城市轨道交通售检票系统系列票卡的兼容

朱嘉斌　钱曙杰

(苏州市轨道交通集团有限公司　江苏苏州　215004)



城市轨道交通售检票系统系列票卡的兼容

朱嘉斌钱曙杰

(苏州市轨道交通集团有限公司江苏苏州215004)

为避免社会资源浪费，苏州轨道交通售检票系统在设计和网络化建设中应用兼容了1998年IC卡规范的苏州通卡和2005年IC卡规范的苏州市民卡，在建设过程中采取减少票卡处理时间、复用票卡数据位、简化数据记录制式、制定统一处理流程、调整天线射频参数等技术，逐步解决兼容和区分新老规范票卡、统一读写器的产品、统一票卡处理流程、实现线网内各票卡互联互通等问题，取得了较好的经济效益和社会效益。

城市轨道交通；售检票系统；苏州通；市民卡；防撕裂；调整天线

1　新旧票卡兼容

近年来，随着CPU智能卡的技术发展，芯片程序规范的不断升级更新，智能卡的应用范围已覆盖到百姓生活的方方面面，从传统的交通领域到电子购物，从小额支付到电子银行，票卡芯片已经从1998年人民银行颁布的IC卡PBOC 1.0标准规范(中国金融集成电路IC卡规范)升级到2005年颁布的PBOC 2.0标准规范，部分城市甚至已经开始应用2013年颁布的PBOC 3.0标准规范票卡。伴随着芯片软件的完善，随之而来的是新类型票卡逐渐替换老标准票卡，越来越多应用领域的票卡机具需要升级更新，每次票卡的更新换代都会有大量 人力物力的投入，带来巨大的社会资源损失。如何最大程度地减少社会资源的浪费，使新票卡产品过渡得更加平缓，使应用场所最大可能地兼容过往类型票卡，是每个应用领域需要重点考虑的问题，研究轨道交通兼容早期规范的票卡具有显著的社会效益和经济效益。苏州轨道交通在兼容PBOC1.0和PBOC2.0标准票卡过程中，克服了很多困难，取得了一些经验。

2　“苏州通”和市民卡的兼容

苏州通票卡(以下简称“苏州通”)在苏州地区发卡超过250万张，有较为广泛的客户群体和使用场所，票卡使用的是PBOC1.0标准规范，不支持复合消费。苏州市民卡是“苏州通”的升级版，有类似的票卡结构，其票卡介质选用的是符合IC卡PBOC2.0规范的CPU卡，市场发行量在100万张，并逐年递增，计划在2020年前替代原有的“苏州通”卡。作为苏州市公共领域影响最广泛的城市通卡，经苏州市政府指示，要求苏州轨道交通能够在开通时兼容使用“苏州通”和市民卡，以方便持卡市民。如何保证市民能在轨道交通1号线开通之际即能正常使用“苏州通”和市民卡，最大程度地减少更换“苏州通”带来的经济损失和社会不良影响，是摆在苏州轨道交通建设者面前的重要民生课题。“苏州通”本身的问题较多，兼容两种票卡的难点在于兼容“苏州通”，为此首先必须对“苏州通”票卡做详细的技术分析。

3　“苏州通”存在的问题

3.1卡中预留的票务空间不足

根据 《苏州轨道交通自动售检票系统线网技术规程》中对票卡业务的设计，为保证全面实现苏州轨道交通业务，票卡内应至少预留4个独立的数据块，每个数据块大小为40个字节。但是，根据苏州通卡公司提供的票卡技术文件说明，该种票卡仅给轨道交通预留了30个字节的独立数据块。

3.2票卡不支持防“撕裂”功能

由于“苏州通”是早期的PBOC1.0标准卡，不支持票卡防“撕裂”功能，即不支持复合消费，所以容易导致刷卡扣费但扇门不开，或者出现刷卡后无反应、不生成交易等多种异常。

3.3票卡发行的批次和数量多

“苏州通”公司自2003年开始到2011年，共发行了5个生产厂家、80多个批次的票卡，票卡天线的谐振频率点漂浮范围大，票卡芯片及部件的处理能力参差不齐；在测试过程中发现，读写器天线与票卡天线间的无线耦合质量差，通信不稳定加上票卡芯片应用PBOC1.0标准，直接导致票卡数据处理经常出错。另外，苏州通公司未对发行的各批次票卡进行留存，所以在轨道交通应用兼容的过程中出现了测试样本不全的问题。

3.4设备难以区分两种票卡

苏州市民卡是在原“苏州通”设计的基础上使用新的PBOC2.0票卡介质发行的，两者具有类似的票卡结构，而在系统的后台处理、与“苏州通”的对账清算、不同票务策略的应用以及今后逐步限制“苏州通”等方面都需要将两者加以区分，从票卡结构方面来讲很难。

4　应对措施及解决方案

4.1优化票卡的可利用空间

由于与《苏州轨道交通自动售检票系统线网技术规程》要求不符，为保证“苏州通”卡能实现在轨道交通中分段计时、计程收费的核心功能，必须对“苏州通”提供的可利用空间做优化设计，主要分为3个方面：

1) 充分利用既有字段空间，实现主要功能，尽量减少冗余字段、预留字段等业务的需求空间。

2) 通过标志位的复用，高效利用记录中的字段空间。

3) 通过把记录数据转换为不同制式的方式，以精简的表示来替换原有的数据形式，从而节约信息的记录空间。

通过上述措施，可利用苏州通卡公司为轨道交通提供的30字节空间，实现轨道交通售检票的分段计时、计程收费的所有业务内容。

4.2寻找票卡以外的解决方法

由于PBOC1.0标准票卡的程序无法保证交易的原始性，所以必须寻找票卡以外的方式来解决这一问题，考虑通过以下几种方式弥补票卡本身的缺陷：

1) 优化票务设计流程，通过重复通信的软件机制减少“撕裂”影响。在检票机的上位机中设计判断机制，若连续两次刷卡为同一票卡，若是因中断而未完成交易的则执行直接开扇门，并做交易完成标志位的复位，在刷卡中断时设备提示“请再次刷卡”。

2) 通过减少票卡处理时间，提高票卡交易速度，减少交易中断的可能性。票卡和机具间的处理时间很大程度地影响着刷卡失败的概率，票卡和机具交互时间越长、交互越复杂，失败的概率也越大，所以尽量降低刷卡交易所需时间，能有效降低刷卡失败率。经过分析，苏州轨道交通的读写器选用了处理能力更强的CPU来增强硬件处理性能，读写器的软件流程在多次优化后实现了简化的目标。经过反复设计和测试，苏州轨道交通售票系统处理“苏州通”票卡的一次典型交易时间由最初的320 ms降低至260 ms，相应就大大降低了PBOC1.0票卡的刷卡失败率。

4.3对票卡进行调整和测试

1) 调整读写器的天线硬件。为了调整读写器天线以达到感应“苏州通”和市民卡的最佳效果，需要调整天线板上的电阻、电容、阻抗系数，调整天线的Q值(品质因数)，降低刷卡距离，以换取兼容更多批次的票卡。

2) 针对发行数量多，对当前广泛使用的票卡批次进行重点测试并确保兼容。为了尽可能减少百姓在轨道交通开通时乘车刷卡的影响，根据了解到的公交上刷卡活跃的“苏州通”和市民卡数据，对读写器天线进行了重点测试并做了相应调整。

4.4提供特别的技术方案

由于无法通过票卡标志位区分“苏州通”和市民卡，所以在设计过程中通过判断票卡上特定文件的返回值，以区分支持复合消费的市民卡和不支持复合消费的“苏州通”。

对于支持复合消费的市民卡，可以直接采用PBOC2.0规范定义的复合消费流程，完成轨道交通应用的复合消费交易；对不支持复合消费交易的“苏州通”，提供特别的技术方案。进站的票卡交易流程见图1。

图1　进站的总体交易流程

5　项目的实施过程及要点

5.1做好项目关键点的管理

轨道交通应用兼容“苏州通”和市民卡的项目受到社会各界的广泛关注，由于没有足够的票卡样本，因而项目的实施难度很大。为此，对项目的关键点做如下管控：

1) 加强软件设计，通过软件机制弥补硬件不足。“苏州通”硬件的缺陷只有通过读写器和闸机软件的设计来弥补，充分考虑读写器和“苏州通”交互过程中各种可能的问题，从而设计相应的软件流程进行处理。例如，设计重复通信机制、交易中断恢复机制、闸机刷卡失败提示等。同时，软件的设计应以控制交易时间为原则。

2) 坚持设计、测试、改进的持续推进。狠抓测试，因为测试结果是不断改进的方向，也是设计的验证依据。通过反复测试，验证设计的读写器硬件和软件能否实现预期功能；通过不断加大样本的测试，验证读写器和票卡的耦合效果是否符合使用要求；通过多台读写器的压力测试，验证读写器产品的一致性，以及是否存在可能的产品问题。

5.2设计标准化的读写器

当轨道交通形成线网运营后，AFC系统面临着票卡的互联互通。如何使乘客的刷卡体验保持一致，使票务处理的流程和结果保持一致，使各条线路兼容PBOC1.0和2.0标准的效果一致，是系统建设面临的挑战和要解决的问题。为此，设计和制造标准化的读写器是解决问题的关键。

苏州读写器在AFC系统标中作为一个二级部件，由总承包商选购而非甲供，实际每条线路选用的读写器都不一样，为了保证整体票务的一致性，采取了4个方面措施：一是在软件方面统一了票卡处理程序，保证了多条线路对票卡处理的一致性，二是在接口方面统一了读写器与上位机的接口规范，保证了乘客接受票务提示的一致性；三是在参数应用方面统一执行了清分下发的票价及黑名单参数，保证了执行扣费费率和拒绝票卡的一致性；四是在硬件方面统一了读写器天线的设计方案，同时根据1号线所收集的实际频繁使用的“苏州通”和市民卡样本调整读写器Q值，保证了读写器读写票卡效果的一致性。通过采取以上措施，苏州轨道交通票务系统在1号线开通初期实现了市民卡刷卡成功率100%，“苏州通”刷卡失败率3‰以内；在2号线开通后的网络化运营过程中，实现了各类票卡的互联互通，取得了市民卡、“苏州通”的刷卡失败率均为零的较好效果。

6　结语

苏州轨道交通在兼容PBOC1.0标准的“苏州通”和PBOC2.0标准的市民卡过程中，逐步解决了兼容并区分两种标准的票卡、统一各线票务处理程序、实现标准化服务等多个难题，为其他城市的轨道交通在票务建设方面提供了一定的参考。

[1] 徐飞, 曹奇英.PBOC2.0新型金融IC卡读卡器的设计与开发[J]. 单片机与嵌入式系统应用 ,2012(1):35-37.

[2] 张向军,陈克非.基于 PBOC智能卡的匿名可分电子货币协议[J]. 计算机应用,2009(7):18-20.

[3] 黄健明. 肇庆金融IC卡多行业推广应用方案[J]. 金融科技时代, 2012(1):41-43.

[4] 胡善钊. 推广PBOC2.0标准 促进金融IC卡发展[J]. 华南金融电脑,2010(12):40-41.

[5] 叶飞,徐骏善. 地铁AFC系统IC卡数据安全的探讨[J]. 中国防伪报道, 2012(3):50-52.

[6] 高朝晖，张宁，何铁军，等.城市轨道交通自动售检票系统IC卡读写器中间件研究[J].城市轨道交通研究,2009(8):13-16.

[7] 王健,张宁,黄亮,等.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(1):69-72.

[8] 王健,张宁,毛建,等.南京地铁AFC系统网络化建设中面临的问题初探[J].轨道交通, 2006(6):48-50.

[9] 王富章，李平. 关于网络化AFC系统整合方案的研究[J]. 现代城市轨道交通，2005(5)：15-18.

[10] 高朝晖，张宁，夏德传. 轨道交通清结算系统的分析与设计[J]. 交通运输工程与信息学报，2008, 6(2)：31-42.

(编辑：郭 洁)Compatibility of Series Ticket Cards in Urban Rail Transit AFC System

Zhu JiabinQian Shujie

(Suzhou Rail Transit Group Co.,Ltd,Suzhou Jiangsu 215004)

In order to avoid the waste of social resources, Suzhou rail transit AFC system is designed to be compatible with Suzhou City Card(IC Card specification: PBOC1.0) and Suzhou Citizen Card( IC Card specification: PBOC2.0). Some techniques such as reducing card processing time, multiplexing ticket card data bits, simplifying data record standard, adjusting RF parameters of antenna, etc., are applied in the process of integrating these two cards. Some difficult problems such as distinguishing cards of PBOC1.0 standard from those of PBOC2.0 standard, integrating read /write device product and processing flow, interconnecting all tickets in network were solved. The work achieved good economic and social benefits.

urban rail transit; AFC system4; Suzhou City Card; Suzhou Citizen Card; anti-tearing; adjusting antenna

10.3969/j.issn.1672-6073.2015.01.008

2014-01-16

2014-02-22

朱嘉斌，男，工程硕士，工程师，从事轨道交通机电项目管理工作，zhujiabin2200023@163.com

U29-39;U293.22

A

1672-6073(2015)01-0028-03