城市軌道交通AFC系統(tǒng)讀寫器的建設模式淺析

康崇皓

城市軌道交通AFC系統(tǒng)讀寫器的建設模式淺析

康崇皓

摘 要：讀寫器是采用射頻識別技術(shù)對非接觸式IC卡進行讀寫的終端設備，隨著軌道交通線網(wǎng)建設運營，讀寫器必將隨著線網(wǎng)收費策略、票卡業(yè)務規(guī)則而不斷升級改造。但按現(xiàn)有的先招標，再由承包商進行設計、開發(fā)的模式，易受到招標方式、承包商研發(fā)水平、建設管理及后續(xù)維護等各方面的影響。本文建議根據(jù)城市軌道交通的發(fā)展規(guī)劃，在軌道交通線網(wǎng)建設、運營模式下，AFC系統(tǒng)采用線網(wǎng)統(tǒng)一讀寫器的建設模式，并且建設方首先掌握讀寫器關(guān)鍵技術(shù)，再開展招標、實施等建設工作。

關(guān)鍵詞：軌道交通;自動售檢票系統(tǒng);讀寫器;建設模式

讀寫器是對非接觸式IC卡進行讀寫的終端設備。它采用射頻識別技術(shù) (RFID)，是自動售檢票系統(tǒng) (AFC)的重要部件之一，在自動檢票機、自動售票機、半自動售票機等車站設備中大量使用。

既有讀寫器建設過程中，通常是先招標，再對讀寫器進行設計、研發(fā)，易受到招標方式、承包商研發(fā)水平、建設管理及后續(xù)維護等各方面的影響，往往導致讀寫器的技術(shù)水平、功能及性能不一致，對建設質(zhì)量及進度控制等存在較大影響。為此，有必要探討讀寫器的建設模式。

1 既有讀寫器建設模式

圖1 現(xiàn)有讀寫器建設模式

目前AFC系統(tǒng)讀寫器的建設模式如圖1所示。

首先編制用戶需求書，再將讀寫器納入每條線路AFC系統(tǒng)的建設過程中完成招標工作;然后經(jīng)過設計聯(lián)絡，由承包商根據(jù)用戶對讀寫器的功能、性能等要求進行設計研發(fā)，再通過樣機的測試對讀寫器定型;最后進入產(chǎn)品量產(chǎn)。

隨著軌道交通線網(wǎng)建設、運營的建立，讀寫器必將隨著線網(wǎng)收費策略、票卡業(yè)務規(guī)則的修訂而升級改造;并且電子產(chǎn)品的技術(shù)壽命一般為10年，隨著時間延長，會出現(xiàn)芯片或部件停產(chǎn)而無法采購，需要對讀寫器硬件進行重新設計、改造。

然而這種建設模式，建設方不易掌握讀寫器的關(guān)鍵技術(shù)，需要對讀寫器軟硬件升級時，只能依賴承包商。產(chǎn)品換代時，在沒有量的前提下，難以要求原讀寫器供應商研發(fā)新的讀寫器。如果由多家讀寫器供應商維護，則在每次收費策略和業(yè)務規(guī)則的更改時建設方都至少要召回其中一家供應商，效率低下，費用不菲;如果由一家讀寫器供應商維護，則后期其他供應商難以再次介入，將造成該供應商技術(shù)上的壟斷。

目前讀寫器按各線路獨立采購，由于各供應商技術(shù)力量不一，對用戶需求執(zhí)行不一，產(chǎn)品通用性不高，需要做大量測試來確保讀寫器對各線票務規(guī)則處理一致。因此，建設方需要有足夠的技術(shù)能力和項目管理能力，來保證各供貨商開發(fā)的讀寫器能夠通用。同時，由于每條線路均需要開發(fā)讀寫器，所有供貨商必須掌握密鑰系統(tǒng)技術(shù)，增加了建設方密鑰的泄密風險。

另外，在與城市“一卡通”合作模式中，建設方除無法得到發(fā)行票卡所帶來的利益外，票務規(guī)則也受其新增票種及優(yōu)惠政策的影響而不斷調(diào)整，需要不斷升級讀寫器。特別在軌道交通線網(wǎng)效應突現(xiàn)時，市政府必將實行惠民政策，但往往未考慮建設方的實施條件，常以政府發(fā)文來要求建設方，給建設方的工作帶來極大的不便。在國內(nèi)多個城市的AFC系統(tǒng)兼容城市“一卡通”的建設過程中，關(guān)鍵技術(shù)的缺失對建設方在建設工期及運營服務上已有過實質(zhì)的影響。

2 讀寫器建設模式的建議

2.1 建設次序調(diào)整

由現(xiàn)有的先招標，再設計、研發(fā)的建設模式調(diào)整為先設計、研發(fā)，掌握關(guān)鍵技術(shù)之后，再來招標，進行工程的具體實施。如圖2所示。

若采用此模式可使建設方在讀寫器關(guān)鍵技術(shù)方面擺脫對供應商的依賴，避免供應商在技術(shù)上的壟斷，同時建設方能在自身技術(shù)條件下及時完成因票務規(guī)則修改引起的讀寫器的升級改造，保證線網(wǎng)AFC系統(tǒng)技術(shù)上的統(tǒng)一和通用。特別是與城市“一卡通”合作時，可以共同研究、制定優(yōu)惠政策，或是發(fā)行新票種等，從而提升軌道交通對乘客的運營服務水平。

圖2 建議讀寫器建設模式

2.2 讀寫器技術(shù)標準制定和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)

目前，讀寫器的讀寫模式分為傳統(tǒng)讀寫模式和票務處理程序 (TP)內(nèi)置型讀寫模式。TP內(nèi)置是將票卡處理程序置于讀寫器內(nèi)部，與設備軟件無關(guān)，當票卡處理規(guī)則發(fā)生變化時，可通過參數(shù)或票卡處理程序的在線更新來實現(xiàn)處理業(yè)務的修改，避免對設備軟件的修改，降低了維護成本。北京、廣州、南京及無錫等地在建和新建的地鐵線路中均已采用了TP內(nèi)置型讀寫器。

從AFC系統(tǒng)的擴展性、安全性考慮，建議在建設方的主導下，聯(lián)合第三方技術(shù)力量，針對TP內(nèi)置型讀寫器，對讀寫器的軟硬件關(guān)鍵技術(shù)進行開發(fā)與研究，掌握核心技術(shù)，建設讀寫器測試平臺。

2.3 選擇合適的招標方式

在完成讀寫器技術(shù)標準、關(guān)鍵技術(shù)等的設計、研發(fā)后，選擇合適的招標方式，以利于工程實施管理，提高建設質(zhì)量。讀寫器招標方式的對比如表1所示。

按線網(wǎng)讀寫器單獨招標方式中，除在建設管理中對建設方要求較高外，其他方面均優(yōu)于按單線路納入AFC系統(tǒng)招標方式。因此，建議采用第二種招標方式，可以得到以下成果和應用前景。

1．研制出技術(shù)先進、性能優(yōu)越的讀寫器，掌握關(guān)鍵技術(shù)，避免供應商的技術(shù)壟斷。

2．可快速響應運營票務規(guī)則修改對讀寫器的升級要求，降低建設和日常維護、升級的成本。

3．對政府實施的惠民政策可以更加快速、準確、實惠的實現(xiàn)。

4．建設方自主掌握軟硬件核心技術(shù)后，對未來讀寫器自主生產(chǎn)或采購擁有更多的選擇余地。

表1 讀寫器招標方式的對比

3 讀寫器研發(fā)工作要點

3.1 設計與研發(fā)內(nèi)容

1．對已有的讀寫器軟硬件進行分析評估，優(yōu)化設計及改進。

2．研制讀寫器硬件，對主要部件模塊選型，包括主控CPU、存儲器件、射頻收發(fā)模塊、SAM卡認證電路等。軟件升級時對主要模塊不需要大的換代升級。

3．開發(fā)讀寫器硬件模塊的底層驅(qū)動程序，特別是射頻收發(fā)模塊，實現(xiàn)讀寫IC卡所必需的功能，包括射頻信號的產(chǎn)生、調(diào)制、解調(diào)、安全認證和防沖突等，使讀寫操作距離達到8 cm。

4．開發(fā)讀寫器TP程序，完善各種票卡處理流程，使典型交易時間小于300 ms。

5．標準化讀寫器與設備的通信、物理接口，確保數(shù)據(jù)傳輸速率、設備間互換的要求。

6．建設讀寫器硬件測試平臺，開發(fā)讀寫器測試軟件。

7．統(tǒng)一讀寫器設計、開發(fā)、測試、應用等操作流程，以及對票務處理進行維護升級的操作流程。

8．做好相關(guān)技術(shù)文檔和軟件版本的管理，做好產(chǎn)品技術(shù)自主化。

3.2 實施方式選擇

因讀寫器是具有線網(wǎng)特點的統(tǒng)一部件，如果開展有關(guān)此專業(yè)部件技術(shù)開發(fā)，其費用未包括在各新線建設的設計概算中，從而無法采用工程建設的模式?？紤]到項目的預期發(fā)生費用不高，建議采用科研項目方式來開展。

3.3 實施單位選擇

對于讀寫器的研究實施單位，可以選擇供應商、咨詢公司、科研機構(gòu)等。理論上學?？蒲袡C構(gòu)有一定先進性，也有產(chǎn)品研發(fā)能力和經(jīng)驗，可以給讀寫器的技術(shù)帶來較大提升，可以根據(jù)建設方的需求進行技術(shù)上的優(yōu)化設計，有利于建設方掌握關(guān)鍵技術(shù)。但是，由于其技術(shù)力量主要來源于教師、研究生等，教學科研任務繁重，對于建設方建設任務工期需求的響應有一定的劣勢。為此，應聯(lián)合科研機構(gòu)對讀寫器的軟硬件關(guān)鍵技術(shù)進行開發(fā)與研究，培養(yǎng)建設方的項目管理、技術(shù)研發(fā)、運營維護人員，掌握核心技術(shù)。后續(xù)讀寫器再按線網(wǎng)統(tǒng)一招標，確定一個實力雄厚、有相關(guān)項目背景的供應商，和建設方建立良好的、長期的合作關(guān)系，保證讀寫器的相關(guān)工作順利開展。

在讀寫器建設過程中，首先應將讀寫器的技術(shù)標準、軟硬件的關(guān)鍵技術(shù)等進行設計、研發(fā)，再進行招標工作，建設方可擺脫對承包商技術(shù)的依賴，在票務規(guī)則修改、實施優(yōu)惠方案、讀寫器升級實施等方面具有更大的主動性，對于承包商的選擇也有更大的余地，更有利于建設質(zhì)量、進度的控制。

［1］王健，張寧，黃亮，何鐵軍．南京地鐵AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡化建設思路和再思考［J］．都市快軌交通，2011，24(1)：69－72．

［2］高芳玲，滿慶豐，夏繼強．地鐵AFC系統(tǒng)中的射頻卡讀寫器設計［J］．單片機與嵌入式系統(tǒng)應用，2010(1)：57 －61．

［3］葉飛，徐駿善．AFC系統(tǒng)中非接觸式IC卡數(shù)據(jù)安全的研究與探討［J］．微型機與應用，2011(15)：30－34．

［4］趙軍輝．射頻識別技術(shù)與應用［M］．北京：機械工業(yè)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：蘇州軌道交通集團有限公司 工程師 215008 江蘇蘇州

2012-11-05

(責任編輯：諸 紅)