城市軌道交通AFC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)讀卡器分析

王媛媛+李麗芬+徐曄+米傳民

摘 要：南京地鐵Reader_9200_2C系列軌道交通專用讀寫器是一款針對軌道交通行業(yè)的特點(diǎn)，專門研究滿足軌道交通行業(yè)需求的、交易處理內(nèi)置型非接觸式IC卡讀寫器。它可用于軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)和票務(wù)清分系統(tǒng)中的自動(dòng)售票機(jī)、自動(dòng)加值機(jī)、票房售票機(jī)、自動(dòng)檢票機(jī)、初始化編碼機(jī)等設(shè)備。

關(guān)鍵詞：軌道交通；AFC系統(tǒng)；讀卡器

中圖分類號：TP315，U121 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Analysis of Urban Rail Transit AFC System Standard Card Reader

WANG Yuanyuan1，LI Lifen1，XU Ye1，MI Chuanmin2

（1.Nanjing Metro Ltd.，Jiangsu 210000，China；

2.Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Jiangsu 210016，China）

Abstract：Nanjing metro rail transit Reader_9200_2Cseries dedicated reader is referred to the rail transit industry characteristics，special study to meet the demand of rail transit industry，transaction processing built-in type non-contact IC card reader.It can be used for automatic ticket machines， AFC system of rail transit and the ticket income distribution system of automatic check-in，automatic ticket box office ticket machines，machines and other equipment initialization code.

Keywords：rail transportation；AFC system；card reader

1 引言 （Introduction）

AFC是地鐵運(yùn)營系統(tǒng)的重要組成部分[1]。隨著地鐵軌道交通的不斷發(fā)展，與其相適應(yīng)的AFC系統(tǒng)讀卡器被越來越多地應(yīng)用于AFC終端設(shè)備[2，3]。作為RF技術(shù)的衍生，雙模射頻IC卡讀卡器具有操作快捷、集成度高、抗干擾性強(qiáng)、安全性高、適合多種頻率模式卡片的使用等優(yōu)點(diǎn)，在減少乘客進(jìn)出站時(shí)間和推廣支持手機(jī)電子商務(wù)發(fā)展中具有廣闊的前景。南京地鐵Reader_9200_2C系列軌道交通專用讀寫器是一款針對軌道交通行業(yè)的特點(diǎn)，專門研究滿足軌道交通行業(yè)需求的、交易處理內(nèi)置型非接觸式IC卡讀寫器。它可用于軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)和票務(wù)清分系統(tǒng)中的自動(dòng)售票機(jī)、自動(dòng)加值機(jī)、票房售票機(jī)、自動(dòng)檢票機(jī)、初始化編碼機(jī)等設(shè)備。

2 AFC系統(tǒng)讀卡器性能分析（Performance analysis

of AFC system card reader）

南京地鐵標(biāo)準(zhǔn)讀寫器是一個(gè)功能獨(dú)立的、具備在安全認(rèn)證模塊的配合下，在其讀寫范圍內(nèi)對車票完成分析或車票交易的整體功能統(tǒng)一的軟、硬件綜合體。其具體功能項(xiàng)目主要包括：MTBF、MTTR、通信誤碼率、啟動(dòng)時(shí)間、互換性、防沖突機(jī)制、安全啟動(dòng)、安全讀寫、看門狗功能、防火墻功能、讀寫距離、讀寫時(shí)間、工作頻率、工作溫度、存儲溫度、工作濕度。

（1）通信誤碼率：通信誤碼率<10-7，支持錯(cuò)誤數(shù)據(jù)自動(dòng)檢測檢測，自動(dòng)重發(fā)的功能。

（2）啟動(dòng)時(shí)間：讀寫器上電后在30秒內(nèi)完成啟動(dòng)，完成啟動(dòng)后能隨時(shí)接受ECU的相關(guān)指令。

（3）互換性：各種讀寫器的控制板的硬件要求有一致性，下載不同的軟件可應(yīng)用于不同的接口設(shè)備。出閘機(jī)、TVM的讀寫器雙天線設(shè)計(jì)不影響讀寫器的互換性。

（4）防沖突機(jī)制：讀寫器在偵聽到多張射頻卡時(shí)，對所偵測的所有車票不做任何處理，并向上層軟件反饋必要的提示信息。

（5）安全啟動(dòng)：讀寫器上電啟動(dòng)后必須接受ECU相關(guān)指令對SAM卡進(jìn)行激活，SAM卡被激活才能通過ECU特定的指令使讀寫器進(jìn)入工作狀態(tài)。

（6）安全讀寫：讀寫器與非接觸IC卡之間應(yīng)有雙向認(rèn)證機(jī)制。雙向認(rèn)證方法通過內(nèi)置在SAM上的安全機(jī)制，采用三重DES加密算法和隨機(jī)數(shù)結(jié)合，數(shù)據(jù)通信符合ISO9798-4的要求，通信錯(cuò)誤自動(dòng)偵測，保證車票訪問的安全性。

（7）看門狗功能：內(nèi)部帶有看門狗（WATCH DOG）功能，設(shè)備工作穩(wěn)定可靠。讀寫器定時(shí)自動(dòng)檢測微處理器是否正常工作，在其不正常工作的情況下，看門狗立即重新啟動(dòng)讀寫器控制板，讓SAM卡處于需要激活的狀態(tài)。

（8）讀寫距離：讀寫距離應(yīng)為天線板面向上計(jì)算，要求范圍內(nèi)無讀寫盲區(qū)。

（9）讀寫時(shí)間要求：車票的讀寫時(shí)間為從讀車票到車票交易結(jié)束的時(shí)間，包括輪詢建立通信、卡認(rèn)證、讀取多個(gè)塊的數(shù)據(jù)，向多個(gè)塊寫數(shù)據(jù)的驗(yàn)證時(shí)間，但不包括黑名單、灰名單檢查，邏輯數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的恢復(fù)，交易TAC產(chǎn)生，交易文件產(chǎn)生，寄存器累加。

3 系統(tǒng)架構(gòu)（System framework）

3.1 軟件架構(gòu)

南京地鐵讀卡器系統(tǒng)軟件采用主流的嵌入式Linux操作系統(tǒng)，工作穩(wěn)定，開發(fā)、調(diào)試簡便。支持Flash的文件系統(tǒng)，讀寫器內(nèi)部Flash被映射成JFFS文件系統(tǒng)，采用文件的形式保存和讀寫數(shù)據(jù)，可以方便地實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的下載、更新以及版本維護(hù)功能，如EOD參數(shù)下載激活、黑名單下載激活、TP應(yīng)用程序版本升級等。其主要包括操作系統(tǒng)的移植、讀卡器的讀寫任務(wù)程序、中斷服務(wù)程序、LCD與觸摸屏處理程序、USB與網(wǎng)絡(luò)接口部分程序，其框系統(tǒng)架結(jié)構(gòu)如圖1所示。endprint

圖1 軟件架構(gòu)圖

Fig.1 Software framework graph

3.2 硬件接口

硬件接口如圖2所示，參數(shù)如下：

（1）電源

工作電壓：DC12V±5%；工作電流：2A；電源接頭采用航空端子。

（2）天線

天線采用2路同軸電纜接頭。

（3）通信接口

采用RS232串口。

4 系統(tǒng)應(yīng)用（System application）

南京地鐵標(biāo)準(zhǔn)讀寫器采用串口通信，被動(dòng)式處理模式。當(dāng)讀寫器正常上電下，接收到上位機(jī)相關(guān)指令才能進(jìn)入正常工作狀態(tài)。隨著線路的不斷增加，各條線路應(yīng)用南京地鐵標(biāo)準(zhǔn)讀寫器必須按照讀寫器的接口標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照通信規(guī)范進(jìn)行上位機(jī)軟件編寫與測試。各線路將配置參數(shù)下載至讀寫器內(nèi)部，通過相關(guān)指令調(diào)用讀寫器來完成對車票的發(fā)售、進(jìn)站、出站、分析、更新等處理。

圖2 硬件接口示意圖

Fig.2 Hardware interface graph

具體讀寫器配置參數(shù)包括：ACC EOD參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)、日歷時(shí)間參數(shù)、費(fèi)率表參數(shù)、票卡介質(zhì)參數(shù)、車票定義參數(shù)、模式定義參數(shù)、BLK參數(shù)、ACC黑名單全集、ACC黑名單子集、Token回收批次黑名單、ACC票卡灰名單全集、SAM卡黑名單、員工票卡黑名單、一卡通黑名單、員工票白名單。

5 結(jié)論（Conclusion）

AFC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)讀卡器應(yīng)用日趨廣泛，為了適應(yīng)乘客的豐富需求，其性能以及功能的進(jìn)一步完善與進(jìn)步是勢在必行的。在分析現(xiàn)有讀寫器軟硬件技術(shù)基礎(chǔ)上，對南京地鐵Reader_9200_2C系列軌道交通專用讀寫器的軟硬件進(jìn)行了系統(tǒng)分析。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 呂毅.西安地鐵線網(wǎng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)談探討[J].鐵路計(jì)算機(jī)

應(yīng)用，2013（07）：41-44.

[2] 康崇皓.城市軌道交通AFC系統(tǒng)讀寫器的建設(shè)模式淺析[J].鐵

道通信信號，2013（03）：86-88.

[3] 康崇皓.蘇州軌道交通AFC系統(tǒng)票卡讀寫器設(shè)計(jì)[J].鐵道通信

信號，2014（03）：82-84.

作者簡介：

王媛媛（1983-），女，碩士，助理工程師.研究領(lǐng)域：軌道交通

信息化.

李麗芬（1984-），女，碩士，工程師.研究領(lǐng)域：軌道交通信

息化.

徐 曄（1979-），男，碩士，工程師.研究領(lǐng)域：軌道交通信

息化.

米傳民（1976-），男，博士，副教授.研究領(lǐng)域：信息管理.endprint

圖1 軟件架構(gòu)圖

Fig.1 Software framework graph

3.2 硬件接口

硬件接口如圖2所示，參數(shù)如下：

（1）電源

工作電壓：DC12V±5%；工作電流：2A；電源接頭采用航空端子。

（2）天線

天線采用2路同軸電纜接頭。

（3）通信接口

采用RS232串口。

4 系統(tǒng)應(yīng)用（System application）

南京地鐵標(biāo)準(zhǔn)讀寫器采用串口通信，被動(dòng)式處理模式。當(dāng)讀寫器正常上電下，接收到上位機(jī)相關(guān)指令才能進(jìn)入正常工作狀態(tài)。隨著線路的不斷增加，各條線路應(yīng)用南京地鐵標(biāo)準(zhǔn)讀寫器必須按照讀寫器的接口標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照通信規(guī)范進(jìn)行上位機(jī)軟件編寫與測試。各線路將配置參數(shù)下載至讀寫器內(nèi)部，通過相關(guān)指令調(diào)用讀寫器來完成對車票的發(fā)售、進(jìn)站、出站、分析、更新等處理。

圖2 硬件接口示意圖

Fig.2 Hardware interface graph

具體讀寫器配置參數(shù)包括：ACC EOD參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)、日歷時(shí)間參數(shù)、費(fèi)率表參數(shù)、票卡介質(zhì)參數(shù)、車票定義參數(shù)、模式定義參數(shù)、BLK參數(shù)、ACC黑名單全集、ACC黑名單子集、Token回收批次黑名單、ACC票卡灰名單全集、SAM卡黑名單、員工票卡黑名單、一卡通黑名單、員工票白名單。

5 結(jié)論（Conclusion）

AFC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)讀卡器應(yīng)用日趨廣泛，為了適應(yīng)乘客的豐富需求，其性能以及功能的進(jìn)一步完善與進(jìn)步是勢在必行的。在分析現(xiàn)有讀寫器軟硬件技術(shù)基礎(chǔ)上，對南京地鐵Reader_9200_2C系列軌道交通專用讀寫器的軟硬件進(jìn)行了系統(tǒng)分析。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 呂毅.西安地鐵線網(wǎng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)談探討[J].鐵路計(jì)算機(jī)

應(yīng)用，2013（07）：41-44.

[2] 康崇皓.城市軌道交通AFC系統(tǒng)讀寫器的建設(shè)模式淺析[J].鐵

道通信信號，2013（03）：86-88.

[3] 康崇皓.蘇州軌道交通AFC系統(tǒng)票卡讀寫器設(shè)計(jì)[J].鐵道通信

信號，2014（03）：82-84.

作者簡介：

王媛媛（1983-），女，碩士，助理工程師.研究領(lǐng)域：軌道交通

信息化.

李麗芬（1984-），女，碩士，工程師.研究領(lǐng)域：軌道交通信

息化.

徐 曄（1979-），男，碩士，工程師.研究領(lǐng)域：軌道交通信

息化.

米傳民（1976-），男，博士，副教授.研究領(lǐng)域：信息管理.endprint

圖1 軟件架構(gòu)圖

Fig.1 Software framework graph

3.2 硬件接口

硬件接口如圖2所示，參數(shù)如下：

（1）電源

工作電壓：DC12V±5%；工作電流：2A；電源接頭采用航空端子。

（2）天線

天線采用2路同軸電纜接頭。

（3）通信接口

采用RS232串口。

4 系統(tǒng)應(yīng)用（System application）

南京地鐵標(biāo)準(zhǔn)讀寫器采用串口通信，被動(dòng)式處理模式。當(dāng)讀寫器正常上電下，接收到上位機(jī)相關(guān)指令才能進(jìn)入正常工作狀態(tài)。隨著線路的不斷增加，各條線路應(yīng)用南京地鐵標(biāo)準(zhǔn)讀寫器必須按照讀寫器的接口標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照通信規(guī)范進(jìn)行上位機(jī)軟件編寫與測試。各線路將配置參數(shù)下載至讀寫器內(nèi)部，通過相關(guān)指令調(diào)用讀寫器來完成對車票的發(fā)售、進(jìn)站、出站、分析、更新等處理。

圖2 硬件接口示意圖

Fig.2 Hardware interface graph

具體讀寫器配置參數(shù)包括：ACC EOD參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)、日歷時(shí)間參數(shù)、費(fèi)率表參數(shù)、票卡介質(zhì)參數(shù)、車票定義參數(shù)、模式定義參數(shù)、BLK參數(shù)、ACC黑名單全集、ACC黑名單子集、Token回收批次黑名單、ACC票卡灰名單全集、SAM卡黑名單、員工票卡黑名單、一卡通黑名單、員工票白名單。

5 結(jié)論（Conclusion）

AFC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)讀卡器應(yīng)用日趨廣泛，為了適應(yīng)乘客的豐富需求，其性能以及功能的進(jìn)一步完善與進(jìn)步是勢在必行的。在分析現(xiàn)有讀寫器軟硬件技術(shù)基礎(chǔ)上，對南京地鐵Reader_9200_2C系列軌道交通專用讀寫器的軟硬件進(jìn)行了系統(tǒng)分析。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 呂毅.西安地鐵線網(wǎng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)談探討[J].鐵路計(jì)算機(jī)

應(yīng)用，2013（07）：41-44.

[2] 康崇皓.城市軌道交通AFC系統(tǒng)讀寫器的建設(shè)模式淺析[J].鐵

道通信信號，2013（03）：86-88.

[3] 康崇皓.蘇州軌道交通AFC系統(tǒng)票卡讀寫器設(shè)計(jì)[J].鐵道通信

信號，2014（03）：82-84.

作者簡介：

王媛媛（1983-），女，碩士，助理工程師.研究領(lǐng)域：軌道交通

信息化.

李麗芬（1984-），女，碩士，工程師.研究領(lǐng)域：軌道交通信

息化.

徐 曄（1979-），男，碩士，工程師.研究領(lǐng)域：軌道交通信

息化.

米傳民（1976-），男，博士，副教授.研究領(lǐng)域：信息管理.endprint