康崇皓

城市軌道交通AFC系統(tǒng)讀寫(xiě)器的建設(shè)模式淺析

康崇皓

摘 要：讀寫(xiě)器是采用射頻識(shí)別技術(shù)對(duì)非接觸式IC卡進(jìn)行讀寫(xiě)的終端設(shè)備，隨著軌道交通線網(wǎng)建設(shè)運(yùn)營(yíng)，讀寫(xiě)器必將隨著線網(wǎng)收費(fèi)策略、票卡業(yè)務(wù)規(guī)則而不斷升級(jí)改造。但按現(xiàn)有的先招標(biāo)，再由承包商進(jìn)行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)的模式，易受到招標(biāo)方式、承包商研發(fā)水平、建設(shè)管理及后續(xù)維護(hù)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(shè)、運(yùn)營(yíng)模式下，AFC系統(tǒng)采用線網(wǎng)統(tǒng)一讀寫(xiě)器的建設(shè)模式，并且建設(shè)方首先掌握讀寫(xiě)器關(guān)鍵技術(shù)，再開(kāi)展招標(biāo)、實(shí)施等建設(shè)工作。

關(guān)鍵詞：軌道交通;自動(dòng)售檢票系統(tǒng);讀寫(xiě)器;建設(shè)模式

讀寫(xiě)器是對(duì)非接觸式IC卡進(jìn)行讀寫(xiě)的終端設(shè)備。它采用射頻識(shí)別技術(shù) (RFID)，是自動(dòng)售檢票系統(tǒng) (AFC)的重要部件之一，在自動(dòng)檢票機(jī)、自動(dòng)售票機(jī)、半自動(dòng)售票機(jī)等車(chē)站設(shè)備中大量使用。

既有讀寫(xiě)器建設(shè)過(guò)程中，通常是先招標(biāo)，再對(duì)讀寫(xiě)器進(jìn)行設(shè)計(jì)、研發(fā)，易受到招標(biāo)方式、承包商研發(fā)水平、建設(shè)管理及后續(xù)維護(hù)等各方面的影響，往往導(dǎo)致讀寫(xiě)器的技術(shù)水平、功能及性能不一致，對(duì)建設(shè)質(zhì)量及進(jìn)度控制等存在較大影響。為此，有必要探討讀寫(xiě)器的建設(shè)模式。

1 既有讀寫(xiě)器建設(shè)模式

圖1 現(xiàn)有讀寫(xiě)器建設(shè)模式

目前AFC系統(tǒng)讀寫(xiě)器的建設(shè)模式如圖1所示。

首先編制用戶需求書(shū)，再將讀寫(xiě)器納入每條線路AFC系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中完成招標(biāo)工作;然后經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)，由承包商根據(jù)用戶對(duì)讀寫(xiě)器的功能、性能等要求進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)，再通過(guò)樣機(jī)的測(cè)試對(duì)讀寫(xiě)器定型;最后進(jìn)入產(chǎn)品量產(chǎn)。

隨著軌道交通線網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)營(yíng)的建立，讀寫(xiě)器必將隨著線網(wǎng)收費(fèi)策略、票卡業(yè)務(wù)規(guī)則的修訂而升級(jí)改造;并且電子產(chǎn)品的技術(shù)壽命一般為10年，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，會(huì)出現(xiàn)芯片或部件停產(chǎn)而無(wú)法采購(gòu)，需要對(duì)讀寫(xiě)器硬件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、改造。

然而這種建設(shè)模式，建設(shè)方不易掌握讀寫(xiě)器的關(guān)鍵技術(shù)，需要對(duì)讀寫(xiě)器軟硬件升級(jí)時(shí)，只能依賴(lài)承包商。產(chǎn)品換代時(shí)，在沒(méi)有量的前提下，難以要求原讀寫(xiě)器供應(yīng)商研發(fā)新的讀寫(xiě)器。如果由多家讀寫(xiě)器供應(yīng)商維護(hù)，則在每次收費(fèi)策略和業(yè)務(wù)規(guī)則的更改時(shí)建設(shè)方都至少要召回其中一家供應(yīng)商，效率低下，費(fèi)用不菲;如果由一家讀寫(xiě)器供應(yīng)商維護(hù)，則后期其他供應(yīng)商難以再次介入，將造成該供應(yīng)商技術(shù)上的壟斷。

目前讀寫(xiě)器按各線路獨(dú)立采購(gòu)，由于各供應(yīng)商技術(shù)力量不一，對(duì)用戶需求執(zhí)行不一，產(chǎn)品通用性不高，需要做大量測(cè)試來(lái)確保讀寫(xiě)器對(duì)各線票務(wù)規(guī)則處理一致。因此，建設(shè)方需要有足夠的技術(shù)能力和項(xiàng)目管理能力，來(lái)保證各供貨商開(kāi)發(fā)的讀寫(xiě)器能夠通用。同時(shí)，由于每條線路均需要開(kāi)發(fā)讀寫(xiě)器，所有供貨商必須掌握密鑰系統(tǒng)技術(shù)，增加了建設(shè)方密鑰的泄密風(fēng)險(xiǎn)。

另外，在與城市“一卡通”合作模式中，建設(shè)方除無(wú)法得到發(fā)行票卡所帶來(lái)的利益外，票務(wù)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(jí)讀寫(xiě)器。特別在軌道交通線網(wǎng)效應(yīng)突現(xiàn)時(shí)，市政府必將實(shí)行惠民政策，但往往未考慮建設(shè)方的實(shí)施條件，常以政府發(fā)文來(lái)要求建設(shè)方，給建設(shè)方的工作帶來(lái)極大的不便。在國(guó)內(nèi)多個(gè)城市的AFC系統(tǒng)兼容城市“一卡通”的建設(shè)過(guò)程中，關(guān)鍵技術(shù)的缺失對(duì)建設(shè)方在建設(shè)工期及運(yùn)營(yíng)服務(wù)上已有過(guò)實(shí)質(zhì)的影響。

2 讀寫(xiě)器建設(shè)模式的建議

2.1 建設(shè)次序調(diào)整

由現(xiàn)有的先招標(biāo)，再設(shè)計(jì)、研發(fā)的建設(shè)模式調(diào)整為先設(shè)計(jì)、研發(fā)，掌握關(guān)鍵技術(shù)之后，再來(lái)招標(biāo)，進(jìn)行工程的具體實(shí)施。如圖2所示。

若采用此模式可使建設(shè)方在讀寫(xiě)器關(guān)鍵技術(shù)方面擺脫對(duì)供應(yīng)商的依賴(lài)，避免供應(yīng)商在技術(shù)上的壟斷，同時(shí)建設(shè)方能在自身技術(shù)條件下及時(shí)完成因票務(wù)規(guī)則修改引起的讀寫(xiě)器的升級(jí)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(shí)，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(duì)乘客的運(yùn)營(yíng)服務(wù)水平。

圖2 建議讀寫(xiě)器建設(shè)模式

2.2 讀寫(xiě)器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)

目前，讀寫(xiě)器的讀寫(xiě)模式分為傳統(tǒng)讀寫(xiě)模式和票務(wù)處理程序 (TP)內(nèi)置型讀寫(xiě)模式。TP內(nèi)置是將票卡處理程序置于讀寫(xiě)器內(nèi)部，與設(shè)備軟件無(wú)關(guān)，當(dāng)票卡處理規(guī)則發(fā)生變化時(shí)，可通過(guò)參數(shù)或票卡處理程序的在線更新來(lái)實(shí)現(xiàn)處理業(yè)務(wù)的修改，避免對(duì)設(shè)備軟件的修改，降低了維護(hù)成本。北京、廣州、南京及無(wú)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(xiě)器。

從AFC系統(tǒng)的擴(kuò)展性、安全性考慮，建議在建設(shè)方的主導(dǎo)下，聯(lián)合第三方技術(shù)力量，針對(duì)TP內(nèi)置型讀寫(xiě)器，對(duì)讀寫(xiě)器的軟硬件關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)與研究，掌握核心技術(shù)，建設(shè)讀寫(xiě)器測(cè)試平臺(tái)。

2.3 選擇合適的招標(biāo)方式

在完成讀寫(xiě)器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵技術(shù)等的設(shè)計(jì)、研發(fā)后，選擇合適的招標(biāo)方式，以利于工程實(shí)施管理，提高建設(shè)質(zhì)量。讀寫(xiě)器招標(biāo)方式的對(duì)比如表1所示。

按線網(wǎng)讀寫(xiě)器單獨(dú)招標(biāo)方式中，除在建設(shè)管理中對(duì)建設(shè)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(biāo)方式。因此，建議采用第二種招標(biāo)方式，可以得到以下成果和應(yīng)用前景。

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

2．可快速響應(yīng)運(yùn)營(yíng)票務(wù)規(guī)則修改對(duì)讀寫(xiě)器的升級(jí)要求，降低建設(shè)和日常維護(hù)、升級(jí)的成本。

3．對(duì)政府實(shí)施的惠民政策可以更加快速、準(zhǔn)確、實(shí)惠的實(shí)現(xiàn)。

4．建設(shè)方自主掌握軟硬件核心技術(shù)后，對(duì)未來(lái)讀寫(xiě)器自主生產(chǎn)或采購(gòu)擁有更多的選擇余地。

表1 讀寫(xiě)器招標(biāo)方式的對(duì)比

3 讀寫(xiě)器研發(fā)工作要點(diǎn)

3.1 設(shè)計(jì)與研發(fā)內(nèi)容

1．對(duì)已有的讀寫(xiě)器軟硬件進(jìn)行分析評(píng)估，優(yōu)化設(shè)計(jì)及改進(jìn)。

2．研制讀寫(xiě)器硬件，對(duì)主要部件模塊選型，包括主控CPU、存儲(chǔ)器件、射頻收發(fā)模塊、SAM卡認(rèn)證電路等。軟件升級(jí)時(shí)對(duì)主要模塊不需要大的換代升級(jí)。

3．開(kāi)發(fā)讀寫(xiě)器硬件模塊的底層驅(qū)動(dòng)程序，特別是射頻收發(fā)模塊，實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)IC卡所必需的功能，包括射頻信號(hào)的產(chǎn)生、調(diào)制、解調(diào)、安全認(rèn)證和防沖突等，使讀寫(xiě)操作距離達(dá)到8 cm。

4．開(kāi)發(fā)讀寫(xiě)器TP程序，完善各種票卡處理流程，使典型交易時(shí)間小于300 ms。

5．標(biāo)準(zhǔn)化讀寫(xiě)器與設(shè)備的通信、物理接口，確保數(shù)據(jù)傳輸速率、設(shè)備間互換的要求。

6．建設(shè)讀寫(xiě)器硬件測(cè)試平臺(tái)，開(kāi)發(fā)讀寫(xiě)器測(cè)試軟件。

7．統(tǒng)一讀寫(xiě)器設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試、應(yīng)用等操作流程，以及對(duì)票務(wù)處理進(jìn)行維護(hù)升級(jí)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(shí)施方式選擇

因讀寫(xiě)器是具有線網(wǎng)特點(diǎn)的統(tǒng)一部件，如果開(kāi)展有關(guān)此專(zhuān)業(yè)部件技術(shù)開(kāi)發(fā)，其費(fèi)用未包括在各新線建設(shè)的設(shè)計(jì)概算中，從而無(wú)法采用工程建設(shè)的模式?？紤]到項(xiàng)目的預(yù)期發(fā)生費(fèi)用不高，建議采用科研項(xiàng)目方式來(lái)開(kāi)展。

3.3 實(shí)施單位選擇

對(duì)于讀寫(xiě)器的研究實(shí)施單位，可以選擇供應(yīng)商、咨詢公司、科研機(jī)構(gòu)等。理論上學(xué)?？蒲袡C(jī)構(gòu)有一定先進(jìn)性，也有產(chǎn)品研發(fā)能力和經(jīng)驗(yàn)，可以給讀寫(xiě)器的技術(shù)帶來(lái)較大提升，可以根據(jù)建設(shè)方的需求進(jìn)行技術(shù)上的優(yōu)化設(shè)計(jì)，有利于建設(shè)方掌握關(guān)鍵技術(shù)。但是，由于其技術(shù)力量主要來(lái)源于教師、研究生等，教學(xué)科研任務(wù)繁重，對(duì)于建設(shè)方建設(shè)任務(wù)工期需求的響應(yīng)有一定的劣勢(shì)。為此，應(yīng)聯(lián)合科研機(jī)構(gòu)對(duì)讀寫(xiě)器的軟硬件關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)與研究，培養(yǎng)建設(shè)方的項(xiàng)目管理、技術(shù)研發(fā)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員，掌握核心技術(shù)。后續(xù)讀寫(xiě)器再按線網(wǎng)統(tǒng)一招標(biāo)，確定一個(gè)實(shí)力雄厚、有相關(guān)項(xiàng)目背景的供應(yīng)商，和建設(shè)方建立良好的、長(zhǎng)期的合作關(guān)系，保證讀寫(xiě)器的相關(guān)工作順利開(kāi)展。

在讀寫(xiě)器建設(shè)過(guò)程中，首先應(yīng)將讀寫(xiě)器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、軟硬件的關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行設(shè)計(jì)、研發(fā)，再進(jìn)行招標(biāo)工作，建設(shè)方可擺脫對(duì)承包商技術(shù)的依賴(lài)，在票務(wù)規(guī)則修改、實(shí)施優(yōu)惠方案、讀寫(xiě)器升級(jí)實(shí)施等方面具有更大的主動(dòng)性，對(duì)于承包商的選擇也有更大的余地，更有利于建設(shè)質(zhì)量、進(jìn)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(luò)化建設(shè)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(qiáng)．地鐵AFC系統(tǒng)中的射頻卡讀寫(xiě)器設(shè)計(jì)［J］．單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)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(jī)與應(yīng)用，2011(15)：30－34．

［4］趙軍輝．射頻識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用［M］．北京：機(jī)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(tuán)有限公司 工程師 215008 江蘇蘇州

2012-11-05

(責(zé)任編輯：諸 紅)