电子支付方式在杭州地铁票务系统中的实现

周晓燕， 王 岩， 寿璐芸， 陆杰钢

(杭州市地铁集团有限责任公司， 杭州 310017)

电子支付方式在杭州地铁票务系统中的实现

周晓燕， 王 岩， 寿璐芸， 陆杰钢

(杭州市地铁集团有限责任公司， 杭州 310017)

杭州地铁票务系统电子支付项目分为银联云闪付购票和手机购票两个部分，首先从项目背景和可行性论证入手，简要说明该项目采取直接接入自动售检票AFC系统模式的原因。在系统技术方案的介绍中，重点描述在原有轨道交通清分中心ACC系统中新设的电子支付平台，与银联、支付宝后台系统的网络连接方式，以及在新设硬件平台上的软件设计及业务逻辑，包括AFC各层的交易数据传输、存储和异常处理，最后对电子支付项目上线运行的效果进行分析，并对该项目后续的发展进行了展望。

杭州地铁； 电子支付； 互联网+； 自动售检票(AFC)

城市轨道交通是一种方便快捷、运载效率较高的公共交通工具，能大幅度提升公共交通出行分担率。目前国内的城市轨道交通线网，已基本实现了AFC自动售检票系统的覆盖。

2015年7月，国务院印发《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》[1]，鼓励传统行业树立互联网思维，积极与“互联网+”相结合。按照目前的经济社会发展趋势，以互联网支付、非接触支付等为代表的支付电子化将占有越来越重要的地位。本文以杭州地铁已开展的票务系统电子支付项目为例，对票务系统实现电子支付进行研究[2- 4]。

1 项目背景

杭州作为知名的旅游城市，近几年年均接待的游客数量已达上亿人次，规模庞大的外地游客和外来人员是购买单程票乘坐地铁的主力军。每逢周末、节假日，各重要交通枢纽站点和景区站点站厅购票人员异常密集，客流组织难度较大。传统的以客流疏导、新增TVM(自动售票机)购票设备等为代表的应对方式，其边际效用逐渐下降，已经越来越难以提升乘客乘车体验和通行效率[5- 6]。

另一方面，TVM设备中纸币和硬币模块建设投资占比较大，故障率及相应的维护成本也较高；大量的小额现金收集、清点、保管、上交工作给车站一线员工带来了巨大的工作量和心理压力。

图1 网络架构拓扑结构Fig.1 Network architecture topology

为了有效破解乘客购票难，体验差的现状，同时也为了降低运维成本，减轻员工压力，杭州地铁积极探索电子支付方式在AFC系统中的实现。

2016年9月，G20峰会在杭州举办。杭州地铁以此为契机，充分考虑乘客使用习惯、支付快捷性、技术成熟度及安全性，选择支付市场中的银联和支付宝作为合作方，将地铁票务系统打造成体现杭州形象的重要窗口。

2 可行性论证

地铁票务系统作为地铁的生产系统，一般独立运行、物理封闭，与外网没有链接的节点。目前，国内正在试点开展的城市轨道交通票务系统电子支付项目，其电子支付系统均自成体系，不与原有的票务系统进行链接[7-8]。

在这种架构下，新增设备不属于AFC系统内部设备，未纳入日常运营维护体系中，车站也无法在第一时间内对设备的故障信息进行响应，从而造成服务质量的下降。为了提高整体服务质量，方便后续的系统运维，同时考虑到银联和支付宝后台系统较高的安全性，经多轮技术和安全性论证，决定采用将电子支付直接纳入AFC系统的模式。

3 系统技术方案及应用

3.1 网络架构设计

项目的网络架构拓扑结构如图1所示(其中虚线框内为新增设备)。

电子支付项目网络架构的设计保持各线路AFC系统和ACC清分中心网络不变，ACC清分系统通过防火墙、交换机，以专线方式分别接入到银联和支付宝系统[9]。

通过这种方式，ACC服务器在业务上可实现与地铁线路自助售票机通信，对外访问银联、支付宝系统。电子支付平台由2台负载均衡设备及若干台业务服务器组成，其中负载均衡设备可减轻单台服务器的处理压力，使各服务器均衡地处理并发业务，为运营提供更可靠的服务[10]。

目前对产生表面活性剂的海洋石油降解菌的研究主要集中在常温菌，对低温菌的研究较少，特别是对筛选自海洋环境的表面活性剂的低温菌株研究非常少。[20-21]本研究利用筛选自我国北方海域的石油降解菌进行生物表面活性剂的制备，并对所产生的生物表面活性剂的性能进行研究。

3.2 软硬件设计及业务逻辑

电子支付项目的后台处理软件统一部署在电子支付平台上，银联云闪付和手机购票2个子项目共用1套后台软件；在车站终端设备中，联云闪付和手机购票2个子项目分别独立部署在TVM(售票机)及TFM(取票机)中，可以实现两个子项目的单独控制、软件升级等功能。同时，该软件后台与原ACC系统共用同一套数据库，可以单独生成或合并生成各类报表，从而保证整个ACC核心业务数据的兼容性和完整性。

安装车站终端设备时，项目通过对原有TVM进行改造，加装银行卡非接触受理模块，增设通信接口，完成银联云闪付的功能实现，改造后的TVM设备不影响原有功能；通过在车站新设TFM取票机，完成支付宝进行手机购票的功能实现。

乘客在进行银联云闪付购票时，只需在TVM机选择相应选项，将具备相应功能的银行IC卡或非接触设备在终端读卡区域一拍即可完成支付；在进行支付宝手机购票时，可先行在杭州地铁APP、支付宝城市服务等渠道点选起点站、终点站、数量进行购票，取得购票二维码，至相应车站将二维码对准车站TFM机进行扫描，即可获取地铁票。

在后台，两个子项目的业务逻辑基本相同：

1) 在银联读卡设备和二维码读头获取信息后，终端设备以报文的形式向ACC电子支付平台发送相关信息，并由ACC电子支付平台通过专网转发至银联或支付宝。

2) 回传时，银联后台进行合法性验证并完成扣款，将扣款信息返回至ACC电子支付平台；支付宝后台完成二维码核销，将核销信息返回至ACC电子支付平台。

4) 终端设备将票号等信息以报文的形式上传至电子支付平台，同时在设备本地生成交易记录，交易记录以交易文件的形式通过原AFC网络逐级上传至ACC清分系统。

此外，改造后的TVM也可同时接受现金购票和银联云闪付购票。

3.3 交易数据及异常处理

电子支付产生的数据与传统的AFC数据在各级系统的存储与传输上具有差异性。

传统的AFC系统为确保数据的完整性，对交易数据基本采用层层存储、层层转发的设计。由于从设备、车站到线路、线网各级都有相应的数据，因而对系统整体实效性有一定的影响；而电子支付需要与资金提供方进行实时连接，对全系统实时性要求较高。为了确保实时性及数据的准确性，电子支付项目对交易数据的处理分为两部分，一是与资金方连接时通过传统AFC系统的网络连接到线网，但数据只存储在ACC，不存储在其余各层，节约了一定的时间成本；二是各设备生成的交易数据纳入原来AFC系统，日常的清分、结算仍按照既有的业务规则处理。

目前产生的设备异常数据主要为日切时间不一致导致的异常(目前银行系统的日切时间是夜晚23：00，杭州地铁是凌晨2：00)，此外还有交易过程中设备故障(例如卡票)导致的数据异常等。由于所有的交易记录都可以通过系统平台查询，因此电子支付项目对异常记录的处理效果比传统的现金购票更有优势，可追溯性也较强。

4 项目运行情况

在确定了各项具体方案后，项目顺利通过实验室测试和正线试运行的考验，在全线网投入正式运营，达到了预期的效果。

本项目于2016年8月25日开始试运行，在系统试运行期间，杭州地铁方积极听取乘客意见，并根据试运行的实际情况，对系统进行了优化完善并于9月底正式投入运营，新增的非现金售票机及取票机实现整个线网的覆盖。截至2016年底，共计部署具备银联云闪付功能的TVM设备199台，约占总售票机的1/3；支付宝取票设备56台，每站至少1台，未来根据实际使用情况，适时考虑增加取票机。

从项目运行的情况看，截至2017年2月，银联与手机取票变化趋势如图2所示，数据为周均取票数占单程票售卖总数的比例。以周为单位进行统计可以避免工作日与双休日客流的变化所带来的扰动。图2中右侧趋势突然下降的部分对应春节期间电子支付购票减少的客流。

图2 支付宝与银联取票数占比趋势Fig.2 Proportion of ticket picking amount of Alipay & CUP

从图2中数据可以看出，自杭州地铁电子支付购票投入运营以来，使用比例快速上升，合计已占到全部单程票售卖比例的30%以上，充分体现了乘客对电子支付方式购票的认可，较大程度缓解了车站排队购票所带来的客流组织压力，减小了车站的现金管理、设备维护压力。

电子支付上线后带来的主要改变有：

1) 用手机购票，事先就可提前购票，到了站里刷手机购票二维码，两三秒内就可拿到票；

2) 不用兑换零钱，使用银联IC卡和手机云闪付购票大大缩短了购票时间；

3) 减少了车站票务备用金的数量和兑零、补币的工作量；

4) 有效降低了建设及运营维护成本，解决了自助购票机需要专人维护，机器内的现金模块必须进行定期更换、维护，耗时耗资等问题。

5 结语

本文对杭州地铁已投入运营的票务系统电子支付项目的项目背景、可行性研究、系统技术方案做了简要介绍，对项目投入运营后的成效进行了分析。项目从立项到最终投入运营历时仅5个多月，在不影响地铁正常运营的前提下，克服了时间紧，系统方案设计、软件开发和测试工作量大等诸多困难，确保了本项目的如期上线。

在互联网支付、非接触支付等支付方式蓬勃发展的今天，电子支付必将成为城市轨道交通AFC系统的标配。本项目打破地铁票务系统的传统业务模式，将电子支付直接纳入地铁原有票务系统，完成后台系统搭建，也是“互联网+”在地铁传统票务平台的一次业务模式创新，可为后续电子支付的全面铺开打好基石。未来，杭州地铁将把票务系统电子支付模式作为后续新线建设的标准配置，实现电子支付网络化。

[1] 国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见[EB/OL].(2015-07-04)[2017-03-20].http：//news.xinhuanet.com/politics/2015-07/04/c_1115815944.htm.

[2] 杭州市地铁集团有限责任公司.杭州地铁1号线工程清分中心(ACC)设备集成项目采购合同技术册[Z].杭州，2008.

[3] 杭州市地铁集团有限责任公司.杭州地铁银行卡购票与二维码取票实施方案(HTTP)[Z].杭州，2016.

[4] 城市轨道交通自动售检票系统技术条件：GB/T 20907—2007[S].北京：中国标准出版社，2007.

Technical requirements for automatic fare collection system of urban rail transportation：GB/T 20907—2007[S].Beijing: Standards Press of China， 2007.

[5] 苏青.自动售检票(AFC)系统在城市轨道交通中的普及运用[J].内江科技，2010，31(12)：113.

SU Qing.Popularization of automatic fare collection (AFC) system in urban rail transit[J].Neijiang technology， 2010， 31 (12)： 113.

[6] 王淑敏，庞金爽.自动售检票系统对轨道交通运营的重要作用[J].城市轨道交通研究，2009(12)：23-26.

WANG Sumin， PANG Jinsuang.Effects of AFC system on rail transit operation[J].Urban mass transit， 2009 (12)： 23-26.

[7] 五一.基于运营效能的城市轨道交通票价确定方法[J].同济大学学报(自然科学版)，2010，38(11)：1611-1614.

WU Yi.Analysis of urban rail transit fares based on operational efficiency[J].Journal of Tongji University (Natural science edition)， 2010， 38 (11)： 1611-1614.

[8] 王国富，王洪臣，刘海东.城市轨道交通AFC系统新技术应用及展望[J].都市快轨交通，2017，30(1)：41-44.

WANG Guofu， WANG Hongchen， LIU Haidong.Application and prospect for new technology of AFC system in Urban rapid rail transit[J].Urban rapid rail transit， 2017， 30(1)： 41-44.

[9] 潘颖芳.综述轨道交通自动售检票(AFC)系统运行模式[J].企业科技与发展，2010(6)：36-38.

PAN Yingfang.Overview of rail transit AFC system operation mode[J].Enterprise technology and development， 2010 (6)： 36-38.

[10] 研祥智能科技股份有限公司.AFC专用整机ERC-1003V在轨道交通自动售检票系统(AFC)中的应用[J].工业控制计算机，2011(4)：114.

(编辑：郝京红)

Implementation of e -Payment in AFC System of Hangzhou Metro

ZHOU Xiaoyan, WANG Yan, SHOU Luyun, LU Jiegang

(Hangzhou Metro Group Co., Ltd., Hangzhou 310017)

The e-Payment project of Hangzhou Metro was divided into two parts: the UnionPay Quickpass and QR payment. This paper started from the project background presentation and the feasibility study, and briefly explained the reason why the project adopts direct access to AFC system. In the introduction of the system technology scheme, the paper mainly described the new e-Payment platform in the original ACC system and the network connection with the CUP and the Alipay background system. It also described the software design and the logic deployed on the new hardware platform, including the transmission, storage and exception handling of transaction data for each AFC layers. Finally, the paper analyzed the on-line operation effect of e-payment, and forecasted the development of the project.Keywords: Hangzhou Metro; e-Payment; internet+; AFC system

10.3969/j.issn.1672-6073.2017.03.023

2017-03-30

2017-04-28

周晓燕，女，硕士，科长，高级工程师，主要从事地铁票务系统的工作与研究，zhouxiaoyan@hzmetro.com

U231

A

1672-6073(2017)03-0115-04