CN201035601Y - 基于电子标签技术的非接触式纸基电子客票 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种与现行铁路纸票兼容的电子客票，包括：两层纸介质，在上述纸介质中预先埋置了天线和芯片，其特征在于：所述芯片中预先写入了动态加密信息，并且这些信息带有与序列号相关的验证码，以用于防伪；在售票终端，所述芯片中将被再次写入客票信息，并且所述芯片的上述客票内容可以多次重写；所述天线，用于接收RF信号，并将其传送到芯片。

Description

基于电子标签技术的非接触式纸基电子客票

技术领域

本实用新型涉及电子标签RFID技术，更具体地说，涉及基于电子标签技术的非接触式纸基电子客票及其自动售检票AFC系统。

背景技术

20世纪90年代中期开发的中国铁路客票预订和发售系统在实现计算机联网预、售票方面取得了革命性成功。当时在票面上采用了一种自动识别技术-一维条码，试图实现自动检票。但是，由于我国铁路客票使用的是热转印制票机打印一维条形码，票面条码在使用中已暴露出一些难以解决的问题，如随着热转印票机老化、条码的打印质量很难控制，使检票设备的识读率下降；光读码设备昂贵且易损坏；光读设备为了容错，采用大量机械动作不利于检票速度和首读率的提高，造成现场实际运用中难以使用条形码检票方式，目前，该系统的整个售-检票作业流程处于开环状态，已装备的条码检票设备基本停用，检票作业只能手工完成；同时条码票的防伪性能低，每年都有大量假票，严重干扰了铁路客运的发展。

解决以上问题的方案有多种，其中磁条卡和电子标签(RFID)为国际主流的两种解决方案。磁条卡技术用于客票防伪及自动检票成熟应用自20世纪70年代，取得了相当大的成功。但是，针对目前的中国铁路客运国情，磁性客票仍存在几个主要问题：纸基磁性车票技术仍无法完全克服纸制车票易被污损的缺陷，在现行中国旅客使用条件下，极易导致首读率降低，而且，磁性车票的接触式检票方式(客票要经过闸机内的机械运动)决定其检票效率较低，最终极可能重蹈条形码检票方式停用的覆辙，使售-检票作业仍处于开环状态；磁性车票依然不能有效防伪；磁性车票售票设备和检票设备结构复杂，维护成本高昂。

采用射频识别技术(RFID)技术用于铁路系统的自动售检票，国内外的解决方案基本都是采用非接触式IC卡，如香港八达通，以及很多AFC厂家的Smartcard，这种卡多次使用，不打印票面信息，这种方式，因为没有票面信息，旅客不能直观知道车次、时间以及座位等信息；又有象广深客运专线，采用回收式IC卡(硬卡)，卡面可以涂某种特殊的膜实现多次打印票面信息。这种方式使得技术和管理成本都比较高。以上两种方式与现有中国铁路客票系统都不兼容，而且都需要靠另外的打印发票方式为旅客提供报销凭证。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种与现有客票系统高度兼容的新型客票，即非接触式纸基电子客票。它是一种基于电子标签技术，采用专用芯片设计、印刷天线、以及先进的自动流水线封装工艺的一种纸介质的、一次性客票。

本实用新型提供一种与铁路纸票兼容的电子客票，其特征在于：所述电子客票包括：两层纸介质，在上述纸介质中预先埋置了天线和芯片，其中：

第一层纸介质上包含有印刷的票面信息；

第二层纸介质中包含有埋置在其中的天线和芯片。

本实用新型提供的非接触式电子客票，有其他识别载体无法比拟的优点：

1.非接触式快速读写，并可并行读取。电子客票识别距离可达10厘米，与条形码相比，无须直线对准扫描；与磁性票相比，无须接触；读写速度快，可在运动中识别，访问速度快，需要时可同时读写多张电子客票，利于提高检票效率，符合我国铁路客流量大的国情；

2.高度的防伪性。电子标签数据加密认证，不可伪造；

3.高度的耐折损性，防水防潮，在曲卷、折叠时仍可有效读出票中数据(首读识别好)

4.检票设备经济可靠，不需清洗，利于维护。读写头无裸露部分，几乎对设备没有磨损，节省大量设备维修成本。尤其适合风沙大、潮湿等恶劣环境。对于中国大跨度的国土、大跨度的气候条件而言是非常合适的。

5.与现有客票售票机制高度兼容，为与现用的客票售票机制匹配，电子客票也将以成卷方式供货，不必考虑盒装票数票等问题；和以往整个制票售票过程相比只需增加两个环节：一是成卷客票印刷前封装入电子标签，二是客票销售打印后向电子标签写入数据(打印机和写入设备可以是一体，也可分开，写数据时间小于1秒)。这样不改变现有客票售票软件和机制。另外也不改动目前的客票管理系统。

有益效果

基于电子标签技术的非接触式电子客票，与其他识别载体相比具有明显优点：例如非接触式读写、高速读写，可并行读取等，这些特点都利于提高检票效率，符合我国铁路客流量大的国情；具有耐折迭、耐磨损、防水、防潮的特性，在曲卷、折叠时仍可有效读出票中数据(首读识别率好)，可以真正实现售-检票闭环作业；高度的防伪性；检票设备经济可靠，不需清洗，利于维护，对于中国大跨度的国土、大跨度的气候条件而言是非常合适的。随着半导体技术的发展，目前电子标签的价格已经下降到了铁路客票能够接受的区间，而且随着集成电路技术的发展以及客票用量的增加，这一成本还会下降。考虑到客票检验机具的以及系统维护成本，整个系统的运行的成本还会下降。另外，基于电子标签技术的电子客票除了以上高度防伪，真正实现售-检票闭环作业的优越性外，更重要的是还可以支持未来铁路系统信息化上升一个新台阶。

本实用新型不仅是把射频识别技术用于中国铁路现有客票的升级改造，还在具体方案中强调与现有客票系统，客票管理系统的高度兼容，不仅成本低，代价小，无须培训，而且利于老系统向新系统的平稳过渡。

把采用目前世界上最先进的自动识别技术-RFID识别技术的电子客票一步到位、直接应用到铁路售检票系统中，而不是先采用过渡性的技术-磁性客票，再过渡到电子客票，将使铁路售检票信息化直接达到世界最先进的技术水平，符合铁道部“跨越式发展”的思想，而且还可以避免今后磁性客票升级到电子客票所造成的二次软硬件系统的改造、替换费用。

附图描述

通过参考以下结合附图所采用的优选实施例的详细描述，本实用新型的上述目的、优点和特征将变得显而易见，其中：

图1是成卷电子客票示意图；(芯片和天线被预先封装纸票中，客票成卷供货与原来方式一致)

图2是单张电子客票示意图(芯片和天线被预先埋置在纸票中)

图3是由已有技术的客票制票机改造的电子客票制票机，加入射频读写模块

图4是电子客票封装流程；

图5是电子标签的工作原理；

图6是电子客票制票售票流程。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本实用新型的具体实施例。

图1是成卷电子客票示意图。如图1所示，根据本实用新型的成卷电子客票11，它在以已有技术的成卷客票的基础上，对其进行了改进，在其中预先封装了芯片和天线。在铁道部的制票厂，采用电子标签封装线，在原来生产的成卷纸票中封装入芯片以及天线，其中印刷和封装可以在封装线上同时完成，可参见考图4，使得封装后的成卷电子客票的外观与普通的成卷电子客票相同。

图2是单张电子客票示意图。参见图2，其中显示的单张电子客票是在图1所示的成卷电子客票中裁减下来的单张电子客票。在纸票中预先埋置了芯片和天线。如图2所示，21是印刷天线，可以采用导电油墨；22为根据本实用新型的芯片，它可以根据管理者的要求，专门设计，保密性强，成本低，该芯片中预先写入了动态加密信息，并且这些信息带有与序列号相关的验证码，以用于防伪，并且在所述芯片中存储的数据中设有检票位，以防止多次检票；23为传统的票面信息。根据本实用新型的电子客票的票面信息可以与传统的票面信息保持不变，也可以根据具体要求来改变，例如增加英文，到站时间，去掉条码等。

图3是由已有技术的客票制票机改造后的根据本实用新型的电子客票制票机。参见图3，根据本实用新型的电子客票制票机包括，热转印头31，它与传统的电子客票制票机中的热转印头一样；打印色带32；33是如图1所示的成卷电子客票；34是射频读写器及天线。如图3所示的根据本实用新型的电子客票制票机在传统的电子客票制票机中加入了射频读写模块，而且射频读写模块成本比起磁票等其它制票设备模块要低得多。

图4是电子客票封装流程。根据本实用新型的电子客票采用高速自动化生产线，高速自动化生产工艺，大批量流水生产线：每条生产线每秒生产10张，年产量一亿张。天线与芯片的连接采用电脑控制机械化粘接方式、无焊点。在叠压成卡前印刷图形。具体封装构成如图4所示，参见图4，根据本实用新型的电子客票由两层纸介质构成，首先在将其中的一层上进行客票被面信息的印刷；与此同时，在另一层上进行客票正面信息的印刷，还是在这一层，将由导电油墨形成的天线印刷在其上，并且在完成天线印刷后，再将存储芯片粘接在这一层。在进行了上述两层的分别印刷后，将打印完正反面票面信息并且封装了天线和芯片的两层纸介质层压在一起。之后对经上述封装完成的客票进行测试并写入相应的信息。最后打包成成卷客票。

图5是电子标签的工作原理图。下面将参考图5对电子标签的工作原理进行描述。

首先对电子标签进行简单描述。电子标签也叫智能标签、tag或者SmartLabels。其核心是采用RFID射频识别技术、具有一定存储容量的芯片。

电子标签的特性

●无源远距离读写

●防冲撞技术：与条形码相比，无须直线对准扫描，读写速度快，可多目标识别、运动中识别，每秒最多识别30个。

●国际通用的频率：13.56Mhz±7KHz

●灵活的内部存储空间：厂家可以根据各自的需要定义各型号产品的存储容量和每个扇区的字节数，而且读写设备可以读取内存配置信息，便于在一个综合应用中操作不同的标签产品。

●国际统一且不重复的8字节(64bit)唯一识别内码(Uniqueidentifier，简称UID)，其中第1-48bit共6字节，为生产厂商的产品编码，第49-56bit的1个字节为厂商代码(ISO/IEC7816-6/AM1)，最高字节固定为“EO”。

●可反复读写且扇区可以独立一次锁定，现有的产品一般采用4字节扇区，内存从512bit-2048bit不等。

●使用寿命长：无机械磨损、无机械故障，可在恶劣环境下使用。(工作温度：-25度～+70度)。

参见图5，典型的RFID系统由电子标签(Tag)、读写器(Read/WriteDevice)以及数据交换、管理系统等组成。电子标签也称射频卡，它具有智能读写及加密通信的能力。读写器由无线收发模块、天线、控制模块及接口电路等组成。电子标签内不含电池，电子标签工作的能量是由读写器发出的射频脉冲提供的。电子标签接收射频脉冲中解调出数据并送到控制逻辑。控制逻辑接受指令完成存储、发送数据或其它操作。EEPROM用来存储电子标签的ID号及其它用户数据。在图5中，首先识读器通过天线发出一定频率的射频信号。当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量，向识读器发送出自身编码等信息；识读器采集信息并解码，识读器还将解码后的信息/数据送至计算机主机进行处理。

根据本实用新型的基于电子标签技术的新型非接触式纸基电子客票特点：

●专用的芯片设计

电子客票将采用专用的芯片设计。节省了用于储存密钥和交易记录的内存空间，以降低票卡成本、加快交易速度。

根据本实用新型的电子客票针对应用设计了快速卡片读写指令。一次正常的卡片交易只需不到100毫秒。

根据本实用新型的电子客票采用全球唯一的32位序列号，其中存有芯片制造商代码、生产者代码和应用代码，上述信息在卡片个人化后不可更改，防止伪造。正确写入的数据都会带有与序列号相关的验证码，读卡时可用SAM或系统来检验验证码的对错。生成校验码和检验校验码的密钥和算法可分布在系统的不同部分。校验算法采用标准的3DES算法。也可由铁道部自行设计校验算法，保障专有系统的安全。

●印刷天线

根据本实用新型的电子客票，在纸的介质上采用导电油墨印刷天线：环保、经济、可靠。

天线印刷方式使大规模高速连续生产成为可能，同时天线本身有更好的延展性、导电性、抗氧化性，抗折、捏等。

●纸质票卡

根据本实用新型的电子客票，其价格低廉，可以方便地与纸类各种文件结合；耐高温、不怕折、环保；易撕裂，可通过覆盖塑料膜、做成塑料卡等方式延长使用寿命，防止撕裂、摩擦、潮湿变形等；可抛弃-单次/几次使用，可重复读写使用，可以用标准打印机打印，尽可能为印制广告提供大的卡片面积，根据不同需要可定制为任意尺寸、相应材料。其制成材料是：PVC/PET→纸；腐蚀或植入铜天线→印刷天线。其生产工艺采用传统单张或整版→连续生产。其中的芯片：结构特别定制，外型尺寸尽可能小，内存容量尽可能小

●高速自动化生产线

高速自动化生产工艺，大批量流水生产线：每条生产线每秒生产10张，年产量一亿张。

天线与芯片的连接采用电脑控制机械化粘接方式、无焊点。在叠压成卡前印刷图形。

图6是根据本实用新型的电子客票制票售票流程图。下面参见图6，对根据本实用新型的电子客票制票流程进行描述。在步骤S1，制作生产成卷纸票的纸介质；在步骤S2，在纸介质中封装入芯片以及天线，形成外观与传统的电子客票相同的成卷电子客票；这两步也可以在封装厂同时完成。在步骤S3，对该种成卷电子客票的芯片进行预处理，写入动态的密钥。在步骤然S4，按照传统的客票管理流程，把卷票分发到各个售票点。在步骤S5，当旅客购买车票时，售票员根据旅客要求，操作售票软件终端，选定旅客需要的车次，时间，起始站，终点站，座位(卧铺)号等乘车信息。在步骤S6，得到旅客确认后，回车确认出票。在步骤S7，售票软件终端把客票信息发向制票机。在步骤S8，客票信息首先传送到预置(P1)在制票机内射频读写器上。在步骤S9，射频读写器把信息写入埋藏在客票中的芯片内。若写芯片成功，在步骤S10，制票机再打印票面信息。若因为芯片损坏等原因写芯片失败，则在步骤S10’，打印废票信息，剪裁出废票走纸并对下一张空白票重新进行步骤S9的写芯片操作，直至成功。在步骤S11，最后由电动刀具剪裁，一张电子客票完成出票。整个过程，对售票员和旅客来说，和以前完全一样，也就是说，售票员不需要任何培训，售票系统以及客票管理系统都无须改变。这就是根据本实用新型的铁路客票兼容技术及方法的精髓所在。

根据本实用新型的电子客票与现有客票系统高度兼容的技术和方法的要点是：

1)在现有的客票成卷印刷环节(铁道部的印刷厂或封装厂)，在卷票中的每张客票中预先封装RFID芯片以及天线(天线可以是导电油墨印制成的)；

2)各个售票点拿到的成卷客票从外观上和以往没有差别；

3)在现有客票打印机(制票机)上加装射频读写卡，该卡体积不到10cm^*10cm，成本在百元量级，该改造实现起来很方便，基本无维护成本；售票员仍然感觉不到此变化；

4)客票在销售过程中，终端软件在调用打印命令打印票面信息的同时，也把同样的信息通过射频读写卡写入预埋在卷票里的芯片中，整个写入过程远小于1秒，不需售票员人工干预；

5)这样即不改变现有客票售票软件和机制，也不改动目前的客票管理系统；

6)该实用新型的电子客票也将以成卷方式供货，不必考虑象卡式盒装票数票，交接班等问题；

7)打印机和写入设备可以是一体，也可分开；

8)新出厂的打印机预先安装射频读写卡。

根据本实用新型的电子客票除了与其它采用硬卡式RFID技术或回收式电子客票同样带来的自动售检票，高度防伪以及支持信息化的功能外，本实用新型与现有客票系统高度兼容性还体现在以下几个方面：

●仍然是一次性纸票，外观到票面信息可以一点不变；

●仍然成卷供应，利于售票人员交接；

●利用现有的售票设备，其他方案都要更换目前的售票机，全国目前售票机保有量为近二万台；

●现在售票软件无须更改，只是在调用打印的同时，多调用一个读写器驱动；

●不改变现有客票管理系统；

●操作人员无须任何培训，其操作和过去完全一样；

旅客仍然用车票作为报销凭证。

根据本实用新型的纸质电子客票是铁路客票售票和管理系统的有益补充，它可以在不改变系统售票软件和客票管理系统不影响现有客票售票和客票管理系统的前提下，很好的与现行系统融合在一起，实现铁路客票售检票的闭环管理。

而在铁路客票中采用RFID技术，我们可以分两步走：

第一步，在不影响现有客票售票和客票管理系统的前提下，实现铁路客票售-检票的闭环作业和有效防伪；为与现用的客票售票机制匹配，电子客票也将以成卷方式供货，不必考虑盒装票数票等问题；和以往整个制票售票过程相比只需增加两个环节：一是成卷客票印刷前封装入电子标签，二是客票销售打印后向电子标签写入数据(打印机和写入设备可以是一体，也可分开，写数据时间小于1秒)。这样不改变现有客票售票软件和机制。另外也不改动目前的客票管理系统。

第二步，借助RFID技术的强大功能，逐步实现铁路客运的多样化经营，在信息化程度上更上一层楼。可以向旅客提供个性化的，内容丰富的服务：单程电子客票，往返电子客票，记次电子客票，城际快速列车的旅客电子月票，乘坐铁路客车积分奖励制度，客票电子钱包功能等。未来的电子客票还可以实现小额消费，旅客可以用客票内存储金额在车站内商店购物消费。这些不仅可以带动铁路系统的其他业务，还可以增加旅客对铁路运输便捷性，人性化的认可，从而培养了旅客对铁路运输的忠诚度。

尽管以上已经结合本实用新型的优选实施例示出了本实用新型，但是本领域的技术人员将会理解，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对本实用新型进行各种修改、替换和改变。因此，本实用新型不应由上述实施例来限定，而应由所附权利要求及其等价物来限定。

Claims (3)

1.一种与铁路纸票兼容的电子客票，其特征在于：所述电子客票包括：两层纸介质，在上述纸介质中预先埋置了天线和芯片，其中：

第一层纸介质上包含有印刷的票面信息；

第二层纸介质中包含有埋置在其中的天线和芯片。

2.根据权利要求1所述的电子客票，其特征在于：

在所述芯片中存储的数据中设有检票位。

3.根据权利要求1或2所述的电子客票，其特征在于：

所述天线是采用导电油墨印刷在所述纸介质上而制成。

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