城市轨道交通AFC系统读写器的建设模式浅析

康崇皓

城市轨道交通AFC系统读写器的建设模式浅析

康崇皓

摘 要：读写器是采用射频识别技术对非接触式IC卡进行读写的终端设备，随着轨道交通线网建设运营，读写器必将随着线网收费策略、票卡业务规则而不断升级改造。但按现有的先招标，再由承包商进行设计、开发的模式，易受到招标方式、承包商研发水平、建设管理及后续维护等各方面的影响。本文建议根据城市轨道交通的发展规划，在轨道交通线网建设、运营模式下，AFC系统采用线网统一读写器的建设模式，并且建设方首先掌握读写器关键技术，再开展招标、实施等建设工作。

关键词：轨道交通;自动售检票系统;读写器;建设模式

读写器是对非接触式IC卡进行读写的终端设备。它采用射频识别技术 (RFID)，是自动售检票系统 (AFC)的重要部件之一，在自动检票机、自动售票机、半自动售票机等车站设备中大量使用。

既有读写器建设过程中，通常是先招标，再对读写器进行设计、研发，易受到招标方式、承包商研发水平、建设管理及后续维护等各方面的影响，往往导致读写器的技术水平、功能及性能不一致，对建设质量及进度控制等存在较大影响。为此，有必要探讨读写器的建设模式。

1 既有读写器建设模式

图1 现有读写器建设模式

目前AFC系统读写器的建设模式如图1所示。

首先编制用户需求书，再将读写器纳入每条线路AFC系统的建设过程中完成招标工作;然后经过设计联络，由承包商根据用户对读写器的功能、性能等要求进行设计研发，再通过样机的测试对读写器定型;最后进入产品量产。

随着轨道交通线网建设、运营的建立，读写器必将随着线网收费策略、票卡业务规则的修订而升级改造;并且电子产品的技术寿命一般为10年，随着时间延长，会出现芯片或部件停产而无法采购，需要对读写器硬件进行重新设计、改造。

然而这种建设模式，建设方不易掌握读写器的关键技术，需要对读写器软硬件升级时，只能依赖承包商。产品换代时，在没有量的前提下，难以要求原读写器供应商研发新的读写器。如果由多家读写器供应商维护，则在每次收费策略和业务规则的更改时建设方都至少要召回其中一家供应商，效率低下，费用不菲;如果由一家读写器供应商维护，则后期其他供应商难以再次介入，将造成该供应商技术上的垄断。

目前读写器按各线路独立采购，由于各供应商技术力量不一，对用户需求执行不一，产品通用性不高，需要做大量测试来确保读写器对各线票务规则处理一致。因此，建设方需要有足够的技术能力和项目管理能力，来保证各供货商开发的读写器能够通用。同时，由于每条线路均需要开发读写器，所有供货商必须掌握密钥系统技术，增加了建设方密钥的泄密风险。

另外，在与城市“一卡通”合作模式中，建设方除无法得到发行票卡所带来的利益外，票务规则也受其新增票种及优惠政策的影响而不断调整，需要不断升级读写器。特别在轨道交通线网效应突现时，市政府必将实行惠民政策，但往往未考虑建设方的实施条件，常以政府发文来要求建设方，给建设方的工作带来极大的不便。在国内多个城市的AFC系统兼容城市“一卡通”的建设过程中，关键技术的缺失对建设方在建设工期及运营服务上已有过实质的影响。

2 读写器建设模式的建议

2.1 建设次序调整

由现有的先招标，再设计、研发的建设模式调整为先设计、研发，掌握关键技术之后，再来招标，进行工程的具体实施。如图2所示。

若采用此模式可使建设方在读写器关键技术方面摆脱对供应商的依赖，避免供应商在技术上的垄断，同时建设方能在自身技术条件下及时完成因票务规则修改引起的读写器的升级改造，保证线网AFC系统技术上的统一和通用。特别是与城市“一卡通”合作时，可以共同研究、制定优惠政策，或是发行新票种等，从而提升轨道交通对乘客的运营服务水平。

图2 建议读写器建设模式

2.2 读写器技术标准制定和关键技术研发

目前，读写器的读写模式分为传统读写模式和票务处理程序 (TP)内置型读写模式。TP内置是将票卡处理程序置于读写器内部，与设备软件无关，当票卡处理规则发生变化时，可通过参数或票卡处理程序的在线更新来实现处理业务的修改，避免对设备软件的修改，降低了维护成本。北京、广州、南京及无锡等地在建和新建的地铁线路中均已采用了TP内置型读写器。

从AFC系统的扩展性、安全性考虑，建议在建设方的主导下，联合第三方技术力量，针对TP内置型读写器，对读写器的软硬件关键技术进行开发与研究，掌握核心技术，建设读写器测试平台。

2.3 选择合适的招标方式

在完成读写器技术标准、关键技术等的设计、研发后，选择合适的招标方式，以利于工程实施管理，提高建设质量。读写器招标方式的对比如表1所示。

按线网读写器单独招标方式中，除在建设管理中对建设方要求较高外，其他方面均优于按单线路纳入AFC系统招标方式。因此，建议采用第二种招标方式，可以得到以下成果和应用前景。

1．研制出技术先进、性能优越的读写器，掌握关键技术，避免供应商的技术垄断。

2．可快速响应运营票务规则修改对读写器的升级要求，降低建设和日常维护、升级的成本。

3．对政府实施的惠民政策可以更加快速、准确、实惠的实现。

4．建设方自主掌握软硬件核心技术后，对未来读写器自主生产或采购拥有更多的选择余地。

表1 读写器招标方式的对比

3 读写器研发工作要点

3.1 设计与研发内容

1．对已有的读写器软硬件进行分析评估，优化设计及改进。

2．研制读写器硬件，对主要部件模块选型，包括主控CPU、存储器件、射频收发模块、SAM卡认证电路等。软件升级时对主要模块不需要大的换代升级。

3．开发读写器硬件模块的底层驱动程序，特别是射频收发模块，实现读写IC卡所必需的功能，包括射频信号的产生、调制、解调、安全认证和防冲突等，使读写操作距离达到8 cm。

4．开发读写器TP程序，完善各种票卡处理流程，使典型交易时间小于300 ms。

5．标准化读写器与设备的通信、物理接口，确保数据传输速率、设备间互换的要求。

6．建设读写器硬件测试平台，开发读写器测试软件。

7．统一读写器设计、开发、测试、应用等操作流程，以及对票务处理进行维护升级的操作流程。

8．做好相关技术文档和软件版本的管理，做好产品技术自主化。

3.2 实施方式选择

因读写器是具有线网特点的统一部件，如果开展有关此专业部件技术开发，其费用未包括在各新线建设的设计概算中，从而无法采用工程建设的模式。考虑到项目的预期发生费用不高，建议采用科研项目方式来开展。

3.3 实施单位选择

对于读写器的研究实施单位，可以选择供应商、咨询公司、科研机构等。理论上学校科研机构有一定先进性，也有产品研发能力和经验，可以给读写器的技术带来较大提升，可以根据建设方的需求进行技术上的优化设计，有利于建设方掌握关键技术。但是，由于其技术力量主要来源于教师、研究生等，教学科研任务繁重，对于建设方建设任务工期需求的响应有一定的劣势。为此，应联合科研机构对读写器的软硬件关键技术进行开发与研究，培养建设方的项目管理、技术研发、运营维护人员，掌握核心技术。后续读写器再按线网统一招标，确定一个实力雄厚、有相关项目背景的供应商，和建设方建立良好的、长期的合作关系，保证读写器的相关工作顺利开展。

在读写器建设过程中，首先应将读写器的技术标准、软硬件的关键技术等进行设计、研发，再进行招标工作，建设方可摆脱对承包商技术的依赖，在票务规则修改、实施优惠方案、读写器升级实施等方面具有更大的主动性，对于承包商的选择也有更大的余地，更有利于建设质量、进度的控制。

［1］王健，张宁，黄亮，何铁军．南京地铁AFC系统网络化建设思路和再思考［J］．都市快轨交通，2011，24(1)：69－72．

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［4］赵军辉．射频识别技术与应用［M］．北京：机械工业出版社，2008．

Abstract:As an important and widely-used terminal device of AFC system，the reader is used to read from and write on non－contact type IC cards via radio frequency identification technology．With the development of rail transit，the reader is bound to be upgraded according to the changes of fare collection policies and service rules of ticket card．However，the reader is always subject to the mode of tendering，the research ability of the contractor，the management of the constructors，and the maintenance of operators．Thus，this paper proposes that the AFC system should use a unified reader and the constructor should master the key technology of the reader before bidding the tender and carrying out the construction work．

Key words:Rail transit;Automatic fare collection system;IC card reader;Construction mode

康崇皓：苏州轨道交通集团有限公司 工程师 215008 江苏苏州

2012-11-05

(责任编辑：诸 红)