report
- 1. 高 雄 市 政 府 98 年 度 研 究 發 展 成 果 報 告
一卡通與悠遊卡互通
之可行性研究
研 究 單 位 ： 捷 運 工 程 局
研 究 人 員 ： 設 計 師 楊 登 福
中 華 民 國 九 十 八 年 九 月 三 十 日
- 2. 目 錄
摘要…………………………………………………………………….I
第一章 前言...............................................................................................1
第一節 研究背景......................................................................................................................1
第二節 研究動機......................................................................................................................1
第三節 研究目的......................................................................................................................1
第二章 自動收費系統 ..............................................................................2
第一節 非接觸式票證與自動收費主要系統 ..........................................................................2
第二節 中央處理機系統 ..........................................................................................................2
第三節 車站處理系統 ..............................................................................................................3
第四節 自動收費設備 ..............................................................................................................4
第三章 一卡通及悠遊卡之介紹 ..............................................................4
第一節 高雄捷運公司發行一卡通 ..........................................................................................4
第二節 悠遊卡公司發行悠遊卡 ..............................................................................................5
第四章 交通系統票務認證 ......................................................................7
第一節 電子票證系統之多功能卡片規劃書第二版...............................................................7
第二節 規劃書之區塊規範 ......................................................................................................7
第三節 認證處理流程 ..............................................................................................................9
第五章 雄捷運與臺北捷運收費系統之比較 ..........................................9
第一節 臺北捷運收費系統建置較早、設備數量較多...........................................................9
- 3. 第二節 兩票務系統之資料建置廠商不同、欄位格式也不盡相同.....................................10
第六章 現行兩收費系統互通所遭遇問題 ............................................10
第一節 隸屬不同單位 ............................................................................................................10
第二節 收費系統互通需整合費用 ........................................................................................10
第三節 兩系統互通需認證金鑰相互授權 ............................................................................ 11
第七章 系統整合之評估 ........................................................................11
第一節 系統整合是未來之趨勢 ............................................................................................ 11
第二節 一卡通與悠遊卡互通方便北、高兩大都會區之民眾.............................................12
第三節 北捷接納一卡通可造福高雄都會區民眾.................................................................12
第四節 高捷接納悠遊卡有助於觀光及商務活動.................................................................13
第八章 結語.............................................................................................13
第一節 結論............................................................................................................................13
第二節 研究發現....................................................................................................................14
誌謝...........................................................................................................14
參考文獻...................................................................................................14
- 6. 第一章 前言
第一節 研究背景
晶片卡(Integrated Circuit Card)，又稱 IC 卡或智慧卡，是在塑膠卡片中植入
具有運算、記憶等功能的 IC 晶片，使卡片本身除了能夠儲存資料外，還具有提
供處理資料、進行加密解密、簽章運算等服務並達到保護資料的功能。相較於傳
統磁條卡，晶片卡有內部資料加密保護、個人認證(PIN)碼較長、易於保管、儲
存容量大、偽卡製作困難等優點，法國銀行很早便開始採用晶片卡以求解決偽卡
及盜刷等問題。
晶片卡內之晶片主要包含微處理單元(MCU)和電力可程式化唯讀記憶體
(EEPROM)兩部分，其運算處理能力和提供使用者存放目錄、金鑰和資料的功
能。大眾運輸的票證已逐漸採用非接觸式晶片卡或複合式卡(Combi-Card)，以提
昇票證處理速度、提高系統的可靠度、安全性及減少維修成本。
民國八十六年，香港八德通公司採用 Sony 公司所生產的 Felica 非接觸式晶
片卡發行八達通卡應用於香港地區之公車、地鐵和渡輪等大眾運輸工具之收費系
統，並擴及商店、餐飲、電話等日常生活付款，也作為學校、辦公室和住所的通
行卡，倫敦 Oyster 卡、日本 Suica 卡、北京一卡通卡、上海公共交通卡都是都會
大眾運輸不可或缺的通行卡；民國八十九年金門地區是我國首先採用晶片卡之電
子票證系統的地區，隨後臺灣省公共汽車客運商業同業聯合會(簡稱省聯合會)於
民國九十年測試「易行卡」電子票證系統，大臺北地區之悠遊卡票證系統、中彰
投臺灣通票證系統、桃竹苗臺灣通票證系統、南部地區南臺灣卡票證系統與高速
公路電子收費系統等系統陸續開啟電子收費系統的樂章，而隨著民國九十七年高
雄捷運紅、橘線路網的正式營運發行一卡通票卡，高雄捷運系統也正式進入電子
收費系統的行列。
第二節 研究動機
隨著高鐵通車，臺灣邁向一日生活圈的交通網，民眾往來北、高兩大都會區
可以當日往返，加上就學、就業的人口不少，高雄捷運之一卡通與悠遊卡公司的
悠遊卡同採恩智浦公司(NXP)所生產的非接觸式晶片卡 mifare 作為的電子票證，
同屬型態 A 之交通電子票證，彼此有許多共通的特性，若兩卡能互通整合，可
以造福往來兩地區的民眾，也提供兩種不同票卡的持卡人在外出到另一都會區使
用大眾運輸系統時的便利。
第三節 研究目的
以高、北兩大都會區之捷運系統之電子票證自動收費的整合來達成高、北兩
都會區之電子票證跨區服務，使高雄都會區和臺北都會區的民眾能持暨有的交通
電子票證去搭乘另一都會區之捷運系統，進而推及另一票證系統所能服務的都會
區大眾運輸與其他服務，減少兩票證系統持卡人外出到另一票證系統時需持有另
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- 8. 機系統連線之用。中央處理機系統與中央清算分帳系統(CCHS)間通訊連線亦採
雙迴路乙太網路介面，以確保通訊不斷訊。
第三節 車站處理系統
車站處理系統(SPS: Station Processing System)為處理站務之次系統，可上傳
營收與事件資料給中央處理機系統，並接收由中央處理機系統下傳之應用軟體、
營運參數、資源檔案、費率表等營運資料及無效票名單、密鑰表等保全資料，並
將此資料下載至站內自動收費設備。
車站處理機系統主要元件為個人電腦、通訊軟硬體及周邊列印設備，功能為
收集並處理站內各自動收費設備所傳來的資料及接收從中央處理機系統傳來的
營運參數以及上傳站內各自動收費設備的資料至中央處理機系統並更新站內站
務員售票機、自動閘門、自動售票機及加值機的費率表及營運參數及監視站內自
動收費設備的狀能與功能，並提供警訊與自動執行車站稽核功能；站內自動收費
設備的交易資料、稽核資料與設備狀態每六十秒會上傳至車站處理機系統；而車
站處理機系統所收集這些資料每十五分鐘會傳至中央處理機系統，使中央處理機
系統能監測旅客流量、設備狀態等資訊。透過站內區域網路可連線至自動閘門、
自動售票機、加值機、兌幣機、讀票機與站務室內的設備等之類的自動收費設備。
第四節 自動收費設備
自動收費設備為票務之前端設備主要由自動售票機(ATIM)、閘門驗票機
(AG)、站務員售票機(PAM)、讀票機(TVD)、手提式查票機(PVU)、加值機(AVM)、
兌幣機(EXM)、車票編碼機(CSCIM/CSTIM)所組成(圖一)。自動售票機和站務員
售票機透過車站區域網路與車站處理機系統連線記錄金額等交易資料來提供乘
客電子票證之售票服務，而讀票機與車站處理機連線並在乘客進場時驗證電子票
卡或塑膠硬幣足額並寫入晶片進場時間及車站代碼等資料後啟動自動閘門通
行，在乘客出站時作計費扣款並記錄乘客出站時間後開啟自動閘門讓乘客通行；
加值機則在乘客加值時將加值記錄透過車站處理機連線儲存中央處理機並增加
儲值之餘額。
各站內自動收費設備在中央處理機系統或車站內處理機系統發生異常狀況
或系統通訊中斷時可獨立並儲存相關資料以待系統恢復正常時，將各項資料補拋
回車站處理機系統或中央處理機系統，通常資料儲存量能達儲存七天。
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- 10. 百、五百元搭乘捷運。高雄捷運公司與南臺灣(Taiwan Money)卡亦進行雙卡整
合，包括屏東南台灣、高雄市公車、高雄市渡輪、高雄客運、嘉義客運及台南市
客運，民眾只要持一卡通搭乘這些縣市的客運就能透過巴士上的驗票機扣款，繼
悠遊卡整合台鐵外，高雄捷運一卡通也積極投入與台鐵票證的整合工作以服務持
卡人。兼顧金融市場信用卡與小額消費需求，高雄捷運聯名卡採用雙介面錢包開
放平台，同時可接納 Taiwan Money 卡的 Mondex 錢包(MasterCard Cash)、Visa
payWave 錢包、財金二代晶片電子錢包等具有發展潛力之電子錢包。配合重大節
慶或行銷活動，高雄捷運也限量發行可供旅客搭乘之特殊版面儲值晶片卡。
車站內之自動收費設備：自動售票機 (ATIM)提供旅客自動化售票服務，旅
客可於自動售票機上藉由接觸式面板及互動式液晶顯示螢幕購買單程票，種類有
標準型無鈔機型、標準型含紙鈔機型和無障礙型含紙鈔機型；加值機(AVM) 透
過觸控式螢幕的引導可提供旅客自動化加值服務，以紙鈔加值儲值卡(CSC 卡)
並兼具查詢儲值卡餘額之功能，可分為自動加值機和人工加值機兩種；讀票機
(TVD)提供旅客查詢票卡餘值、最近幾次交易、有效日期等訊息之查詢服務。
塑膠硬幣購票流程：一、選擇自動售票機種類，二、選擇目的車站，三、選
擇購票張數，四、投入金額，五、領取塑膠硬幣及找零。晶片儲值卡一卡通可於
各車站穿堂層八角型的服務臺購買，其儲值最少為 100 元，可供加值點數或儲值
金額以搭乘捷運。
普通卡與學生卡無使用期限，惟基於晶片卡特性，旅客於十年內應至少加值
一次，以維持其感應功能之正常性。一日卡限旅客於購買當日不限次數與里程搭
乘高雄捷運之車票，使用完畢可至車站服務台退回押金。一卡通團體票適用團體
旅客，10 人以上票價可享八折優待，購買後限於當日使用。持敬老、博愛及陪
伴卡者可享捷運半價優待。
持一卡通各式票種搭乘高雄捷運於二小時內轉乘高雄市公車半價優惠；二小
時內公車轉乘捷運，捷運票價折抵 12 元。持一卡通學生卡者，高雄市公車一段
票 10 元優惠。
持一卡通普卡及學生卡搭乘臺南市區公車，於二小時內公車相互轉乘均享轉
乘半價優惠(扣款 9 元) ；搭乘二條免費公車須刷卡(扣款 0 元)始能享有公車轉乘
優惠。另持一卡通學生卡者，臺南市公車一段票可享 18 元優惠。
第二節 悠遊卡公司發行之悠遊卡
悠遊卡發行量一九○○萬張，有效使用卡數一二○○萬張，每天使用次數超
過三○○萬人次，是一張整合台北捷運系統、台北市/縣聯營公車、北市公有路
外停車場、路邊停車計時收費器，以及部分小型民營停車場等繳費系統的晶片電
子票卡。悠遊卡並可與學生證結合，票卡除基本搭車功能外，還應用至校園出勤、
門禁及借書系統，甚至自動販賣機或福利社的小額消費；今年六月悠遊卡和統一
超商 icash 結盟，新推出的 icash 悠遊卡即結合統一超商之 icash 電子錢包功能，
是車票也是電子錢包。
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悠遊聯名卡具有悠遊卡、信用卡與小額消費等三項功能，民眾除可搭車扣款
外，也可購物消費。悠遊聯名卡小額消費功能亦已正式啟用，持卡人可於全家、
福客多便利商店使用悠遊聯名卡購物，使用時只需輕觸感應區，即可迅速完成交
易，免除準備零錢及攜帶多種車票的困擾，一卡使用多年並可不斷加值。
悠遊卡之人工加值可在臺北捷運各車站詢問處或臺北縣、市及基隆市、宜蘭
縣和桃園縣貼有悠遊卡標誌的便利商店或其他指定地點提供加值服務，每次加值
金額須為新台幣 100 元或其倍數；自動加值可在各臺北捷運車站及臺北市停車場
設有 " 悠遊卡加值機 "或 " 悠遊卡售卡/加值機 "以每次加值金額為新臺幣 100
元或其倍數之式加值。悠遊錢包之加值可由捷運閘門(Gate)、悠遊卡加值機
(AVM)、停車場閘門(Gantry)等三種方式加值
捷運扣款為在進、出站時，持卡者輕觸閘門驗票機上有悠遊卡標誌的感應
區，即可感應扣款。台北大眾捷運股份有限公司之旅客運送章則 14 條規定，於
捷運站使用悠遊卡，同站進出，最大時限為 15 分鐘；不同站進出，最大時限為
2 小時。若超過時限，系統將自動從票卡中扣除 20 元逾時費。公車之扣款在應
付款時，持卡輕觸驗票機上有悠遊卡標誌的感應區，即可感應扣款。停車場之扣
款在進、出場時，依語音指示，持卡輕觸驗票機上貼有悠遊卡標誌的感應區，即
可通關；出場時按下驗票機上的收據按鈕亦可索取收據。若持卡進場尚未出場，
則票卡僅可再使用於其他停車場一次。每次使用悠遊卡時，驗票機螢幕會顯示票
卡內可用金額。在臺北捷運各車站之「悠遊卡查詢機」可查詢票卡交易紀錄與可
用金額，查詢時只要將悠遊卡靜置於查詢機上貼有悠遊卡標誌的感應區即可；亦
可於捷運各車站詢問處或停車場管理室將悠遊卡交由服務人員為您查詢交易紀
錄與可用金額。
悠遊卡公司主要之系統架構有兩部份，一部份為公車等業主之票證系統，每
天營收由公車場站電腦（DPS）之資料送至公車中央電腦（BUS-CPS），再將所
集結之資料上傳至悠遊卡公司之中央清算系統（CCHS），由中央清算系統進行
清分及結算動作，另一部份為加值點系統，每一部加值機（POST）清分及發卡
統一由悠遊卡公司進行作業。
票證系統之主要設備：
1.中央清算系統（CCHS）：計算及清分、其他參與營運單位之帳務結算。中
央清算中心亦包括維護所有智慧卡資訊資料庫的發卡系統。交通票證系統之後台
清分系統負責估算和分配預收款與清分各營運業者帳務。清分系統接收使用者卡
片之交易訊息後，須進行交易訊息之分析及驗證，並將交易資料置於資料庫中，
最後經「日結」作業(EOD;End of Date)，進行必要之處理，產生各項資訊及報表。
2.公車系統：公車中央處理系統（Bus-CPS）主要是收集及彙整處理由公車
運輸業者之公車場站處理系統（Bus DPS）遞送之交易，此交易為持卡人使用智
慧卡於公車驗票機之交易資料，此系統維護及分析公車收費系統之資料以產生營
運及管理報表。
3.加值系統：主要功能是作為加值機用，適用於現金加值、金融卡或加值亦
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可加入以電子錢加值的功能，現階段只做現金加值，未來可擴充作為電子錢、金
融卡加值等；乘客也可以於加值機器上作票卡的資料查詢。
悠遊卡採用 mifare 晶片，金鑰長度 6Bytes，以對稱式加密法之三重資料加
密標準(3 DES;3 Data Encryption Standard)運算；網路傳輸採用 SSL 128 Bits 加
密，並已實行研發將金鑰封包在安全應用模組內以用戶識別模塊(SIM;Subscriber
Identity Module)卡為載體。
悠遊卡雖然使用無線射頻，但各卡都有個別的秘密金鑰，須先通過認證，才
能讀取卡片資料，且傳送的資料都加密，截取到的無線電波亦是一串亂碼，並無
法得到資料內容。悠遊卡除了讀寫認證，卡片上亦有一區域存有防偽驗證碼，做
為卡片的第二道安全防線。
為確保安全性，每個交易處理設備的交易驗證金鑰，是彼此不相同的。為確
保安全性及可靠度。悠遊卡系統會定期與不定期的針對後台交易資料進行稽核，
若有可疑時，立即介入了解與處理，針對異常票卡則列入鎖卡。此外，記名卡只
記載身分證字號並無姓名，是為了掛失確認身分，個資不致外洩。
第四章 交通系統之電子票證
第一節 電子票證系統之多功能卡片規劃書第二版
交通部為了達到票證整合”一卡多用途”的目標，結合各種交通運輸載具，讓
乖客持有一張非接觸式晶片卡或複合式卡(Combi-Card)電子票即可作為搭乘多
種運輸載具使用，因而對交通運輸上所使用的電子票證訂定一個共同的規格，以
作為國內票證系統發展建置時之參考依據，於民國九十二年推出規劃書第二版，
第三版草案研議中。
第二節 規劃書之規範
規劃書第二版訂定範圍包括卡片實體規格、卡片與卡片介面設備之介面規
格、卡片內部功能規格及卡片資料安全功能需求。卡片之實體規格應符合
ISO/IEC 14443-1 最新版規格或草案之規定。卡片晶片內部功能規格：卡片提供
使用者之可用記憶空間在 720Bytes(含)以上，並且在出廠時應具有一個不可被修
改的唯一編號，編號長度可提供 32Bits(含)以上，稱之為卡片序號，以作為卡片
識別用。其資料結構如採複合式卡其資料結構應符合 ISO7816 之規定；如採非
接觸式晶片卡時必須能被分成數個相等大小的扇區(Sector)，每個扇區內包含相
等數量的區塊(Block)，其中存取控制(AC;Access control)為每一個扇區的存取權
限控制設定資料，包括存取控制用認證金鑰(Key)及存取條件(Access Condition)
設定資料。
扇區為存取控制用認證金鑰設定之最小單位，其大小必須不大於 48 個位元
組，並可提供兩把(含)以上的金鑰作為該扇區的存取控制用認證金鑰；區塊為存
取條件之最小單位，存取條件可設定每一個扇區內的每一個區塊在認證完成後可
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第三節 電子票證之認證處理流程
每張卡片在發行時，發卡單位均會透過發卡端交易機器將認證金鑰寫入卡片
中，而為了確保卡片交易機器與卡片相互間的合法性認證其認證的方式必須依據
ISO 9798-2 作業規範，完成三次來回的驗證，其認證處理流程之訊息流程如下：
步驟一：B(卡片)傳送一亂數 RB 給 A(卡片交易機器)
步驟二：傳送一驗證碼 Token AB 給 B
步驟三：B 接收到 Token AB 後，將 Token AB 解密之，驗證其內含之識別
碼是否為 B，且在步驟一中傳送到 A 之 RB 是否與 TokenAB 中所含之內容相同
步驟四：傳送一驗證碼 TokenBA 給 A
步驟五：接收到 TokenBA 後，將 TokenBA 解密之，驗證其內含之 RB 與步
驟一中接受到之 RB 是否相同，並檢查其內含之 RA 與步驟二中送到 B 之亂碼
RA 是否一致
其中：TokenAB=加密函數(RA|RB|B|資料)
TokenBA=加密函數(RB|RA|資料)
第五章 現行高雄捷運與臺北捷運收費系統之比較
第一節 臺北捷運收費系統建置較早、設備數量較多
目前臺北捷運系統的電子票證悠遊卡系統和高雄捷運系統的電子票證一卡
通系統均為自動收費系統，票證方面大致依循交通部所定之「電子票證系統之多
功能卡片規劃書」建置，也都採用恩智浦公司所生產之 mifare IC S50 非接觸式
晶片卡作為電子票證。
悠遊卡的營運範圍為臺北捷運全線和台北市公車聯營系統與台北縣、基隆市
及宜蘭縣等縣轄公車以及台北市路外停車場 74 座和捷運附屬停車場 16 座，民營
停車場 66 座與路邊停車場 3000 格位，國道客運 11 條路線及臺鐵 19 個車站，以
及台北市立動物園、圖書館等；悠遊卡的加值系統所屬之自動加值機有 374 座，
人工加值機有 2731 座。
一卡通之營運範圍為高雄捷運紅、橘兩線和高雄市公車雙卡併用，系統設備
商為三商電腦和歐姆龍公司，所屬之加值系統自動加值機有 78 部，站務員處理
器有 99 部。(表二)
表二、一卡通系統與悠遊卡系統設備數量比較表
一卡通系統 悠遊卡系統(98.08)
捷運站 37 82
閘門驗票機 402 1138
站務員處理器(PAM) 99 82
自動加值機(AVM) 78 374
人工加值機 2731
查詢機(TVD) 41 153
- 15. -10-
公車驗票機 5323
停車場驗票機 398
路邊停車驗票機 3000
纜車驗票機 25
場站處理系統(SPS)40 40 258
中央處理系統(CPS) 2 30
第二節 兩票務系統之資料建置廠商不同、欄位格式也不盡相同
悠遊卡公司與高雄捷運公司之電子票證雖依交通部訂「電子票證系統之多功
能卡片規劃書」第二版規範建置電子票證，但兩系統之設備商與系統建置廠商並
不同(表三)，票卡欄位規劃亦並不盡相同，欄位代碼亦有些許不同，另兩票證系
統在票卡認證各有獨自之認證金鑰系統與安全技術以作為票證認證。
表三、一卡通系統與悠遊卡系統設備商比較表
一卡通系統 悠遊卡系統
驗票機設備製造商 歐姆龍(Omron) 法商臺利斯(Thales)
自動收費系統建置廠商 三商電腦 建置商_神通電腦
清分主機系統建置廠商 中冠資訊 神通電腦
第六章 現行兩收費系統互通所遭遇問題
第一節 隸屬不同單位
目前高雄捷運系統的電子票證系統係採一卡通而臺北捷運系統的電子票證
系統係採悠遊卡。一卡通是由高雄捷運公司發行，而悠遊卡是由電子票證處理公
司悠遊卡公司所發行，兩個自動收費系統使用地區分別在南臺灣和北臺灣，雖然
均屬交通部所督導的交通事業卻分別隸屬高雄市政府和臺北市政府所轄的高雄
捷運公司和悠遊卡公司所發行。
第二節 收費系統互通需整合費用
結合各種大眾運輸載具進行票證整合，可達到”一卡多用途”的便利性，並吸
引大量乘客使用電子票證系統的意願。目前兩既有系統皆使用 Mifare 卡，其整
合較為易達成，僅需透過認證金鑰交換即可完成，但困難點為基於成本考量各系
統業者間之整合意願不高。
悠遊卡公司成立於民國八十九年三月，以非接觸的晶片卡整合大台北地區公
車、捷運及北市公有路外停車場的票證系統，發行的電子票證稱為悠遊卡，也為
運輸業票務電子化揭開新的里程碑，其主要股東為台北市政府、台北大眾捷運公
司、台北富邦銀行、13 家台北市縣公車業者、神通電腦公司、國泰世華銀行、
台新銀行、中國信託銀行 、三商電腦公司、中華顧問工程司、三門科技等業者。
高雄捷運自動收費系統廠商，閘門驗票機(AG)係日本歐姆龍(OMRON)建
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研究報告(第一冊)，民國 94 年 1 月，交通部
11.財團法人資訊工業策進會蕭偉政、潘仁義、鄭秀齡、蔡宗志、李明羲、
許維揚編著”全國交通票證 IC 智慧卡清算後台標準核心模組發展研究計畫(一)
研究報告(第二冊)，民國 94 年 1 月，交通部
12.黃文鑑、許安慶、林維信、王穆衡、黃立欽編著“電子票證與驗票機介面規範
及票證一卡通論壇推動之規劃”民國 97 年 8 月，交通部運輸研究所
13.“電子票證系統之多功能卡片規劃書第三版草案”民國 97 年 5 月，交通部運輸
研究所
