南京地铁线上售票系统研究与APP设计

梅婕 曹伟 张铧友 周彤 南京工业大学

1 南京地铁移动支付现状与分析

1.1 研究背景

随着时代的发展，地铁因其便捷性，经济性，已成为很多城市重要的公共交通方式。南京作为经济文化发展迅速的长三角地区副中心城市，越来越多的内外地市民选择乘坐地铁出行。乘坐地铁需要使用市民卡或地铁票，很多人忘记带地铁卡或零钱而导致麻烦。每至高峰期，有限数量的自动售票机前往往排起长队，极易造成拥堵和混乱。此外自动售票机只接受一元硬币和五元、十元纸币，并且经过长时间高负荷运作后，易发生故障。甚至在一些中转站还会出现地铁票售空的情况。

与自动售票机相配套的自动检票系统（Automatic Fare Collection，AFC）是地铁中的一个关键子系统，它集售票、检票和票务管理于一身。智能手机与4G网络的普及也使移动支付逐渐成为主流支付手段。相关研究表明，中国的移动支付普及率高达77% ，因此将移动支付添加至AFC既存在可行性也存在一定必要性。

其实，国内个别城市已经率先实现了移动支付。广州地铁的“云购票机”、北京地铁的“手机一卡通”以及杭州地铁的自助取票机等不同程度上缓解了人口密集城市的购、检票压力。南京已初步实现扫码进站，但仍未开发出综合型的移动支付软件。

本文将针对南京地铁站内购、检票状况对南京地铁线上售票系统可行性与流程进行分析，并初步设计出一款集购票、检票、补票、票务管理及地铁站内外基础设施信息于一身的综合型APP。

2 南京地铁线上售票系统可行性分析

2.1 技术可行性

线上购票的技术难题之一就是进出站时的闸机验票，目前常用的验票方式有一维条形码，二维码和NFC（Near Field Communication,近场通讯）。现就这三种技术进行比较选择。

一维条形码技术，即指条码条和空的排列规则，是一种广泛应用于商业、邮政、图书管理、仓储、交通等领域的一种自动识别技术，具有输入速度快、准确度高、成本低、可靠性强等优点，但普通的一维条码在使用过程中仅能识别信息，它的意义是通过在计算机系统的数据库中提取相应的信息而实现的。并且一维条形码制作简单，编码码制较容易被伪造。其次，一维条形码几乎不可能表示汉字和图像信息。因此一维条形码在存储信息容量方面存在较大的限制，随着网络购票量的增加，可扩展性不好，不应作为验票方式。

NFC,近距离无线通信。在安全性、建立时间上有着非常大的优势，NFC技术的建立时间小于0.1S，即“接触即建立”，拥有较高的保密性与安全性，而且NFC无需联网，即使在信号较差的地方也能支付，因此是一种理想的地铁验票系统。但问题在于目前中国的NFC发展缓慢，很多手机都不支持NFC技术，适用的范围不够广，所以NFC技术目前还不适用于地铁验票方式。

二维码，QR Code，（Quick Response），是近几年来移动设备上流行的一种编码方式。二维码的扫描识读技术较成熟，存储信息量较一维码大。同时，二维码作为一种时下流行的信息传播媒介，已经被大多数人熟悉，具有一定的群众基础。且二维码生产成本比较低廉，支持智能手机随时生成，同时识读速度较快，适合作为地铁的验票方式。

2.2 经济可行性

售票系统的运行依赖于闸机扫码功能的实现。秉承低成本的原则，可对闸机进行改装，主要为添加二维码识别硬件与软件系统。市面上二维码的普及以及二维码识别系统的广泛运用，意味着安装该系统的成本已大幅度下降，所以实施前期消耗的成本较低。长远来看，售票系统的上线为自动售票机分担了乘客流量，可以减少自动售票机的设立，从而减少了地铁实体票的制作成本和自动售票机的维护成本，有利于地铁站长期的运作成本的降低。

2.3 社会可行性

社会可行性也称为操作可行性，主要论证新系统在企业或机构开发和运行的可能性以及运行后可能引起的对企业或机构的影响，即组织内外是否具备接受和使用新系统的条件。鉴于类似的系统在上海、无锡等地已经出现并运行，因此此系统是可以并且应该被开发和使用的。为更好地了解社会需求，本次研究共发放问卷1000份，其中有效问卷923份，样本来自各年龄层。乘坐过南京地铁人数占88%，其中91%的人遇到过一至多个问题，91%的人愿意尝试手机购票、扫码进站，31%的人体验过线上售票，其中82%的人认为比以前更方便了。对于南京线上售票、扫码进站，用户希望操作简便、加入其它娱乐活动、覆盖南京全部线路、可以购买其他票、开发相关小程序等。希望具备的功能主要有：站内导航、线路信息、支持其他软件付款等。

3 南京地铁线上售票软件设计

3.1 系统设计

南京地铁线上售票系统的主要功能有用户登录（检验用户的账户和密码，经注册的用户允许进入系统）、站点信息采集（通过APP了解周边信息、线路信息、站内信息、服务信息等）、线上购票（通过手机APP可以随时随地购买地铁票）、系统维护（为管理人员提供售票统计信息，以便于宏观地掌握地铁运行情况）等。

3.2 功能设计

目前国内采用的是传统自动售票机（Ticket Vending Machine, TVM），所以基于该系统，集成相关的移动支付系统。由于TVM所处网络环境较差，网络延迟与网络数据丢失难以避免。但若直接将TVM链接至外网，又会存在遭遇黑客攻击的风险。

为解决上述问题，可利用专线网络将TVM连接到支付平台。当乘客发出订单请求时，TVM向支付平台发送请求，支付平台提取请求内容。两者可通过既定的接口标准和安全规范对数据进行加密交互。乘客完成支付后，第三方支付系统将处理后的交易状况返给支付平台，支付平台再返给自动售票机。两种系统交互返回的消息时都会提取出相关交易数据并保存到相应数据库。

4 南京地铁线上售票系统流程与数据库分析

4.1 业务流程分析

系统的业务是系统要达到的业务目标，业务流程分析是系统分析中的基础环节。

图4.1.1 南京地铁线上购票系统业务流程

4.2 后台数据库分析

后台管理软件是整个系统的核心，存储所有的购票数据和进出站数据，负责与移动客户端软件进行信息交互，同时还负责进出站逻辑的判断。该软件分为两大模块——与移动设备进行交互的模块，与闸机进行交互的模块。

用户购票时需要唯一的身份凭证，现行通用的做法是用手机号码作为该凭证，用户在使用客户端前需通过手机短信验证，方可购票，因此数据库需要设计一个用户信息Users用来保存手机号码等信息。

因为需要保存购票和进出站的详细信息，所以要将每条地铁线、每个地铁站以及每个进出闸机的详细信息存储在数据库中，分别是MetroLines、MetroStations和Machines三个表。用户可查看和管理自己账户内的购票信息，因此需要区别保存已购买成功但还未使用的票、已成功使用（已成功出站）的票、正在使用（已成功进站但还为出站）的票，分别保存在UnusedTickets、UsedTickets和TicketsInUse这三个表中。根据票的状态设计成三个独立的表，虽然存在一定的数据冗余，但可以分散数据库压力。

5 APP设计预览图

考虑到南京交通文化、用户需求、交互体验，发展前景，结合人因工程学、图形艺术等初步设计了一款综合型南京线上购票系统APP。

图5.1 首次使用界面

图5.2 首页界面

图5.3 线路界面

图5.4 购票界面

图5.5 周边及个人界面

6 前景展望

1、设计开发南京公交线上售票后台数据库，形成公共交通网络。

2、对已开发出的APP进行测试，及时修复用户在使用过程中遇到的BUG并对不成熟的功能加以改进优化。

3、积极与地铁公司接洽合作事宜，推动APP进入市场，给市民带来更便捷的地铁体验。