西安地鐵AFC系統與西安城市一卡通接口設計

李文慧，侯久望，王艷麗

（西安市地下鐵道有限公司，西安710018）

根據西安市城市軌道交通發展規劃以及西安城市十二五建設規劃，到2015年西安將建成軌道交通1、2、3號線，總里程將達到近百公里，西安軌道交通線網由原規劃設計的6條線路擴展為10多條，十二五期間完成6條線路的建設和運營，屆時西安將實現輻射城區和城市組團的立體交通網。隨著西安城市軌道交通主骨干交通網絡的建成，軌道交通將承擔城市公共交通的主客流，為城市公共交通提供更快速、更高效的服務。

西安地鐵2號線是西安地鐵線網建設中的第1條線，由于地鐵AFC系統的建設與西安市城市一卡通工程具有非同步性。在2號線的初步設計文件中僅對AFC專業提出預留與一卡通的接口，當時一卡通的外部條件還不太成熟。本文主要對該部分接口設計、組織、施工及接口技術難點進行論述。

1 籌劃與組織

工程籌劃與組織對項目的實施是至關重要的，為更好地推進西安市一卡通工程，確保地鐵開通時，長安通卡在地鐵AFC（Automatic Fare Collection），自動售檢票系統中順利使用，地鐵公司與一卡通公司成立長安通卡應用地鐵AFC系統的工作小組，負責項目的籌劃、組織與實施。具體結構如圖1。

圖1 一卡通應用地鐵組織與實施框圖

2 設計接口結構

地鐵AFC系統是一個相對獨立、封閉的系統，在設計接口上僅在終端讀寫設備上安裝一卡通系統的消費密鑰SAM卡，在人工充值、售票點設置授權管理卡；在地鐵清分中心與一卡通清算中設計有冗余的物理鏈路，用于消費數據的傳送、參數的下達、充值的認證等；具體設計系統接口結構如圖2。

圖2 一卡通與地鐵AFC設計界面

根據上述兩個系統設計界面，一卡通與地鐵AFC系統接口的施工主體是地鐵AFC方，一卡通公司配合提供足夠的PSAM和ISAM卡，并協助地鐵進行該部分的安裝、調試。

3 清分對賬

西安城市一卡通有限公司與西安市地下鐵道有限公司是獨立的經濟實體，為保證后期技術接口方案的制定、實施，在西安市政府的協調和促進之下，雙方達成清分對帳協議，為后續工作奠定基礎。該部分主要內容涉及地鐵公司代理長安通卡的售卡、充值的資費；使用長安通卡的服務費；資金對帳劃撥周期；雙方對帳協議合作周期等。

4 業務規則

票務規則是AFC系統設計的基礎。長安通卡應用地鐵的業務規則在一定程度上影響著AFC系統讀寫器的設計、開發；在兩家公司達成的清分協議的基礎之上，雙方共同探討研究制定了長安通卡應用地鐵的業務規則，該業務規則包括長安通卡的消費業務規則、充值售卡業務規則； 具體內容包括票卡管理、票卡交易規則、票卡交易（其中對充值、售卡交易包括簽到、簽退；對消費交易包括消費數據組包上傳等）、系統結算等。

5 長安通卡及地鐵AFC讀寫器的設計

根據西安市政府的有關文件，地鐵公司可制作內部“員工卡”以及不能再次充值的“次卡”、“紀念卡”；地鐵公司不再制售可重復充值使用的儲值卡，此類卡統一由“一卡通”公司制售；因此，作為城市的一卡通工程的長安通卡其卡片結構設計及標準對地鐵AFC系統業務規則、AFC系統上層軟件的開發有影響。

長安通卡片結構由密鑰文件、目錄數據文件、發卡基本信息文件以及公用錢包應用組成。如圖3。

圖3 一卡通卡片結構

在公用錢包應用文件中分別給公交、地鐵、出租等自行定義和使用的字段。公用錢包應用是長安通卡設計的基礎，在這個文件中，預留了“地鐵信息文件”、“本地復合交易文件”以及對長安通卡的“充資明細記錄文件”。

在“地鐵信息文件”中，由地鐵自行定義長安通卡作為地鐵儲值票時的卡片結構，采用BCD碼進行編碼，定義卡片類型、標識、證件號等用戶信息； 在“本地復合交易文件”主要用于當地鐵與公交聯乘優惠時，進行乘客信息記錄文件；“充資明細記錄文件”是在地鐵AFC系統承載長安通卡的售卡、充值功能時，對充資明細進行記錄的文件，該記錄格式、類型要與AFC系統要求一致。這3個文件的設計是AFC系統與一卡通接口設計的一個關鍵點。

AFC讀寫器的設計在AFC整個系統中是非常關鍵的一個環節。在正?？ㄆx寫過程中，每次卡片要經過尋卡、判斷、讀取基本信息，業務處理等，僅針對地鐵發行的單程票卡或長安通卡消費處理，讀寫器的開發與常規的商業領域的小額消費的POS消費區別不太大，讀寫器功能開發相對容易一點；在2號線AFC系統中承擔長安通卡的售卡、充值業務，在充值業務中，必須經一卡通系統的授權，對于讀寫器的底層軟件需要經過動態數據庫和調用函數實現；調用規則須和一卡通的充值售卡流程相一致，而動態數據庫的開發與一卡通的API有關系，且該部分動態數據庫的開發是在AFC系統中進行的，與AFC讀寫器的上層調用采用的操作系統有一定關聯，從一個城市AFC線網互通性的角度考慮，對讀寫器底層軟件調用的動態數據庫應該是一個標準的，通用的模塊，這部分設計是實現雙放充值功能實現的難點之一。

6 地鐵ACC與一卡通清算中心接口規范

根據“設計接口結構”中圖2“一卡通與AFC設計界面”可以看出，地鐵的清分中心（ACC）是與一卡通清算中心唯一的物理和業務接口。長安通卡在AFC系統終端設備進行交易以后（含售卡、充值）形成交易數據，經AFC的網絡上傳至地鐵AFC清分中心，由地鐵清分中心提供交易數據給一卡通清算中心，對賬確認；一卡通清算中心下發黑名單、參數等給地鐵清分中心，由ACC在AFC網絡內下發給各AFC系統設備終端。

因此，地鐵清分中心與一卡通清算中心物理鏈路、通信數據的接口設計是兩個系統實現對接需要規范的主要內容。經過地鐵公司與一卡通公司組織參建各方多次討論最后形成《西安市城市一卡通軌道交通應用接口規范Version 2.0》，該接口規范文檔是在前期清分對賬原則、票務規則基礎上編制而成的，在工作程序上也存在交叉、反復，認識的一個不斷提高和升華的過程。

《西安市城市一卡通軌道交通應用接口規范Version 2.0》主要包括以下3方面內容：

（1）系統接入構架

主要對系統運行進行約束，含結算日、對賬統計要求、掛賬與銷賬、交易組包等；

（2）數據交換內容、流程及報文約定

主要對物理鏈路層傳輸進行約定，簽到、簽退流程、業務處理、文件命名進行約定，對通知報文、完成報文、簽到、簽退報文、連接確認報文等進行規定，對售卡、充值、消費交易文件、機具、黑名單、業務參數文件等進行定義和規定；

（3）編碼規則及加密算法的約定等

考慮西安地鐵AFC系統目前采用的小清分的方案，《西安市城市一卡通軌道交通應用接口規范Version 2.0》文檔編制有一定包容性，對后續清分中心的建設的接口也有相同約制作用。

7 安裝與測式

一卡通應用地鐵的工程安裝、調式與地鐵AFC系統的安裝調試工作基本同步，主要體現在AFC設備終端PSAM卡的安裝、一卡通清算中心到地鐵ACC的線路敷設。地鐵AFC系統的讀寫器預留4個SAM卡插槽，除了單程票的PSAM使用之外，能夠滿足長安通卡PSAM卡及BOM中讀寫器ISAM卡的使用。

測試的工作主要在長安通卡對地鐵AFC讀寫器的測試和ACC與一卡通清算中心的測試。長安通卡對地鐵讀寫器的測試主要針對一卡通公司已發行的不同廠家提供的長安通卡片，主要包括尋卡測試、讀卡距離、寫卡距離測試、進出站驗證和交易記錄、參數下載測試等；清分中心與一卡通清算中心的測試，主要進行通信鏈路、基本數據傳輸測試；清分中心到一卡通清算中心的測試要經歷模擬測試，現場通信數據壓力測試，大客流演練。前期技術工作是基礎，技術方案、雙方籌劃合理、方案落實到位，安裝、測試工作就相對容易一點。

8 技術難點分析

（1）西安地鐵AFC系統與西安城市一卡通工程的建設籌劃是非同步的，在前期有很多不確定的因素，使得雙方在技術接口談判中非同步性的工程技術方案商談在存在一定難度，如長安通卡片結構設計，一卡通公司成立以后首先對公交系統進行改造，在卡結構中給地鐵預留的相關字段是否能滿足地鐵業務的需求，而地鐵的業務規則此時正處在籌劃之中，卡結構字段還沒來得及設計，對長安通卡地鐵應用區段進行確認和設計是該接口的難點之一；對讀寫器的接口技術對接也存在相同的問題，這在本文的第5部分“長安通卡及地鐵讀寫器的設計”已進行了論述。

（2）在該接口中，《西安市城市一卡通軌道交通應用接口規范Version 2.0》是整個接口中的難點和關鍵的。其中兩者之間的通信鏈路、協議存在分歧，一卡通工程和地鐵AFC系統在接口設計上采用的技術路線上不同，對工程的投入成本、時間會有一定的增加，雙方經多次協調后，采用雙方互相能夠接受的方案：清算中心與軌道交通ACC系統通信采用基于TCP/IP長連接的方式進行數據傳輸；地鐵ACC與一卡通清算系統之間以文件或報文方式交換數據；實時消息傳輸采用socket協議進行通信，文件傳輸采用FTP傳輸協議進行通信等原則進行。該部分內容在本文的第6部分“地鐵ACC與一卡通清算中心接口規范”進行了論述。

（3）關于充值方式的選擇。在業務規則中規定了長安通卡可利用AFC終端設備自動售票機（TVM）和半自動售票機（BOM）實現充值。長安通卡采用CPU卡，住建部尚無對CPU卡充值的技術標準，一卡通從自身資金數據安全的角度考慮建議采用在線充值方式，而西安地鐵二號線AFC系統對系統終端設備的管理不是采取中斷事件的管理模式，而是采用輪詢的管理模式：由車站計算機系統每隔一定時間對終端設備查詢管理，定期對交易數據包含充值數據打包上傳給線路計算機系統（LCC），由線路中央計算機系統上傳數據給地鐵清分中心。

這種技術模式很難保證充值事件的充值數據實時上傳，考慮工期的要求，如果系統進行技術路線的改動會對地鐵AFC系統帶來系統分險，為保證工程的可實施性，經雙方協商采用傳統的離線充值方式，實行加密認證、簽到、簽退機制，由一卡通公司提供離線充值技術要求，地鐵AFC系統負責一卡通的認證終端與地鐵AFC讀寫器的接口的開發，接口模塊采用標準驅動，用于一卡通系統與AFC讀寫器之間的通信。

9 結束語

在一卡通與地鐵AFC系統接口設計中，關鍵的技術環節在卡片結構設計、讀寫器的設計、地鐵清分中心與一卡通清算中心的接口設計。因此，對于新建地鐵的城市來說，選擇擁有卡設計、讀寫器設計自主產權的集成供應商對項目的順利推進至關重要。AFC系統的業務需求都體現在卡設計與讀寫器設計中，而對于西安這種情況來說，儲值卡由是利用了一卡通公司的長安通卡介質，這就需要AFC系統商對長安通卡結構有很好的理解和把控；另外，目前在AFC系統設計時，大讀寫器是一種趨勢，即把業務處理全部放在讀寫器進行處理，而不是上傳到上位機中處理，這對維護、維保、系統升級很有好處；這也是有AFC行業里有人把AFC系統理解六層結構，把讀寫器作為單獨一層劃分處理，而作為一卡通與地鐵AFC接口一個重要點，讀寫器的開發、調試是整個項目重要的一個環節。

西安市一卡通工程與地鐵AFC系統接口建設已經接近尾聲，在此對整個工程過程的組織、設計、測試及接口技術中的重點、難點進行了剖習和總結，以期望對有類似建設的城市能提供一點借鑒和幫助。

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