城市轨道交通自动售检票系统车票选型探讨

梁 笛

（广州地铁设计研究院有限公司，广东广州 510010）

自动售检票（AFC）系统是轨道交通的关键组成部分，操作员可通过AFC系统监控轨道交通网络上的乘客流量，管理乘客的费用收取、记录现金和票卡在AFC系统处理过程各个阶段的使用情况、简单而高效地完成乘客与AFC系统之间的互动操作。

目前国内外城市轨道交通已建和在建线路的AFC系统都是按照“系统结构简单、扩充灵活、经济合理、管理方便”的原则设计，基于此原则构建的五层架构AFC系统能满足线网AFC网络化运营管理的需要，五层架构AFC系统是：第一层：轨道交通清分管理中心；第二层：线路中央计算机系统；第三层：车站计算机系统；第四层：车站终端设备；第五层：车票[1-2]。车票是乘客与AFC系统之间的媒介，车票的合理选型对整个轨道交通线网AFC系统建设与运营都起着非常重要的作用。

1 车票媒介选型分析

车票的有效性是通过车票媒介携带的信息识别的。识别方式可以是人工视读识别，也可以是自动识别。人工识别是通过人的眼睛获取车票的可视信息，确定车票的有效性。自动识别是通过识别装置和被识别物之间的信息交互，自动地获取被识别物的相关信息，并提供给计算机处理系统完成相关处理的一种技术。

目前常见的车票媒介有三种：纸质、磁卡和智能卡（又名IC卡、smart card或integrated circuit card，本文中称之为IC卡[3]）。

纸质车票分为普通车票和条形码车票，不同的售检票方式需要的车票媒介是不同的，目前国内城市轨道交通基本都采用自动售检票方式，纸质车票中的普通车票是不能进行机器识别的，因此一般不予以考虑。条形码技术虽然有数据输入快速、可靠，可机器识别且识别设备简单、经济和使用灵活等优点，但由于条形码纸票只能在购票时记录站名和发售时间，无法记录进站时间和检票机编号等即时统计信息，对计时制管理等管理模式会产生影响，由于目前国内城市轨道交通普遍将计时制纳入自身的票价结构中[4]，因此不建议采用条形码印刷票[3]。

AFC系统在世界轨道交通系统中应用非常普遍，封闭式的AFC系统在20世纪70年代到80年代均以磁卡作为信息载体。磁卡车票虽然技术比较成熟，但存在磁卡信息存储容量小、安全保密性差、车票传输机构复杂、造价昂贵、故障率和维修费用高等缺点。

非接触式IC卡是近年来发展起来的新一代技术。非接触式IC卡不再以磁介质作为信息载体，而是由微型处理集成电路芯片经封装制成。随着微电子技术的发展、芯片成本的降低、制作工艺的成熟、成品率的提高、多应用的需求，非接触式IC卡将逐步取代磁卡。

非接触式IC卡与磁卡从技术上相比，主要优点为：信息存储量大，为以后多应用的发展带来了好处；信息安全性高，有完善的密钥体系，最大程度地保证了运营商的利益；非接触式读写，不需要复杂的车票传输机构，设备可靠性也大大提高，同时减少了设备维护的工作量，降低了维护成本；读写失效率低，设备通过能力高，降低了设备购置成本；车票寿命高，不需要频繁更换车票，较好地降低了运营成本；抗干扰能力强，可靠性高。相关比较见表1[3]。

非接触式IC卡与接触式IC卡比较，有可靠性高、操作方便、防冲突、加密性能好、适用于多种应用等优点[3，5]。

综上所述，建议AFC系统采用非接触式IC卡作为城市轨道交通AFC系统的车票媒介。

2 票卡制式选型分析

非接触IC卡的选型在各个城市的轨道交通和其他公共交通行业都是一个关键性的问题，因为其涉及到工程的投资、服务质量、运营成本和将来的扩展。目前国际标准组织颁布的标准为ISO/IEC14443-TYPE A和ISO/IEC14443-TYPE B。另外还有很多厂家的产品未纳入ISO/IEC标准，其中最具代表性的为SONY公司产品，其在香港、新加坡等地的轨道交通得到了广泛的应用，已经得到了市场的普遍认可，业内俗称“C标准”。

表1 磁卡与非接触IC卡优缺点比较

表2 各种票卡比较表

以上非接触IC卡类型中，Sony FeliCa的数据传输速度高、读写速度快，非常适合城市轨道交通这种大客流的应用，但其芯片供货厂家就只有SONY一家，卡供货商也不过2家，很难形成良好的竞争形式和获得更高的性价比，这对将来的运营有一定的潜在风险，因此建议慎重使用。

TYPE A型卡与TYPE B型卡从技术角度来说，互有优缺点，TYPE A型卡的抗干扰能力和读写速度要优于TYPE B型卡；从供货厂家来说，TYPE A型卡有着众多的供货厂家，可以形成良好的竞争形势，以获得更高的性价比；从兼容性角度来说，TYPE A型卡要优于TYPE B型卡，更高的兼容性对将来的运营是有好处的；从单程票的角度来说，TYPE A型卡和TYPE B型卡都有适用于单程票的卡种（前者为Ultra-Light，后者为ASK的CTS），但是TYPE A型卡的选择余地较大，有卡式封装和TOKEN封装，而TYPE B型卡目前应用的为纸质封装；从目前国内轨道交通需求量来说，TYPE A型卡要大于TYPE B型卡。

3 票卡类型选型

城市轨道交通中非接触式IC卡目前使用最多的就是逻辑加密卡与CPU卡，它们的主要区别在于以下方面。

（1）技术方面（非接触式IC卡）

逻辑加密卡又叫存储卡，卡内的集成电路具有加密逻辑和EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）。

CPU卡又叫智能卡，卡内的集成电路包括中央处理器（CPU）、EEPROM、随机存储器(ROM)、以及固化在只读存储器（ROM）中的片内操作系统(COS)，有的卡内芯片还集成了加密运算协处理器以提高安全性和工作速度，使其技术指标远远高于逻辑加密卡。CPU卡由于具有微处理功能，使得在交易速度以及数据干扰方面远远高于逻辑加密卡，且允许多张卡片同时操作，具有防冲突机制。

两者在技术方面的最大区别在于：CPU卡是一种具有微处理芯片的IC卡，可执行加密运算和其他操作，存储容量较大，能应用于不同的系统；逻辑加密卡是一种单一的存储卡，主要特点是内部有只读存储器，但存储容量较CPU卡小，使其在用途方面没有扩展性。

（2）安全方面（非接触式IC卡）

逻辑加密卡是具有防止对卡中信息随意改写功能的存储IC卡，当对加密卡进行操作时必须首先核对卡中密码，只有核对正确，卡中送出一串正确的应答信号时，才能对卡进行正确的操作，但由于只进行一次认证，且无其他的安全保护措施，容易导致密码的泄露和伪卡的产生，其安全性能很低。

CPU卡中有微处理机和IC卡操作系统（COS），当CPU卡进行操作时，可进行加密和解密算法（算法和密码都不易破解），用户和IC卡系统之间需要进行多次的相互密码认证（且速度极快），提高了系统的安全性能，对于防止伪卡的产生有很好的效果。

综上所述，对于逻辑加密卡和CPU卡来说，CPU卡不仅具有逻辑加密卡的所有功能，更具有逻辑加密卡所不具备的高安全性、灵活性以及支持与应用扩展等优良性能，也是今后IC卡发展的主要趋势和方向。

从降低系统建设的复杂程度和提高设备通过能力的角度考虑[4]，建议车票采用TYPE A型卡，并可考虑采用CPU卡。另外，考虑到区域城市的互联互通及系统的适应性，可建议读写器兼容TYPE B、Sony FeliCa型卡。

4 单程票封装形式选型分析

单程票的封装型式往往决定了整个城市轨道交通单程票方案和车票处理机构的型式，影响范围广且久远。目前普遍采用的封装样式主要有：卡式封装、筹码式（TOKEN）封装；封装的材质主要有PVC、PET等。

目前，单程票普遍采用的封装型式主要有PVC或PET卡式封装、TOKEN封装和纸质封装。纸质封装投资成本较低，主要应用于欧洲，但其寿命较短、运营成本较高，不适合我国国情。

卡式封装和TOKEN封装在我国都有所应用。采用TOKEN封装的有广州、深圳、南京、武汉、长沙等城市；采用卡式封装的有上海、大连、重庆、杭州等城市。[6]

TOKEN式单程票和标准卡式单程票比较如表3、表4所示。

通过以上比较，TOKEN式单程票的优点是：寿命长；相应设备机构简单；维护成本低等。缺点是：容易丢失；在广告增值业务方面，筹码式单程票票面印刷面积小，其广告增值业务的开发较一般。

标准卡式单程票的优点是：不易丢失；便于轨道交通运营的广告增值业务开发。缺点是车票本身的保护问题：薄型IC卡内的天线容易刮断、拧断，卡内芯片也较容易破碎，另外，标准卡式单程票相应的售检票设备结构较复杂、不易于维护，价格高，整个系统造价较高。

表3 TOKEN式单程票和标准卡式单程票比较表

表4 TOKEN式单程票和标准卡式单程票设备比较表

基于上述对TOKEN式单程票和标准卡式单程票及其使用设备的比较，可结合不同城市城市交通定位及特点等各个方面的分析，对不同城市的单程票封装形式给出不同建议。

以广州为例，目前广州市轨道交通AFC系统单程票采用筹码型单程票，主要可归纳为以下原因。

广州市地处中国大陆南部、广东省中南部、珠江三角洲北缘。属边南亚热带季风气候，气候特点是气温高、降水多、霜日少、日照多、风速小、雷暴频繁。一方面乘客在持单程票乘车时较易因汗渍污染车票表面，而由于卡式单程票对车票表面的清洁度要求较高，因此使用时产生一定的影响。

由于广州气候温暖，无寒冬，因此乘客不会由于冬季带厚型手套而产生持票困难的困扰，卡式单程票的易持有，不易丢失的优点在东莞发挥不明显。

由于广州轨道交通线网客流较大，且广州流动人口较多，组成复杂，因此单程票使用量较大，而卡式单程票较易折损，会使车站运营人员的工作量加大，且运营成本亦会增大。

5 结论与建议

目前，国内城市轨道交通已建和在建城市中，车票选型基本上都选择了非接触式IC卡作为车票媒介，但在票卡制式和票卡类型选型中却不尽相同，在票卡制式和票卡类型选型中，应对城市中既有“交通卡”或“市民卡”进行调研分析，深入分析既有城市交通卡的制式和类型后，结合目前票卡发展方向，考虑周边城市的票卡制式及类型的选型，从乘客使用方便及互联互通的角度全方位、多角度的考虑票卡制式及类型的选型。最后，可结合城市人口组成、交通特征、气候特征等因素考虑单纯票的封装形式，并应注意在考虑单程票封装形式的同时应考虑周边城市轨道交通的单程票封装形式对自身的影响。

［1］GB 50157－2003.地铁设计规范［S］.

［2］GB/T20907-2007.城市轨道交通自动售检票系统技术条件［S］.

［3］赵时旻.轨道交通自动售检票系统［M］.上海：同济大学出版社，2007.

［4］蔡顺利.地铁计程制票价方案研究［J］.城市轨道交通研究，1999（2）：48-52.

［5］魏晓东.城市轨道交通自动化系统与技术［M］.北京：电子工业出版社，2004.

［6］朱效洁.上海城市轨道交通的票价票制探讨［J］.城市轨道交通研究，2003（4）：24-26.