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(1.西南交通大學(xué) 交通運輸與物流學(xué)院，四川 成都 610031；2.北京鐵路局 北京西站，北京 100055)

基于RFID技術(shù)鐵路電子客票的探討

付秀春1，范志慧2

(1.西南交通大學(xué) 交通運輸與物流學(xué)院，四川 成都 610031；2.北京鐵路局 北京西站，北京 100055)

為了更好地適應(yīng)新的售票方式，鐵路部門付出了巨大的成本代價。對現(xiàn)有票務(wù)方式存在的問題進行分析，論述分別基于二代證和普通IC卡兩種非接觸式射頻技術(shù)作為鐵路電子客票的特點，分析對比兩種方式各自的優(yōu)勢和弊端，并對第三代身份證從概念層次進行設(shè)計。

RFID技術(shù)；第二代身份證；IC卡；鐵路電子客票；第三代身份證

0 引言

當(dāng)今互連網(wǎng)滲透到人們生活的方方面面，隨著鐵路改革的逐步實現(xiàn)，鐵路售票系統(tǒng)得到大幅度優(yōu)化，大大方便了旅客的出行，同時也減輕了鐵路票務(wù)工作人員的工作壓力。鐵路運輸是中國交通運輸?shù)闹鲃用}，安全、可靠、便捷的出行優(yōu)勢鞏固了其在人們心中的地位。但由于購票、取票時間的不確定性，旅客需提前大量時間來保證順利出行，對旅客的出行造成時間的浪費。對購票方式的改革是鐵路票務(wù)改革很大的一次跨躍，也取得了很好的效果。另外，為了更能適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)化的購票方式，鐵路方面也投入了大量而又必不可少的科技成本，包括自動售票機、取票機等自助設(shè)備，票證人一致性驗證設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)售票的開發(fā)等成本。在資金的方面，一方面應(yīng)保證新的設(shè)備、資源的正常投入，另一方面也需降低不必要的成本，實現(xiàn)效益最大化。

1 現(xiàn)有鐵路客票制式

目前，鐵路客運大部分以紙質(zhì)票據(jù)作為乘車憑證，部分高鐵站(如北京南站[1])已開始采用身份證檢票，但途中不能較好地實行實名檢票、驗票，尤其到站出站時無法核對旅客信息的一致性，為逃票倒票者提供可乘之機。紙質(zhì)客票分為藍色、紅色兩種(以下分別簡稱藍票、紅票)，紅票相對藍票成本低，但由于不能實現(xiàn)自動檢票機檢票進站、出站，目前正逐步被淘汰。藍票是由具有磁性和熱敏性雙重功能的磁介質(zhì)紙制成。根據(jù)原鐵道部規(guī)劃，“十二五”期間安排投資28 000億元進行基建投資，隨著高鐵的修建，藍票需求量將保持較高的增長速率。若仍采用紙質(zhì)車票，從2015年到2020年藍票市場規(guī)模將從3.67 億元增長升至15.35 億元，由此可見，僅在磁制票投入的制作成本也是相當(dāng)可觀。

2 發(fā)展電子客票的必要性

2.1 紙質(zhì)車票劣勢分析

(1)手續(xù)繁雜，候車前的時間不確定因素多。

旅客出行涉及票務(wù)的主要流程如圖1。

圖1 旅行乘車車票使用示意

圖1中可以看出，在進站口才會對票、證、人進行核對，進站核對一般采用人工核對，進站速度緩慢。目前個別車站已采用機器核對，但未得到大范圍的普及。通過調(diào)查，平均順利通過人工核對時間為3～4 s，平均順利通過機器核對時間為5 s左右，當(dāng)機器無法識別時，轉(zhuǎn)向人工核對的總時間根據(jù)旅客行李攜帶的便利程度減少而增加。若在人流量較大車站并不能起到提速的作用，機器的使用更大優(yōu)勢在于可降低人工成本。

(2)不符合可持續(xù)發(fā)展的理念。

紙質(zhì)車票是一次性使用的單程車票，旅客行程結(jié)束后，車票作廢。除需要報銷憑證的少數(shù)旅客將車票保留(完成報銷后仍會丟棄)外，多數(shù)車票已不具有使用價值。據(jù)統(tǒng)計，磁介質(zhì)車票在2008年使用量為100 t，到2012年上升到1 225 t，隨著高鐵的普及、通勤化交通的形成，這個數(shù)據(jù)正快速增長，僅用于車票制作所浪費的森林資源難以估計。特別地，藍票的制作材料中含有磁粉，若不進行統(tǒng)一處理，任意丟入普通垃圾中，還會對環(huán)境造成污染。

(3)車票丟失無法彌補過錯方的損失。

丟失車票概率雖小，由于基數(shù)龐大，丟失車票的情況仍不容忽視。車票丟失情況主要有以下兩方面：

①全路進站口的檢票管理嚴(yán)格程度與辨識準(zhǔn)確能力參差不齊，特別是小站管理普遍不嚴(yán)，而大站面對大量旅客通過儀器只能做到票證絕對一致，由于人的視覺疲勞而難以起到防患作用。若發(fā)生紙質(zhì)客票的丟失，丟失票據(jù)若不甚被他人冒用，鐵路部門及旅客均將因此承擔(dān)損失。

②車站對改簽、退票、廢票等票據(jù)的保管和處理，先由售票窗口辦理，后總賬暫為管理，再上交收入管理部門。若在此過程中車票丟失，職工將承擔(dān)丟失票面費用，即與票據(jù)辦理有關(guān)的工作人員有賠付丟失紙制車票的風(fēng)險。

(4)安全性能較差。

①抗皺性。鐵路車票升級為藍票后，相對紅票，磁介質(zhì)紙的抗皺能力加強，相對于塑性材料的抗皺性仍有一定距離，當(dāng)皺痕較嚴(yán)重時，影響設(shè)備對車票的識別，車票損壞嚴(yán)重時，掛失補辦新票手續(xù)也較為繁雜。

②防患倒票、販票與逃票行為。鐵路實行實名制售票的目的，一方面為了更好地錄入流動人員的流動信息，減少犯罪；另一方面遏制了販票倒票行為。但隨著新售票方式的出現(xiàn)，販票者新的招式在也不斷升級。網(wǎng)絡(luò)售票興起，搶票軟件也隨之而來。販票倒票之所以有市場，原因在于車站票、證、人驗票環(huán)節(jié)存在漏洞，給販票者以可乘之機。在圖1中的涉及車票檢驗的任何一個環(huán)節(jié)不做到位，鐵路部門都有可能遭受損失。例如，在中途的驗票環(huán)節(jié)過程中，黃牛黨讓旅客購買短程車票，利用短程車票進站，通過進站口票證、證、人一致檢驗環(huán)節(jié)，之后在列車上的查票過程均使用黃牛黨提供的票過關(guān)。因此，要完全遏制倒票行為，必須嚴(yán)格在各個檢票環(huán)節(jié)落實票，證，人一致性檢驗工作。而在旅途過程中無法實現(xiàn)自動核對，采用人工辦理工作量巨大，可操作性較弱，因此途中驗票是整個運輸過程中最薄弱的環(huán)節(jié)，仍需鐵路部門在進站、出站環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)。

2.2 鐵路部門長遠的經(jīng)濟利益分析

圖2 2005-2014年鐵路客運量

全國鐵路客運量指一定時期內(nèi)使用鐵路客車發(fā)送的旅客總?cè)藬?shù)。鐵路客運量的計算方法：不論票價多少或行程長短，均按單程計算為一人次，可利用該指標(biāo)計算鐵路需要的車票數(shù)量(忽略改簽和退票等其它特殊情況消耗的車票數(shù)量)。因此，全國鐵路車票消耗量可以將全國鐵路客運量作為計算依據(jù)。從2005年到2014年全路鐵路客運量變化曲線如圖2，在此10 a間客運量合計為166.5億人，紙質(zhì)車票成本保守地按每張0.1元計算，該10 a紙質(zhì)票投入成本值(改簽、退票等特殊情況忽略不計)為16.7億元。從圖2中還可以看出，曲線斜率逐漸增大，表示近年客流量的上升速度在不斷增加。據(jù)統(tǒng)計，僅2013年年底到2015年10月累計客運量就達到了67.3億。由于紙質(zhì)票不可回收，這部分投入的成本均為一次性，不可重復(fù)利用，也就是說2013年到2015年10月這不到2 a的時間僅車票的紙質(zhì)成本一次性消耗近10億，并且隨著高鐵網(wǎng)的形成，數(shù)字會更為龐大。

3 鐵路電子客票可行性分析

電子票在生活中并不陌生，它已成熟運用到地鐵、公交運輸行業(yè)中，在兩者的使用中，與鐵路運輸票務(wù)制度區(qū)別在于，無論是地鐵系統(tǒng)還是公交系統(tǒng)，均無須實名購票、乘車。因此，鐵路電子客票相比前兩者更復(fù)雜，但前者為鐵路電子客票的實行有一定借鑒意義。

下文將借鑒地鐵、公交的購票形式，主要根據(jù)兩種電子票制式對鐵路無紙質(zhì)化的實現(xiàn)進行可行性分析：一是利用普通IC卡作為鐵路電子客票，二是利用身份證作為鐵路電子客票。

3.1 IC卡與二代證概述

3.1.1 IC卡的應(yīng)用原理

IC卡又稱集成電路卡，它是在大小和普通信用卡相同的塑料卡片上通過嵌置一個或多個集成電路構(gòu)成的[2]。帶有存儲器的IC卡又稱為記憶卡或存儲卡，便于攜帶，存儲量大，成熟應(yīng)用于各行各業(yè)。采用RFID電子標(biāo)簽技術(shù)，對進入磁場的標(biāo)簽，利用天線接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息，并送到相應(yīng)程序進行數(shù)據(jù)處理，可以廣泛運用于繳納汽車過路費、電話費、地鐵乘車費、食堂就餐費以及購物旅游、貿(mào)易服務(wù)等[3]。

3.1.2 二代身份證使用原理

中國的第二代身份證(以下簡稱二代證)是于2004年開始實施的，它內(nèi)含不可復(fù)制的RFID芯片，使用非接觸式IC卡芯片作為“機讀”存儲器。二代證是建立在IC卡基礎(chǔ)上的與用戶身份掛鉤的證件，是一種特殊的IC卡。與第一代身份證相比優(yōu)點是芯片存儲容量大，自動讀寫能力強，方便變更身份信息(如居住地址變動)可以通過授權(quán)機關(guān)進行修改，有利于信息管理與數(shù)據(jù)共享。二代證中芯片根據(jù)安全級別使用特定的邏輯加密算法，保證信息的安全性，增強防偽功能；芯片和電路線圈在證卡內(nèi)封裝，能夠保證證件在各種環(huán)境下正常使用，壽命在10 a以上[4]；并且具有讀寫速度快，使用方便，易于保管，便于各部門通過識讀設(shè)備快速、準(zhǔn)確地對持證者的身份信息進行讀取并對人、證一致性進行認(rèn)定。如圖3所示。

圖3 二代證使用原理示意

3.2 采用二代證與普通IC卡作為鐵路電子客票的優(yōu)劣分析與對比

3.2.1 二代證作為鐵路電子客票的優(yōu)劣分析

(1)優(yōu)勢。

①防偽性高。在2.1小節(jié)中已介紹，由于身份證是用戶身份信息的重要憑證，由國家監(jiān)管，制證、發(fā)證各種程序都十分嚴(yán)格，具有不可復(fù)制性，防偽性高。應(yīng)用于車票時，也最能代表身份證本人，若將二代證作為唯一乘車憑證，則可徹底消除倒票行為。

②丟失處理方面。將二代證作為乘車憑證時，由于身份證的重要性，一般保管比較嚴(yán)格，丟失身份證概率相對丟失車票的概率更低。且售票廳設(shè)有公安制證窗口辦理臨時身份證明，倘若二代證丟失，乘車前辦臨時身份證，憑訂單號和臨時證明換取紙制車票，仍可及時乘車，不耽誤旅客行程。

③覆蓋面廣。中華人民共和國的公民均可辦理身份證，鐵路部門無需對車票材料制作再投入大量資本。只需要制作少量車票實體應(yīng)對特殊情況下和必須使用實體車票的人群。對于僅使用身份證乘車且需要報銷憑證的旅客，報銷憑證可采用成本不高的材質(zhì)制作，比如加蓋印章的普通發(fā)票即可。

(2)劣勢。

①初期投入大。若將二代證作為車票憑證，初期成本高。目前，采用身份證只能由二代證識讀設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)取票務(wù)信息，需要聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和配置高的服務(wù)器。而聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要良好的網(wǎng)絡(luò)，并且價格昂貴。通過調(diào)查，二代證閱讀器市場價格在1 000～2 000元不等，僅能實現(xiàn)鑒別身份真?zhèn)闻c讀出身份信息的作用。目前由于除公安部門外的其它部門尚不具備向二代證芯片存儲信息的權(quán)限，若想與車票信息同步檢查，還需要鐵路部門自己的服務(wù)器，因此身份證讀取機器需要一定的體積，并且要求聯(lián)網(wǎng)良好，通常只能實現(xiàn)固定點檢票，而在列車行駛過程，網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，很難實現(xiàn)移動查驗，中途查票環(huán)節(jié)查驗力度薄弱仍得不到改善。為解決上述問題，有兩種方法：一是投入大量資金提高裝備配置，研發(fā)資金與初期設(shè)備投入巨大；二是提高身份證性能，實現(xiàn)IC卡的數(shù)據(jù)存入功能，以簡化讀寫核對功能，降低核對信息的客觀條件。

②身份證功能具有局限性。當(dāng)身份證作為鐵路車票時，車票不再僅僅是旅客的乘車憑證，而且包含很多的旅客出行信息和旅客運輸業(yè)務(wù)信息[5]。但是授權(quán)身份證信息寫入的機關(guān)部門，目前還只限于公安部門發(fā)證單位，其它企業(yè)單位只能對身份信息進行只讀調(diào)用，而不能將企業(yè)與身份證人相關(guān)的數(shù)據(jù)存入身份信息中。如要獲取身份證持有者與企業(yè)相關(guān)信息，還需通過身份證調(diào)取企業(yè)數(shù)據(jù)庫中身份證本人存儲在該企業(yè)的相關(guān)資料信息。若要實現(xiàn)簡化讀卡機具，可將僅只讀的身份證轉(zhuǎn)化為讀寫結(jié)合的IC卡。

第三代身份證(以下簡稱三代證)也是居民身份證發(fā)展的成果，是在第二代身份證的基礎(chǔ)上，基于科技進步、應(yīng)社會需求發(fā)展而來。三代證不僅具有二代證的所有功能，還具有以先進基因技術(shù)、生物技術(shù)為支持的更高防偽技術(shù)。此外，它不僅具備二代證芯片讀取功能，同時具備寫入功能。

圖4 身份證存儲空間分布配設(shè)置

三代證的芯片存儲空間可進行如圖4的劃分：一部分為嚴(yán)格管控區(qū)，這部分身份證信息除公安發(fā)證機關(guān)外均不可對信息進行更改；另一部分則分配給一些與公民生活相關(guān)的教育、醫(yī)療、金融、交通等大型企業(yè)，由企業(yè)向公安部門申請修改存儲權(quán)限，在指定存儲區(qū)域，通過分配的密鑰管理，獲取對應(yīng)解密碼，當(dāng)旅客通過網(wǎng)絡(luò)等方式購買票后，可直接在進站口存入票據(jù)信息。此時，三代證就成了目前已得到成熟應(yīng)用的IC卡，具備IC卡的基本功能，且能快速讀寫授權(quán)區(qū)域信息。作為車票使用時，除購買車票，信息注銷，其它環(huán)節(jié)只需要讀卡機具，降低機讀成本。便攜式的讀卡機具更有利于移動操作。目前，中國香港、澳門均實現(xiàn)一卡多證的使用，綜合身份證、駕駛證、醫(yī)療卡、圖書證等為一體，極大地方便人們的生活。

3.2.2 普通IC卡作為電子客票的優(yōu)劣分析

(1)優(yōu)勢。

①技術(shù)成熟，防偽性高。IC技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，為鐵路紙質(zhì)車票轉(zhuǎn)化為電子票據(jù)提供借鑒。例如城市公共交通自動收費(AFC)中IC卡的應(yīng)用已有完整的技術(shù)支持，對鐵路電子客票的IC卡應(yīng)用提供了技術(shù)保障。

②同時具備讀和寫功能。IC卡用于鐵路電子客票時可由鐵路部門統(tǒng)一發(fā)行，與鐵路之間采用對應(yīng)的安全管理，僅鐵路部門具有對旅客信息進行寫和讀的權(quán)限，相對二代證，增加了寫的功能。

③各環(huán)節(jié)查驗票均能實現(xiàn)且可反復(fù)使用。不僅能實現(xiàn)站內(nèi)查票，還可用于途中查票，車廂內(nèi)只需配置只讀機具，不需要網(wǎng)絡(luò)支持，成本相對較低，便于移動操作。鐵路發(fā)行IC卡，可借鑒地鐵公交卡的類型，一是單程車票，在旅客出站的同時對IC卡進行回收處理；二是長期卡，由用戶購買便于長期無限次使用，對中途丟失車票的旅客只需賠付卡的成本費用，而無須對整張車票的面值進行賠付。

④縮短車票打印時間。旅客通過各種方式進行購票時，利用身份證自動取票，取票地點可以是售票點，也可以是目前鐵路已經(jīng)采用的在大型商場、醫(yī)院增加自動售票機購票。對于長期持有鐵路IC卡的旅客而言，可免除取票環(huán)節(jié)。

(2) 劣勢。

①初期成本高。一是IC卡的需求量大。目前一張IC卡的成本價大概在0.5元左右，鐵路若實行IC卡作為電子客票，可借鑒城市公交卡，將部分資金調(diào)入向旅客轉(zhuǎn)移，即由乘客出資購買IC卡。但這種方式有利于出行較為頻繁的旅客，而出行較少的旅客更偏向選擇單程票。綜合考慮，可以根據(jù)旅客自愿的原則購買IC卡，并對購買IC卡的用戶提供一定的乘車優(yōu)惠以吸引購卡者。二是相應(yīng)的自動售、檢票機初期投入高。

②旅客不便于隨時查看車票信息。由于IC卡需要反復(fù)使用，無法將車票信息直接反應(yīng)到卡表面供旅客查看，因此需在候車廳等地點提供自動查詢機具，以及列車上提供只讀機具方便旅客查看卡內(nèi)信息，保證對號入座。

③IC卡不具備身份鑒別功能。IC卡作為無紙制化車票，具備現(xiàn)有紙制車票的所有功能，并對現(xiàn)有車票功能進行升級、強化。然而身份證是證明旅客身份的唯一憑證，在進站、檢票、出站等環(huán)節(jié)中，IC卡仍需與身份證同時使用方能進行票、證、人一致性查驗。

4 結(jié)論

采用IC卡或二代證作為鐵路電子客票均可實現(xiàn)車票的無紙質(zhì)化，以及車票的循環(huán)使用，簡化進站手續(xù)。若發(fā)生票據(jù)丟失可利用數(shù)據(jù)信息進行找回，減少由此造成的損失。使用二代證作為車票，可減少取票環(huán)節(jié)，但需二代證不進行再次更新?lián)Q代，并需要昂貴、不便移動的聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，才能隨時進行票、證、人一致性的查驗工作，因此乘車途中查驗條件苛刻。同時由于安全權(quán)限，鐵路部門無法對二代證電子客票信息進行修改。采用IC卡作為電子車票，具備所有紙質(zhì)票的功能，查驗過程僅需依靠便捷的識讀設(shè)備讀取信息，鐵路部門有權(quán)對其信息進行修改，但進站時必須與身份證結(jié)合，不能實現(xiàn)一卡進站，對于未購卡者仍需要取票環(huán)節(jié)。綜上所述，開發(fā)第三代身份證實現(xiàn)“一卡通”功能是鐵路實行實名制且滿足可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，但三代證是否更替鐵路部門沒有決定權(quán)。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，三代證也將會應(yīng)勢而生。為改善人們生活，提高出行便捷度，三代證的實現(xiàn)不僅是鐵路發(fā)展電子客票的必然結(jié)果，也是生活其它方方面面發(fā)展的必然結(jié)果。

[1]中關(guān)村物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟. 鐵路信息化新進展，刷二代身份證可購票乘車[J]. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù), 2011(5):18-19.

[2]王凱. 基于SIMPASS技術(shù)的門禁系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)[D].南京：南京信息工程大學(xué),2011.

[3]陸永寧. 非接觸IC卡原理與應(yīng)用[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,2006.

[4]秦新. 基于安全智能卡系統(tǒng)的身份認(rèn)證研究與實現(xiàn)[D].北京：北京郵電大學(xué),2010.

[5]葛露露，沈苑苑，左海山，等. 基于車票識別的鐵路客運站旅客引導(dǎo)系統(tǒng)[J]. 石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2014,27(1):69-73.

ElectronicTicketforRailwayBasedonRFIDTechniques

FuXiuchun1,FanZhihui2

(1.School of Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China; 2.Beijing Railway Administration Beijingxi Railway Station, Beijing 100055, China)

Railway departments spent huge sums in order to adapt to the new ticketing system better. This paper analyzes the problems of the existing ticketing system, and discusses the characteristics of railway electronic ticket based on second generation ID and ordinary IC card technology respectively, comparing the advantages and disadvantages of the two ways, and designs the third generation ID card at the conceptual level according to the current demand.

RFID;the second generation ID;IC card;railway electronic ticket;the third generation ID

U293.2+21

A

2095-0373(2017)03-0098-06

2016-07-02責(zé)任編輯車軒玉

10.13319/j.cnki.sjztddxxbzrb.2017.04.19

付秀春(1989-), 女,碩士研究生,主要從事交通運輸規(guī)劃與管理的研究。E-mail: 849283642@qq.com

付秀春，范志慧.基于RFID技術(shù)鐵路電子客票的探討[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2017,30(4):98-103.