“互联网+”技术在郑州地铁AFC系统中的应用

赵 晗， 陈 琦， 高 伟， 孟照云

(1.郑州市轨道交通有限公司运营分公司， 郑州 450000； 2.方正国际软件(北京)有限公司， 北京 100080)

“互联网+”技术在郑州地铁AFC系统中的应用

赵 晗1， 陈 琦1， 高 伟2， 孟照云2

(1.郑州市轨道交通有限公司运营分公司， 郑州 450000； 2.方正国际软件(北京)有限公司， 北京 100080)

为提升轨道交通AFC(自动售检票)系统的服务水平，降低系统的运维成本,以“互联网+”技术应用为背景，以自动售检票系统服务为基础，阐述基于“互联网+”的AFC技术应用于轨道交通领域的优越性。对郑州地铁互联网接入自动售检票系统的独立运行方式、ACC(AFC清分中心)方式和SC(车站中心)方式进行比选,决定采用接入SC的运行方式，其次对采用的信息安全方案进行介绍说明，并介绍第三方支付平台(支付宝或微信)的购票方法及流程。郑州地铁AFC系统使用“互联网+”技术后，其效果明显，通过互联网购票的乘客日益增加，全线乘客兑零金额日益减少，自动售票设备TVM的周故障也在逐渐降低，相应的TVM钱币模块维护费用也有明显减少，有效解决了地铁运营过程中的零钱问题、现金处理问题和现金模块故障率高的问题，可降低运营公司的现金处理相关成本，提高乘客的出行速率和服务质量。

轨道交通； “互联网+”技术； 自动售检票系统； 信息安全； 第三方支付平台

1 研究背景

目前城市轨道交通主要使用自动售检票(automaticfare collection，AFC)系统进行票务处理[1]，AFC经过多年的发展，在为乘客提供交通便利、促进城市发展的同时，也逐渐暴露出其自身发展的瓶颈[2]。

异地和不经常乘坐城市轨道交通的乘客通常使用单程票。单程票主要通过自动售票机(ticket vending machine，TVM)购买。传统的TVM仅支持现金支付模式，且只接收小面额纸币和一元硬币，乘客在购票过程中经常涉及兑零和找零的问题，因而增加了购票时间，造成了排队压力。此外，TVM现金模块频繁动作，磨损增加，导致机器故障频发，维修费用庞大[3]。

目前，兑零和排队问题严重影响乘客的购票乘车体验，地铁公司每年都要投入大量的人力财力来保障设备的正常运行，传统的AFC系统已无法满足地铁运营发展的需要。郑州地铁针对这些问题引入“互联网+”的理念[4]，让AFC系统与移动支付结合起来[5]，用互联网购票机替代车站原有的乘客查询机，实现二维码取票和扫码支付购票功能，并使TVM实现集现金支付、互联网取票、扫码支付于一体的“三合一”购票功能(本文简称“iTVM”)，有效解决了兑零等待、现金处理和现金模块故障率高等问题，降低了郑州地铁AFC系统的运营成本，同时提升了服务质量。

2 基于“互联网+”的AFC系统技术方案

提升AFC系统服务效率的关键技术主要包括基于“互联网+”的AFC系统关键技术、适应第三方支付平台多样化的支付技术[6]、售票终端多元化及售票方式多样化的新技术和互联网售票效率提升的新技术等。

2.1 互联网系统接入AFC系统技术

基于“互联网+”的AFC系统关键技术是在不改变原有技术标准的前提下将互联网购票系统有效地融入原有AFC系统中，涉及互联网购票系统组网的搭建及信息安全的相关建设[7-8]。

2.1.1 组网方式比选

互联网购票系统组网的搭建有3种方式：独立运行方式、接入ACC(AFC清分中心)方式和接入SC(车站中心)方式。

1) 独立运行方式指互联网购票系统是一套单独运行的购票结算系统，与现有AFC系统没有互联(见图1)。在车站安装互联网购票终端设备，并将这些终端设备通过4G无线网络或有线网络连接到后台云服务器。地铁的票务票款通过连接到后台的云服务器获取相应的报表来完成结算。互联网购票终端设备通过单独的一套系统实现监控，加上原有AFC监控系统，即需要两套监控系统对终端设备进行运营维护。互联网购票系统与AFC系统网络完全剥离，不会影响原AFC系统内部网络的封闭性，可以使原AFC系统网络的安全性得到保障。但两个系统使用不同的报表，对账比较麻烦，增加了票务和财务的结算工作量；针对新增的互联网购票终端设备需要重新部署网络连接，即需增加一部分网络建设费用。

图1 独立运行方式网络拓扑图Fig.1 The AFC system of independent operation network topology

2) 接入ACC方式是互联网购票系统通过安全网关与ACC实现对接，由后台云服务器负责搜集各终端设备的交易数据，整理汇总成兼容现有ACC交易格式的数据文件并提交给ACC服务器，资金收益与交易的对账由后台云服务器完成并产生报表(见图2)；ACC服务器也可给互联网终端设备下发运行参数实现对终端的控制管理。

ACC建立了与互联网的连接，形成了一定的网络安全隐患，可以通过增加网络安全设备进行防控。接入ACC的方式和独立组网方式一样，都存在增加网络建设费用的问题。

图2 接入ACC方式网络拓扑图Fig.2 The way of accessing to the ACC network topology

3) 郑州地铁根据自身的具体情况，经过研究分析决定采用互联网购票系统接入SC的运行方式，即利用现有的SC网络将互联网购票机直接接入AFC专用网络，通过LC(线路中心)层新增的安全网关连接到负责支付功能的阿里云服务器，此种方式有利于交易数据的上报和运行参数的下发，同时节省互 联 网 购 票 机的

图3 “互联网+”AFC系统结构Fig.3 “Internet+”AFC structure

入网建设费用，维护便利，运营成本低，可随时根据需要扩容。此技术方案将互联网购票系统与AFC系统联系起来，其系统结构如图3所示。

为使互联网购票机和TVM能连接到阿里云服务器，需要对现有AFC系统网络增加互联网出口，网络拓扑如图4所示。

图4 互联网购票系统网络拓扑图Fig.4 AFC Internet ticketing system network topology

通过统计分析，郑州地铁原有的乘客查询机利用率极低，为了节省设备资源和建设空间，用互联网购票机替代车站原有乘客查询机，并将原乘客查询机的网络接口接入AFC系统网络，网关为各自的车站汇聚交换机。车站的汇聚交换机通过手工增加两条默认路由分别指向两台LC层核心交换机。两台LC层核心交换机分别配置到阿里云服务器IP的静态路由，指向新增的H3C防火墙，H3C防火墙使用网络运营商专线连接到互联网。

2.1.2 信息安全方案

AFC终端设备为生产网络内部设备，为保证网络安全及数据安全，应对这些设备连接互联网进行相应的限制。通过防火墙策略只允许互联网TVM和互联网购票机的IP地址访问阿里云服务器IP，同时这些终端设备不能访问其他互联网IP；其他非互联网AFC终端设备禁止访问任何互联网IP。

为了防止AFC的终端设备遭受互联网的入侵，通过防火墙策略禁止互联网IP到AFC网络的任何主动访问，同时开启互联网从防火墙到AFC网络方向的入侵防御和防病毒功能。

开通网络运营商专线后，防火墙直接暴露在互联网中，加强防火墙本身的安全也就至关重要，因此需要增强防火墙的密码强度，并定期修改密码；同时限制登录防火墙的原IP地址范围，只允许AFC内网维护终端IP登录防火墙进行配置修改。

目前，郑州地铁已经开始升级AFC互联网应用的信息安全防护体系，计划新增一些硬件防护设备并提高维护人员的网络安全意识，逐步建立完善的信息安全防护体系。

2.2 第三方支付平台的支付技术

目前乘客可以通过以下几种途径实现移动支付购票：

1) 扫描由郑州地铁提供的支付宝城市(郑州)二维码，直接进入支付宝城市(郑州)，选择需要乘坐的车票内容后，通过支付宝支付完成购票[9-10]；

2) 通过关注郑州地铁微信公众号进入地铁购票页面，选择好车票后通过微信支付完成购票；

3) 现场购票时可用微信或支付宝直接扫描TVM屏幕付款码进行支付购票。

支付宝和微信支付平台所产生的资金流动过程如图5所示，其中实线箭头表示资金流，虚线箭头表示与支付有关的信息流。

图5 第三方支付平台资金流通过程Fig.5 Cash flow process via the third-party payment platforms

3 运营成果分析

郑州地铁自开通互联网购票后，乘客通过互联网方式购票的比例逐渐上升，电子现金的使用也逐步增加，这部分资金通过微信和支付宝完成结算，不仅减少了现金使用量，还减少了TVM找零需要使用的货币总量，郑州地铁每周到银行兑换的零钱备用金也逐渐减少。此外，TVM设备的故障主要集中在纸币处理模块，开通互联网取票和扫码支付功能的TVM设备，乘客在购票过程中降低了对纸币处理模块的使用率，消除了TVM设备的主要故障源，因此TVM设备的周故障逐渐降低，相应的维护成本也在减少。互联网购票相关数据周统计如表1所示。

表1 互联网购票相关数据周统计

4 结语

本文引入“互联网+”的理念，使AFC系统与移动支付结合起来，经过对技术方案的深入研究，成功用互联网购票机替代车站原有乘客查询机，实现取票和扫码支付购票功能，并使TVM实现了集现金支付、互联网取票、扫码支付于一体的“三合一”购票功能(iTVM)，从而实现了售票终端多元化和售票方式多样化的关键技术。通过互联网购票的乘客日益增加，全线乘客兑零金额日益减少，TVM设备的周故障也在逐渐降低，相应地TVM钱币模块维护费用也有明显减少，有效解决了地铁运营过程中的零钱问题、现金处理问题和现金模块故障率高的问题，降低了运营公司的现金处理相关成本，提高了乘客的出行速率和服务质量。

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(编辑：王艳菊)

Application of “Internet+” Technology in AFC System of Zhengzhou Metro

ZHAO Han1, CHEN Qi1, GAO Wei2, MENG Zhaoyun2

(1. Zhengzhou Metro Co., Ltd., Zhengzhou 450000; 2. Founder International Co., Ltd., Beijing 100080)

Applying “Internet+” technology in the automatic fare collection system (AFC) for rail transits can help to improve the service level and reduce the operation and maintenance costs. The ways of Internet accessing to the AFC in Zheng zhou Metro，the independent operation mode, the AFC clearing center (ACC) mode and the station computer (SC) mode of the AFC system，are compared and analyzed in the paper. The information security scheme is devised for the AFC system of Zhengzhou Metro. The ticketing methods and process via the third-party payment platforms such as Alipay or WeChat are presented. The AFC system adopting the “Internet+” technology for Zhengzhou Metro has produced positive results. More and more passengers are using the Internet to buy tickets, and the number of passengers who are paying by cash is decreasing. Both the number of faults in the automatic ticketing devices and the costs for maintaining the devices are decreasing. The “Internet+” technology solves the money change problem, the cash processing problem and the problem of high fault rate of the cash processing module, lowers the cash handling costs and improves the service levels of rail transit businesses.Keywords: rail transit; “Internet+” technology; automatic fare collection system (AFC); information security; the third-party payment platform

10.3969/j.issn.1672-6073.2017.04.016

2016-10-17

2017-06-16

赵晗，男，硕士，工程师，主要从事交通信息工程与控制、电子工程、通信工程等方面的研究，zhaohan@zzmetro.cn

U231

A

1672-6073(2017)04-0081-05