城市公共交通“一卡通”系统应用与发展

    公共交通是一个大型的服务性行业，由公交（大巴/中巴/小巴）、出租车、轻轨、轮渡、地铁等组成，是一个具有立体结构（地下、地面、地上）的综合交通体系，与城市广大市民的生活息息相关，成为一个城市乃至一个国家现代化水平的重要标志。但目前我国的省会城市、经济发达大城市都存在严重的交通拥挤现象，城市交通已经成为制约经济、社会发展的主要因素之一。

    ◆ 城市公共交通存在的问题

    目前城市公共交通的经营管理基本上还处于人工作业的方式，随着城市公共交通压力的日益增大，落后的票务运营（售票、检票和结算）方式已经给乘客、运营公司和政府部门带来了诸多的不便和问题。

    · 目前大部分巴士采取乘客乘车付现金的方式，无人售票车辆更要求乘客乘车前必须预备好零钱，由于小额硬币普及程度低，这给广大市民出行带来了很大的不便。 
    无人售票方式虽然是传统票务运营方式的一次变革，但其负面的影响也相当严重，大量出现的残币、伪币也给运营企业造成了很大的经济损失。这从一个侧面反映了传统票务运营方式的严重滞后及其检票设施的落后。 
    · 票务工作已成为各公交运营公司的一项繁琐而艰巨的任务，传统的人工售票方式工作量很大，无法实现合理、快捷地收费，也无法杜绝逃票或内部票务人员营私舞弊行为的发生。运营企业还得配备人数可观的点钞工，既不利于职工健康，更增加了企业经营的压力。 
    · 由于技术的原因，一般的一票制或简单分段收费很不合理，无法通过累计优惠的方式加强运营公司的竞争力，以吸引更多的客流。 
    · 管理方式的落后使运营企业无法及时获得公交运营的第一手资料，无法根据车辆运营的实际情况及时调配运力，经营成本居高不下，生产效率难以提高。交通主管部门宏观决策时缺乏准确的基础数据。

    因此，如何采用高科技的手段来适应现代化城市对公交系统的要求，已经成为交通管理和运营部门面临的一项重大课题。随着各项技术的发展与成熟，交通“一卡通”系统应运而生。

    ◆ 什么是“一卡通”系统

    城市公共交通“一卡通”系统是以提高城市交通运转效率、方便市民、降低运营公司成本为目的而规划建设的系统，它以非接触IC卡为车票载体，以计算机及各种电子收费终端为核心，实现公共交通运营管理中的计费、收费、统计、分析、汇总、预测、辅助决策以及中央清算等业务的全过程自动化综合管理。乘客只需持一张IC卡就可以乘坐各种交通工具，还可以支付停车场和路桥费用。

    ◆ “一卡通”系统的组成及功能

    “一卡通”系统主要由结算管理中心、公共交通运营企业、车载终端设备、IC卡及服务设施等组成。

    (1) 结算管理中心

    由于城市公共交通涉及的运营企业较多，企业性质和运营方式不同，因此必须组建专门的机构负责“一卡通”系统的运营管理，包括交通“一卡通”系统的规划、建设，制定相关的技术和管理规范，协调“一卡通”各运营单位的关系，为运营企业建立统一的银行资金帐户，监督各运营公司业务的定期结算等。结算中心负责“一卡通”系统的IC卡发行、业务清算、密钥管理、运营管理等，具有业务结算和运营管理双重功能。

    “一卡通”系统运营过程中，每天都会产生大量的交易数据，如IC卡购买、充值、挂失、乘车扣费等。乘客购买IC卡车票或给卡充值，受理单位得到现金和银行转帐的预付收入；乘车扣费时，运营车辆得到相应的实际收入的数据凭证；受理乘客退卡时，受理单位垫付了乘客的剩余款项。

结算中心面对的是非常复杂、涉及多方收支、数据量庞大的交易处理任务，它每天接收来自运营企业及服务提供企业的所有交易数据，根据所有的交易明细定期进行清算，根据清算结果划拨资金到各个成员单位，定期计算乘客购买IC卡预付押金，并按规定的比例划拨到相关运营企业的银行帐户上。 

    (2) 运营公司系统

    运行在公交、地铁、出租车、轮渡、路桥、停车场等场所的电子收费系统。以公交公司系统为例，包括：

    · 运营公司管理中心

    各个运营公司电子收费系统的管理中心，负责与“一卡通”结算管理中心、线路总站的网络通信和数据交换。

    · 线路总站管理计算机

    乘车储值卡的充值、挂失和查询，采集来自车辆的交易数据，与中心计算机系统进行信息交换，生成各类报表，参数传递等。

    (3) 车载终端设备

    · 自动检票机

    装载在运营的车辆上，自动校验乘车卡的合法性、扣除车费、显示所扣金额及卡中余额，储存交易数据记录，具有红外及无线数据通讯接口。

    · 数据采集器

    将车载自动检票机中的交易数据转储到公交线路总站计算机，下载费率和黑名单等参数，设备采用红外接口。

    (4) IC卡

    旅客乘车的凭证，采用符合国际标准的Mafare1非接触式IC卡。乘客可使用遍布全城的自动充值机自己给IC卡存钱。

    (5) 服务提供企业系统

    向“一卡通”系统提供IC卡销售、充值、挂失、退卡、换卡等服务的企业或单位，如银行、金融电子结算中心、IC卡销售和充值代理机构等。

     票务是公交运营的重要工作，包括IC卡车票购入、编码、发售、检票、回收和循环处理等步骤。新发行的票卡通过编码机进行初始化，然后由各服务网点出售；回收的车票则经过数据清除之后或销毁或循环使用。

    乘客购买IC卡须交纳一定押金，工作人员将金额等信息写入票卡中，在卡上打印彩色照片，同时将乘客姓名、身份证号码、卡号、卡的类别、金额等信息上传结算中心系统数据库备案。乘客上车刷卡，车载检票机判断卡的型号和卡中的金额。如果卡的型号不符或票卡余额不足以支付行程费用时，发出警报提醒司机及乘客注意；否则将上车时间、车载机编号等信息写入卡中，车载检票机同时将车票的卡号、卡的类别、本次扣除金额、剩余金额、刷卡时间等信息保留，在线路总站由手持式数据采集器或以无线的方式采集到总站计算机系统中，最后汇总到结算中心。同时接收中心下载的黑名单和票价调整等信息。

    ◆ “一卡通”系统的明显优势

    · 一卡通用，通行快捷，极大方便了广大乘客的日常生活； 
    · 实现售票、检票、计费、收费、统计全过程自动化管理，大量减少票务管理人员，提高城市公共交通系统的运行效率； 
    · 减少现金流量，减少残、假币所带来的巨大经济损失；避免售票“找零” 的繁琐，减少人为差错或营私舞弊行为，堵塞管理漏洞； 
    · 使收费政策更趋合理，将更多客流吸引到公共交通，使“公交优先”的策略得以实现； 
    · 增强客流分析预测的能力、合理地调配车辆，提高了运营公司的经营管理水平； 
    · 大量吸纳沉淀资金（IC卡押金），为运营公司带来投资回报。

    ◆ “一卡通”系统的关键技术

    “一卡通”系统涉及的专业领域繁多，技术复杂，以下技术比较关键：

    (1) 密钥管理技术
 
    密钥管理系统由密钥生成系统、密钥下载系统及一定数量的密钥管理卡组成，通过合理使用一定数量、且具有高度安全性的密钥管理卡，以确保系统主密钥的生成、存储、传递、控制全过程的安全性。

    (2) 计程计费技术

    费率作为交通主管部门调控客流、疏导交通的有效手段，在大型的交通收费系统中，计费、收费模式的科学与合理是十分重要的，常用的票务运营模式有：计程/计时收费（出租车）、分段/分区收费（巴士），如何在巴士上实行分段自动收费，成为“一卡通”系统应用的难点。

    全球定位系统GPS是近年来开发的最具有开创意义的高新技术之一，其全球性、全能性、全天候性的导航定位、定时、测速优势在交通运输领域中得到越来越广泛的应用。GPS技术在我国交通管理中的应用刚刚起步，在“一卡通”系统中借助车辆定位技术，成功解决了车辆分段、计程收费问题。

    利用车辆定位系统可以实时显示出车辆的实际位置，运营公司、“一卡通”管理中心可以利用该功能对运营车辆进行跟踪运输，它将成为未来城市智能化交通信息系统的重要组成部分。

    (3) 模式识别及不停车收费技术 

    “一卡通”的路桥收费系统，利用模式识别、电子收费系统（ETC）等各种先进技术实现车辆的不停车收费。与传统手工收费方式不同，它省去了在收费站处的停车、收费环节，减少了车辆在收费口处的停车等待、交费的时间，摆脱了由于收费本身造成的交通堵塞及环境污染。 
    · 自动车牌识别技术（Automatic Vehicle Identification）,利用数字摄像技术，借助收费系统的各种硬件和处理程序，自动确定图像中车牌的位置，识别出车牌号码并将其储存起来。 
    · 自动车型分类技术（Automatic Vehicle Classification）,利用装在车道内和车道周围的各种传感设备测定车辆的类型，以便按照车型收费。 
    · 逃费抓拍技术（Video Enforcement Systems）,将通过不停车收费车道、又没有携带IC卡或IC卡失效的车辆牌照抓拍下来，作为处理和处罚的依据。

    ◆ 结语

    公共交通系统的智能化、信息化是我国城市发展战略之一，它是保证城市可持续发展的必由之路，也是推动国民经济持续、健康、稳步前进的一项重要基础设施。因此，城市公共交通“一卡通”系统的推广与建设具有非常现实的意义。