都挤满了乘客。根据统计数据，1、2号线及八通线AFC设备正式开通后的一月内，三条线路的平均进站人数分别为62.30万、42.65万和10万余人，奥运期间的客流量更是突破了历史记录。面对如此巨大的轨道交通压力，产品性能必须始终保持在高速稳定的运行状态，才能保障客运服务的顺利进行。

（二）应用经验

为了保证设备能按时顺利开通运营，采取了以下的保障措施：

1．在设备安装阶段实施边安装边调试的措施，并在设备正式开通前进行大量的模拟测试，暴露存在的问题并立即采取应对措施进行现场解决，随后进行测试验证。

2．对每台设备填写状态记录表，每项具体的技术指标确认正常后才交付运营。

3．规范操作流程，对于操作要点形成文档，重点宣贯及监控执行。

4．进行大量的技术培训，培养技术能手以点带面保障设备稳定运行。

5．开通试运营阶段配备较多的保障人员，确认设备运行稳定后再逐渐减少相关人员。

6．奥运期间实行奥运保障工程，保障客流运送有序进行。

四、结论

“智能发卡技术研究及在轨道交通中的产业化应用”项目通过采用创新性的智能发卡技术，利用高精密的刮卡机构，实现了大批量稳定发售票卡的功能。目前共有一千多台票卡发售模块安装到北京地铁1、2号线及八通线，实现正常运营服务，并经受住了2008年北京奥运会期间巨大客流压力的考验。