智能發(fā)卡技術研究及其在城市軌道交通中的產業(yè)化應用

張林法

[摘要]簡述城市軌道交通AFC（自動售檢票）設備的核心技術之一“智能發(fā)卡技術”的創(chuàng)新技術研究狀況，及采用此技術的票卡發(fā)售模塊在北京地鐵1、2號線和八通線的應用實例。

[關鍵詞]城市軌道交通 自動售檢票 AFC 智能發(fā)卡技術 票卡發(fā)售模塊

中圖分類號：TP2文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0320016－01

一、前言

智能發(fā)卡技術是集信息化處理、機械自動、高精密傳輸、智能控制為一體的票卡處理技術，該技術主要適用于高密度、大批量、自動化發(fā)卡設備，是城市軌道交通售檢票系統(tǒng)（AFC，Automatic Fare Collectio

n自動售檢票）的核心和關鍵技術之一。研究此高新技術并實施產業(yè)化應用，可提高整個軌道交通行業(yè)的尖端核心技術及服務管理水平，大大增強企業(yè)的核心技術競爭力，培養(yǎng)民族品牌，并為國家節(jié)省巨額外匯支出，促進國內軌道交通行業(yè)建設的發(fā)展。

隨著我國城市化建設步伐的加快，近十年來軌道交通呈現(xiàn)加速發(fā)展態(tài)勢，先后有接近30個城市展開了軌道交通研究和建設準備。“十一五”計劃期間，中國城市交通投資將達8000億元人民幣，其中至少有2000億元將用于地鐵建設。尤其是北京地鐵1、2號線及八通線，由于是國內最繁忙的地鐵線路，客流量極大，并且其作為奧運工程之一的AFC設備產業(yè)化應用項目，成為目前國內最大的AFC項目。

廣電運通公司通過采用此刮卡式智能發(fā)卡技術，成功地實現(xiàn)了該技術在北京地鐵1、2號線及八通線項目中的產業(yè)化應用，承受了開通運營期間繁重的客流量考驗，并通過實施奧運保障順利地完成了08年北京奧運會期間的地鐵正常運營業(yè)務。

本文簡要介紹智能發(fā)卡技術的原理及在北京地鐵現(xiàn)場實施大批量產業(yè)化應用的過程和經驗。

二、智能發(fā)卡技術研究

（一）智能發(fā)卡技術原理

智能發(fā)卡技術的主要原理為雙通道智能兼容刮卡式發(fā)卡，即發(fā)卡時采用推送票卡側面的方式來進行，并且僅采用一套發(fā)卡機構即可實現(xiàn)多種票箱及票卡的兼容發(fā)售。通過獨創(chuàng)的兼容發(fā)卡技術，當刮刀在發(fā)售A票箱的票卡時正常刮送，而刮送B票箱的票卡時，則利用刮刀控制票卡使得刮送過程不會誤刮A票箱的票卡，再配合凸輪的實時切換，可順利實現(xiàn)兼容發(fā)卡功能。

該技術主要包含票卡刮送、兼容刮卡、凸輪切換、高速發(fā)卡及票卡讀寫、大容量票箱、容錯技術等部分。主要技術研究領域包括：

1．創(chuàng)新性的智能刮刀自動刮卡技術研究；2．獨創(chuàng)的兼容發(fā)卡原理及智能控制技術研究；3．獨創(chuàng)的凸輪彈壓及切換技術研究；4．大容量票箱高速發(fā)卡技術研究；5．非接觸式IC卡讀寫技術研究。

（二）智能刮卡機構

傳統(tǒng)的摩擦式發(fā)卡技術是通過摩擦輪摩擦票卡的表面來發(fā)卡，而智能刮卡技術與這種傳統(tǒng)技術的根本差別在于刮刀是通過推送票卡的側面來發(fā)出票卡。此項技術避免了摩擦式發(fā)卡技術發(fā)送票卡時所存在的產品性能隱患：

1．發(fā)卡摩擦輪對票卡表面造成長期磨損；2．設備處于長期工作環(huán)境下，摩擦輪表面會產生磨損及污染，粘附粉塵，發(fā)卡故障率增高；3. 票卡表面含有水、油、汗及飲料時，難以發(fā)送成功；4．需要定期更換皮帶，設備使用過程的后續(xù)維護費用高昂。

智能刮卡機構通過巧妙的設計，在后退時不會對票卡產生作用，而在向前刮送時則會自動調整刮刀狀態(tài)，將票卡刮送出去；對于不同票箱的票卡，則會選擇不同的刮卡姿態(tài)，做到嚴格按指令刮出指定位置的票卡。

刮卡機構示意圖如下：

1．刮卡組件 2. 票卡

（三）雙通道兼容發(fā)卡技術

發(fā)卡通道采用雙通道兼容技術，實現(xiàn)了一套刮卡裝置在同一工作區(qū)域中往復運動時，可以根據(jù)接收到的不同指令而精確、有效地控制任意一個或多個票箱內的票卡，并準確發(fā)送票卡到該項指令指定的位置。如圖2。

1．A票箱 2.B票箱3.雙通道

（四）凸輪彈壓及切換技術

在多票箱及多卡種兼容發(fā)卡時，通過凸輪下壓或釋放票卡而改變票

卡工作位置，與刮刀實現(xiàn)默契配合、實時切換。具體為刮刀需要刮送不同票箱的票卡時，利用凸輪下壓票卡可實現(xiàn)刮刀前進時不會刮出當前票箱的票，而當刮刀到達指定的需要發(fā)卡的票箱上方時，才會刮出該票箱的票卡。這樣的組合可確保刮卡組件在發(fā)卡操作時準確無誤，并提高自動發(fā)卡的成功率，降低人工維護的工作量，使設備的工作效率進一步得到提高。

（五）大容量票箱高速發(fā)卡技術

該技術通過匹配票卡提升的彈力、控制精密度、保障關鍵部件耐磨性能，以及位移補償技術、滑塊插針技術、票箱限位及與刮卡單元接口技術、犬牙交錯式過渡等技術方法，使每個票箱容量達到1000張時還能夠高速、順利地發(fā)卡，解決了票箱容量少導致管理人員工作量大的問題，適應地鐵持續(xù)大批量、高密度發(fā)卡的需求。

（六）非接觸式IC卡讀寫技術

可讀寫符合ISO14443 TYPE A/B標準的邏輯加密卡、非接觸CPU卡和雙界面CPU卡；可讀寫的TYPE A卡片型號有Mifare1 S50、Mifare1 S70、Mifare ULTRALIGHT、復旦FM11RF32，TYPE B卡片型號有AT88RF020、AT88RF080。

通過四種SIM認證，解決了非接觸式IC卡在讀寫過程中的安全性問題。另外還實現(xiàn)了防沖突功能，即當有兩張票卡

被誤發(fā)到讀寫區(qū)時，設備會自動報錯并回收票卡，避免發(fā)售錯誤。

三、智能發(fā)卡技術產業(yè)化應用

（一）應用環(huán)境

北京地鐵1號線、2號線及八通線的所有售票類設備，包含自動售票機（TVM）、票房補票機（BOM），配備票卡發(fā)售模塊共一千余臺，分布在三條線路的五十個地鐵站點中。

北京地鐵1、2號線是國內目前最繁忙的線路，客流量極大，尤其是乘車高峰時段，站內站外到處都擠滿了乘客。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，1、2號線及八通線AFC設備正式開通后的一月內，三條線路的平均進站人數(shù)分別為62.30萬、42.65萬和10萬余人，奧運期間的客流量更是突破了歷史記錄。面對如此巨大的軌道交通壓力，產品性能必須始終保持在高速穩(wěn)定的運行狀態(tài)，才能保障客運服務的順利進行。

（二）應用經驗

為了保證設備能按時順利開通運營，采取了以下的保障措施：

1．在設備安裝階段實施邊安裝邊調試的措施，并在設備正式開通前進行大量的模擬測試，暴露存在的問題并立即采取應對措施進行現(xiàn)場解決，隨后進行測試驗證。

2．對每臺設備填寫狀態(tài)記錄表，每項具體的技術指標確認正常后才交付運營。

3．規(guī)范操作流程，對于操作要點形成文檔，重點宣貫及監(jiān)控執(zhí)行。

4．進行大量的技術培訓，培養(yǎng)技術能手以點帶面保障設備穩(wěn)定運行。

5．開通試運營階段配備較多的保障人員，確認設備運行穩(wěn)定后再逐漸減少相關人員。

6．奧運期間實行奧運保障工程，保障客流運送有序進行。

四、結論

“智能發(fā)卡技術研究及在軌道交通中的產業(yè)化應用”項目通過采用創(chuàng)新性的智能發(fā)卡技術，利用高精密的刮卡機構，實現(xiàn)了大批量穩(wěn)定發(fā)售票卡的功能。目前共有一千多臺票卡發(fā)售模塊安裝到北京地鐵1、2號線及八通線，實現(xiàn)正常運營服務，并經受住了2008年北京奧運會期間巨大客流壓力的考驗。