大读写器在AFC系统的设计与应用

廖禹闳+张聪+张峥嵘+吴志刚

摘 要：随着各个城市轨道交通行业建设规模日益庞大，AFC设备的性能和使用体验要求越来越高，票卡处理业务内置的大读写器应用也越来越广泛。本文通过对传统读写器和大读写器的工作模式进行简要对比分析，探讨大读写器设计与应用的优缺点，一定程度上为轨道交通AFC系统读写器选型提供参考。

关键词：AFC系统 大读写器 轨道交通

中图分类号：TP332 文献标识码中：A 文章编号：1674-098X（2017）07（c）-0152-02

Abstract：With the construction of various urban rail transit industry has become increasingly large， AFC equipment performance and use experience is getting higher and higher， ticket card processing business built-in large reader applications are more and more widely. This paper analyzes the advantages and disadvantages of the design and application of large reader and writer， and provides some reference for the selection of AFC system for rail transit.

Key Words：AFC system； Business built-in Reader； Mass Transit

1 概述

读写器在轨道交通自动售检票（Automatic Fare Collection，AFC）系统中有着举足轻重的地位和作用。作为票卡交互的部件，其基本功能是对票卡的读、写处理，完成设备与票卡的读写接口。其按功能模块分由RF驱动模块、SAM驱动模块、硬件驱动模块、通讯处理模块等组成。AFC系统标准读卡器应用日趋广泛，为了适应乘客的丰富需求，其性能以及功能的进一步完善与进步是大势所趋[1]。

读写器在功能上需实现以下六个功能：实现读写器与票卡之间的通信，主要包括对票卡数据的访问和读写功能；为票卡提供所需的工作能量；实现读写器与主控设备（上位机）之间的交互通信；实现票卡的读写；具备能够存储大量数据的功能（日志、交易数据、参数文件存储）；具有防冲突机制（寻卡多卡判定）。

从软件应用层面，读写器从传统读写器模式逐步发展为大读写器模式。两者的本质区别是大读写器中封装了完整的票卡业务处理程序，而传统读写器的票卡处理封装在AFC设备主控程序中。这些票卡业务包括：票种、票价表等各类票卡参数的使用；车票数据读取、分析；售、补、充、进出站等各类票卡业务处理逻辑；执行各类票卡业务并产生对应的交易数据。

本文通过对传统读写器和大读写器的工作模式进行对比分析，对大读写器的优缺点以及设计应用进行阐述。

2 工作模式分析

（1）传统读写器工作模式

传统读写器软件结构由AFC设备应用软件、应用程序接口（API）和读写器底层软件组成，票卡交易处理需要读写器和API配合完成，与主控设备通过将API加载到主控设备的程序中实现数据传输，主控设备程序仅与API通信，不与读写器直接通信。其工作模式如图1图2所示。

（2）大读写器工作模式

大读写器采用被动工作模式。对各类业务处理模块进行封装，提供相应的通讯报文给AFC设备调用，主控设备通过RS232串口与读写器进行数据交互，主控设备通过调用读写器相应接口完成票卡业务处理，票卡读写、数据记录等工作由读写器独立完成，完成后返回执行状态值，主控设备根据读写器返回值完成通行逻辑处理及行政业务处理。其工作模式如图3所示。

3 大读写器应用分析

目前国内已有较多城市地铁AFC系统采用大读写器，如哈尔冰、天津、长沙、南京、广州等城市。但各城市采用的大读写器也有区别，广州地铁采用具有嵌入式Linux系统的大读写器，以便能在AFC系统建设及运营维护中增强自主性和可扩展性。也有部分城市地铁选用无操作系统大读写器，二者区别在于：有操作系统的大读写器无需单独开发读写器底层驱动程序，可直接调用系统API函数压缩处理文件和操作文本文件，可节省大量软件开发时间和读写器内部存储空间；无操作系统读写器需开发者开发底层驱动，且不能对文件做压缩处理，暂不支持大量日志记录和备份交易數据。因此，有操作系统的大读写器具有良好的数据存储能力，并可降低开发者工作量，缩短建设工期。

大读写器的采用可减少交易流程中读写器与设备计算机间的通信，提高票卡交易速度；降低票卡处理与AFC设备的耦合度，方便票卡处理流程的升级改造。此外，交易内置型IC 卡读写器为实现票卡的安全处理提供了实现的基础[2]。

轨道交通AFC系统的票务处理是一个十分复杂的过程，在运营过程中经常会发生变动（如新增票种、票卡介质的更新、票卡结构的变动、票卡业务规则的变动、票卡使用范围的变动），需要对读写器程序进行升级更新[3]。传统读写器票卡处理程序升级需同步修改上位机主控业务处理软件、应用程序接口（API）、读写器底层软件三部分，而且各线路AFC设备往往分属于不同集成商不同时期的产品，需分别进行软件的修改和测试，以及线网设备兼容性测试，工作量较大，成本较高。大读写器将票卡业务处理功能整合于读写器内部，统一了线网读写器软件和接口标准，不需集成商修改AFC主控设备程序，只需单独测试读写器软件，然后以参数形式下发至读写器升级即可，为读写器测试升级工作带来极大的便利。

从建设管理的角度来看，传统读写器按集成商特点各自开发，由于各供应商技术力量不一，读写器接口标准不一，产品通用性不高，需要做大量测试来确保读写器对各线票务规则处理一致。同时，由于每条线路均需要开发读写器，各线路设备供货商都需掌握密钥系统技术，增加了建设方密钥的泄密风险。而采用大读写器，建立线网统一的接口调用标准，实现读写器开发统一调配，有效提高软件开发及测试效率，增强对系统建设的掌控性和安全性。

在数据传输安全性方面，AFC设备主控与读写器通过串口报文通讯，与传统读写器相比，减少了交互次数及交互数据量，提高了业务处理速度，而且票卡数据结构、安全密钥、处理流程、交易数据生成、交易验证码计算、交易审计数据生成等处理过程封装在读写器内部，可避免敏感数据的外漏，作为独立的票卡读写设备，可通过交易记录的日志文件交易数据进行审计，有效保护核心数据的安全。

因此，选用大读写器可有效防止供应商形成技术垄断，可快速响应运营对票卡产品提出的新要求，降低建设和日常维护、升级的成本[4]。

4 结语

本文通过对传统读写器与大读写器对比分析，诠释了二者优缺点，大读写器在建设、运营维护、数据安全方面的优势已得到业内认可，各城市轨道交通AFC系统选用大读写器已取得了良好的效果。

参考文献

[1] 王媛媛，李丽芬，徐晔，等.城市轨道交通AFC系统标准读卡器分析[J].软件工程师，2014（6）：19-20.

[2] 袁东，王健，张宁，等.IC卡读写器在票卡安全处理中的应用[J].交通信息与安全，2010（3）：116-119..

[3] 何铁军，宋亚娜，王健，等.AFC业务内置型读写器研究与应用[J].都市快轨交通，2011（1）：104-108.

[4] 钱曙杰，张宁，何铁军，等.城市轨道交通自动售检票系统专用读写器研发[J].城市轨道交通研究，2016（11）：46-51.endprint