“互联网+票务”在地铁AFC系统的支付应用研究

摘 要：城市轨道交通长期以来一直以单程票和交通卡作为主要票种，因为其符合市民出行支付习惯而受到青睐。但是传统票种充值难、易遗失损坏、制作流通成本高的缺陷也凸现出来。随着银行卡闪付功能的兴起，第三方支付平台的成熟，智能手机NFC功能的广泛应用，Apple Pay的问世，本文将研究“互联网+”支付方式，采用虚拟化车票的支付应用，探索轨道交通方便快捷、安全有效、乘客所喜闻乐见的支付方式。传统AFC系统的交易方式是脱机交易，为保证系统架构的延续性，本文将充分融合“互联网+”的优势，研究多样化支付方式在不同阶段应用。通过第三方支付的二维码购票、手机电子票进出站在轨道交通票务支付的应用，探索地铁“互联网+”支付的发展之路。为适应上轨道交通多级票价、要检查进出站次序、客流量大、单位时间过闸人数多的特点，本文展望在第三方支付购兑票机和手机票应用、即“线上购票、线下检票”的基础上，对二维码进出站、Apple Pay等支付方式进行设计和改进，实现“线上购票、联机检票”，更好地提高上海地铁的公共服务能力。

关键词：轨道交通；第三方支付；电子虚拟票；二维码；手机票

城市轨道交通是公众出行重要方式，也是城市交通大动脉，属于典型小额多次的应用。传统的轨道交通支付方式主要是“现金+IC卡”的支付方式，乘客需要准备现金，给交通卡充值或者在自动售票机前购票。由于排队充值或购票时间较长，支付效率不高，乘客出行体验较差，影响地铁运营的服务质量。

一组数据也能说明轨道交通传统支付方式的弊端：上海地铁客流从2011年的12.8亿人次上升到2015年的17.8万人次，单程票的使用比例却从2011年的19.08%下降到2015年的16.92%。2015年单程票每天流失量1.95万张，按每张采购成本2.13元计算，一年仅单程票流失的就给地铁运营造成了1522万元的经济损失。车站的票务收入的现金总量从2011年的79.5亿元，激增到2015年的91.4亿元，增加了金融管控的风险。另外，传统支付方式造成车站运维成本较高，自动售票机因为纸币识别器等模块研制成本较高，车票采购、制作、流通管理成本较高。

传统轨道交通AFC系统网络架构是一个较为成熟的网络架构，但也是一个封闭的网络架构，支付方式只支持脱机支付，且只有在出站时计费和支付。通过每日与外部系统对帐，交通卡的交易资金才会转入地铁指定的帐户。 “互联网+”与传统行业深度融合，推动经济形态不断演变，给传统AFC系统提供了改革、创新、发展的网络平台。通过互联网平台的支付，可以把乘客的支付资金实时转入轨道交通指定的支付宝帐户，资金实时到账。

上海轨道交通在探索互联网支付方式的道路上，作过很多尝试，中移动2.4G手机钱包，银行IC卡早已有之，市民乘客也并不陌生。互联网支付发展趋势主要是二维码支付和银联的闪付。二维码支付的方式比较简单，只要在智能手机上安装第三方支付应用即可支付，但是终端设备必须进行联机交易。近距离非接触式支付也具有安全快捷等特点。

近年来电商平台、网络购物的蓬勃发展和智能手机的快速普及，促进了互联网支付的发展，培养了很多对支付宝等互联网支付平台较为熟悉的消费群体，这个为二维码支付设备的研发具备了条件。广州、深圳等城市轨道交通推出支付宝购买单程票的服务，但是该购兑票机不接入地铁AFC系统，给设备监控、数据管理造成困难。广州地铁在APM线推出二维码过闸的方式，进站联机验票，因APM线不接入轨交路网，存在单一票价等缺陷，而且仅限用于客流较小的线路，每天使用二维码进站支付的客流约为100-200人。

1 “互联网+”支付的探索

结合互联网支付方式的发展特点，研究乘客使用虚拟化支付或电子化货币支付，进出轨道交通车站，逐渐淘汰对实体车票的使用。通过研制云购票机和手机票，探索互联网支付的实现方式。

乘客可以利用手机支付宝、微信、付费通在云购票机上购买或兑换车票。乘客用网上购票的二维码兑换券或现场购票的付款二维码在在云购票机上进行扫码。经过联机认证以后，云购票机会根据乘客所选择的票种完成相应的出票。地铁与第三方支付平台进行结算。

采用云购票机与第三方支付平台直连的方式，机构较为成熟简单，响应速度快。云购票机采用主辅机结构，主机和辅机通过串口通信，符合安全等保测评要求。主机负责业务逻辑判断处理，辅机与第三方支付平台交互。付款码每60秒更新，采用RSA公私钥对，保证购兑票交易的安全性。为保证交易完整性，云购票机在发生网络故障时，打印小票，由车站服务中心进行票务处理，进行补票或引导乘客退款。

手机票因为其安全性高、文件结构可以自行定义、过闸速度快，在上海地铁有比较成熟的应用。2010年就推出中移动2.4G手机钱包。银行IC卡在上海地铁支付应用的同时，也推出了手机银行卡，中移动手机用户可以绑定一张浦发银行卡，开通轨交支付功能。

除地铁票种外，银行IC卡、交通卡其它票种均已实现手机支付应用。随着迪斯尼园区开通，一日票三日票广受乘客欢迎，上海轨道交通亟需研發地铁手机票。通过与运营商合作研制推出手机.apk文件，乘客安装了这个.apk文件以后，可以通过手机应用购买下载一日票、三日票、储值票等票种，刷NFC手机进出地铁站，NFC手机与地铁AFC系统终端设备无线近场通信。地铁与移动运营商进行结算。

手机票主要实现方式主要是：移动运营商在安全模块SE（手机芯片）内为地铁手机票开辟一块辅助安全域SSD，存放手机票数据，TSM平台通过安全通道SCP下载和管理手机票数据。地铁票务部门生成手机票发卡数据，通过加密机对发卡数据文件加密，将发卡数据文件交给TSM平台。乘客申请时，TSM平台用共享密钥或通过专线申请密钥的方式对发卡数据文件进行解密。用临时密钥对数据加密，通过SCP通道下载到手机。手机applet用临时密钥对这些数据解密，完成写卡。

乘客可以在网上商城选择购买车票，乘客可以在app上看到已购买的车票，这时手机票数据还存储于TSM平台数据库中，在下载到手机之前乘客可以选择退票；乘客可以从已购买的车票中，选择下载车票，这时手机票数据通过SCP通道下载到手机中，一经下载，不能退票；乘客可以在不同车票间切换，即激活车票；乘客首次刷当前车票，即可启用这张车票。

2 “互联网+”支付的应用

通过“互联网+”支付方式的研究，在二维码支付和无线近距离支付方面都取得了阶段性成果，云购票机和手机票作为第一阶段的研究成果先期应用于运营服务中。“互联网+”支付前期的探索，主要是把地铁AFC由原来封闭的网络架构，过渡到和互联网连接的开放的网络架构。

乘客通过第三方支付平台的手机应用，在云购票机上用手机二维码扫码的方式，可以当面支付购买车票，或网上支付的兑票码兑换车票。二维码购票最大的优势在于，乘客只需在手机端安装支付宝等第三方支付应用，就可以在不同城市的轨道交通购票，而不受不同轨道交通运营商的手机应用的束缚。

乘客可以通过手机应用，购买和下载手机电子票，直接刷手机进出地铁站。手机票的研究主要体现了三点创新之处：

1）在不改动全路网读写器程序的前提下，通过对手机票文件的规划定义和卡片操作系统applet的研发，实现传统地铁一日票、三日票等实体票向电子票、虚拟票的转化，在手机应用上在线购买、在线发卡。

2）研究成果支持手机支付所有方案：全终端方案、SIM卡方案、SD卡方案。所研发的.apk文件和applet支持下载日票、次票，对储值票进行充值。卡片COS沿用了轨道交通复合消费文件结构，帮助乘客判断过期等卡片信息。读写性能符合轨道交通快速过闸的要求。

3）地铁票务部门由过去发行票卡，改为现在发行票卡数据。TSM平台向地铁方提出卡号、卡类型、数量等订单信息。地铁完成发行票卡数据后，TSM平台负责对发卡数据进行存储管理。

“互联网+票务”的发展趋势，把O2O的概念引入地铁支付，网上购票、在线取票、联机验票正在成为可能。手机票的实施，让实体车票做减法，电子车票做加法，方便乘客的同时，也减少了轨道交通的运营成本。

在云购票机和手机票的应用的基础上，为研究二维码过闸、Apple Pay的支付方式积累经验。因为二维码过闸、Apple Pay在技术上存在无法记录进出站点、闸机联网安全性认证、后付费技术、信用消费等问题，需要在云购票机和手机票应用的基础上，进行经验总结和改进，逐步实现实体车票向“互联网+票务”更高阶段的发展。

3 实现“互联网+”支付的意义

“互联网+票务”的研究和使用，可以产生一系列经济效益和社会效益。首先可以改善乘客的支付体验，提高支付效率。降低车站人员工作量，减少车站运营维护成本；降低自动售票机TVM的研制费用，从而节约新线的建设成本；减少实体单程票的使用量，可以降低车票采购、制作、流通的管理成本；减少交通卡的使用量；减少车站现金的管理压力；虚拟化车票可以促进乘车凭证的实名制登记，提高城市轨道交通安全性。

“互联网+票务”应用以后，轨交车票资源将整合到手机或其它移动终端上，可以像跑步软件一样记录乘客的出行轨迹，从而掌握乘客的换乘路径。通过后台计算，向乘客推送经过优化的一条线路，在客观上起到均衡不同线路客流、提高运能的作用。

研制和推出手机票的一项重大意义，在于可以拓宽地铁车票的销售渠道。因为与手机厂商或移动运营商合作，轨道交通票务部门可以从过去的发行票卡，变为现在发行票卡数据，把票卡数据存储于运营商管理平台上，由运营商对票卡数据进行管理销售。乘客在手机终端上购买车票后，运营商把票卡数据下载到乘客手机应用上。通过这个方式，可以起到降本增效、提高运营收入的效果。

4 展望

二维码购票和手机票为探索轨道交通票务新模式提供了很好的示范效应，但应用上有一定局限性。二维码购票，仍然没有摆脱对实体票的依赖。云购票机是典型的O2O模式（Offline to Online），乘客手机端可以脱机，但轨交支付终端必须在线扣款。二维码支付需要一定等待时间。手机票的应用，也受到移动运营商的限制，没有实现电子货币的直接支付。二者没有从根本上实现“互联网+票务”的支付方式。“互联网+票务”支付应用的探索，需要把握互联网支付的发展趋势，结合轨道交通出站计费、安全认证、快速通行的特征。

为进一步探索“互联网+”支付的应用，可研究二维码进出站的可行性。过去轨道交通主要是先付费模式，例如交通卡先充值进出站再扣款。二维码进出站，则是后付费模式，采用帐单的方式进行扣费，需要建立一定信用体系。在聯机状态下，二维码进出站可有效扣款，但过闸体验较差。在脱机状态下，二维码进出站可快速通行，但存在不能扣款的风险。需要兼顾运营安全、资金安全，在技术上解决二维码无法记录进出站点、快速通行等问题。

通过建立健全互联网业务交易接口和流程规范，搭建票务系统与互联网业务系统之间安全通畅的技术框架，需要实现互联网用户系统、帐户体系，尝试虚拟售票、虚拟检票，拓宽扫码支付、无线非接支付、声波支付等支付渠道，促进传统轨道交通票务业务转型升级，不断提高地铁行业信息化服务水平。

参考文献：

[1] 胡旸，龚云海.轨道交通虚拟票务支付模式探讨，学术探讨，2016（03）.

[2] 彭灿华，杨呈永.基于手机终端的电子票务支付系统的设计与实现，博士·专家论坛，2014（08）.

[3] 苏军.基于智能卡的电子票务系统方案设计及应用，博士·专家论坛，2014（08）.

[4] 徐畅，宣丽丹，章高翔.基于二维码的分布式电子票系统研究，软件设计与开发，2011（12）.

[5] 郭穆如.二维码在电子票务领域中的运用，技术探讨，2014（12）.

[6] 杨菲菲.基于二维码技术的电子票务系统的研究与设计，计算机与网络，2010（32）.

[7] 康春颖.基于二维码技术的电子票务系统的研究，计算机与信息工程，2009（02）.

[8] 陈智翔，吴黎明，廖庆富.基于智能终端的移动电子票务支付系统设计，工程实践，2013（06）.

[9] 彭灿华，杨呈永.基于手机终端的电子票务支付系统的设计与实现，博士·专家论坛，2014（08）.

[10] 孙虹.手机支付在轨道交通自动售检票系统实现的方案分析，市政公用建设，2015（01）.

作者简介：

龚迥（1982-），男，汉族，浙江杭州人，本科，中级职称，研究方向：轨道交通AFC系统支付新技术。