城市轨道交通自动售检票系统账户体系设计及应用分析

张峥嵘

（广州地铁集团有限公司，广东广州 510250）

1 引言

近年来，在经历一轮多元化支付应用创新后，城市轨道交通自动售检票（AFC）系统先充值/购票再乘车消费的业务模式逐步被先享后付的信用模式替代。乘车码、人脸票等虚拟电子车票介质的出现以及移动快捷支付的推广应用，赋予了AFC系统灵活多变的互联网属性，也激发了AFC系统在智慧交通领域的潜力。

当前，在国家粤港澳大湾区建设规划背景下，轨道交通互联互通势在必行。AFC系统又面临着跨区域、跨制式、跨平台对接的需求，亟需总结经验，充分优化业务模型、完善系统内部架构，提前预留外部接口，为专业的良性发展提供有利条件。

2 AFC 系统现状分析

AFC系统经历多元化改革，网络条件获得改善，系统性能得到提升，后台业务不断加强，传统五层级架构正逐渐向二层级架构演化。

2.1 车站层级

车站层级包括票卡、闸机、车站计算机系统等，具体如下。

（1）票卡从单一实体车票介质类型发展到包括二维码、生物特征等虚拟介质类型，而每一种类型还可细分为不同发行主体、不同区域、不同功能的票种。

（2）闸机通过嵌入软件开发工具包（SDK）来融合大量前端逻辑处理功能，以支持新增介质类型的读取、写入以及和后台对应系统的数据交互。

（3）车站计算机系统配套部署了前置生物识别和站级交易防重服务功能。

2.2 后台层级

后台层级包括清分结算系统、多元化支付系统、生物识别系统、实名账户系统等，具体如下。

（1）清分结算系统。该系统负责处理票务清分的核心业务，具备交易数据处理、各类交易费用结算和对账的功能。

（2）多元化支付系统。该系统是二层级架构下后台业务处理的中枢，根据不同的交易介质分化出各类交易处理模块，具备线网防重、交易处理、支付扣费等功能。

（3）生物识别系统。该系统是一套多算法人脸识别平台，管理注册人脸图片及特征库，支持1 : 1和1 :N的比对模式，能够根据用户的需要在后台算法服务和车站级算法服务之间进行调度。

（4）实名账户系统。该系统是用户实名人脸信息管理后台，具备注册、开通、注销、查询等功能。

AFC系统既要兼容传统业务，也要满足多元化业务的需要，两者的业务特点相对独立，但又需要在同一套软硬件系统中共生。目前，系统对各类交易的处理流程如图1所示。

3 账户体系设计

由图1可知，以横向且独立方式来搭建系统，可以满足创新应用的需求，也能够避免改造对既有系统带来的影响，在技术高速发展的时期是合理有效的建设模式。当前，在多元化支付生态不断扩张以及轨道交通互联互通的技术碰撞下，AFC系统还需要加强对运行效率及扩展空间的关注。从对内和对外两个方面考虑，需要构建开放的业务模型，聚合核心功能，在此基础上对内部系统模块进行解耦和重构，对外设计规划统一数据接口。

图1 交易处理流程总体示意图

3.1 业务核心对象

业务对象在一定程度上决定了系统的架构设计，核心对象包括车票、账户。

3.1.1 以车票为对象

AFC系统一直是以车票为对象进行自动化处理的系统，各类车票交易处理模式如下。

（1）实体卡：离线交易，离线扣费。实体卡中有可读写物理芯片，其定义了地铁行业专用数据区域，可以记录包括票卡ID交易时间进/出站点历史交易等信息。读写器可直接进行读写，本地完成业务判断、扣费，交易数据最后上传后台入库和清算。

（2）金融IC卡：离线交易，后台匹配，在线扣费。金融IC卡遵循JR/T 0025-2013《中国金融集成电路（IC）卡规范（V3.0）》（PBOC3.0），没有行业数据区域，读写器只能获取部分基础数据，例如卡ID。终端只能上传基础数据，由后台完成交易匹配后打包交易数据，再向银联发起扣费。

（3）乘车码：在线交易，后台匹配，在线扣费。乘车码的行业数据内容在后台生成和存储，并通过二维码的形式在用户客户端中展示，读写器（含扫描读头）获取信息后通过本地和后台结合的方式进行二维码验证、防重并生成交易，再由后台完成交易匹配和扣费。

（4）人脸票：后台验证，后台交易，后台匹配，在线扣费。目前，人脸一般是与某种介质（乘车码）存在绑定关系，可以视为被绑定介质在系统中的映射。过闸时，后台生物识别系统完成身份验证后，由终端模拟所绑定介质类型的交易数据上传至后台，再按规则进行匹配和扣费。

由于不同车票介质的读写方式以及对行业数据的支持程度不同，产生了技术实施路径的分化，导致终端功能臃肿、效率下降，在后台则表现为系统分散、整体效能受限。

3.1.2 以账户为对象

无论是何种车票介质，特性如何，车票ID都是系统在数据处理中的必要字段。多元化创新的实践证明行业数据表现形式并不影响整体业务的流转，因此对车票ID的管理是新业务模型的关键，同时行业数据处理逐步转向后台，催生了以账户为对象的业务模型。

不同于以往基于车票介质特性去设计业务、制定规则的思路。账户体系是以乘客个体为对象进行账户数据集管理，并以账户为核心的一系列配套功能模块的集合，主要功能包括实名账户管理、临时账户管理、开通业务管理、交易管理、行为管理、审核管理、映射管理、积分管理、风控管理、信息查询、分析统计、日志管理、解约签约管理、行业数据管理、统一对外服务等，帐户结构关系如图2所示。

图2 账户结构关系图

在账户体系中，账户是人（乘客、员工、用户等）在系统的虚拟化映射，各类乘车凭证（单程票、次票、一卡通、银联闪付卡、乘车码、人脸、指纹、指静脉等）的ID是账户的首要属性，将乘客的姓名、身份信息、外貌、指纹、持有的交通卡、银行卡、出行消费行为等映射为账户对象的属性、行为、行为结果等，形成抽象化、结构化的管理对象，并对外提供数据服务。其主要特点如下：

（1）对象的属性可包括账户的基本信息、生物特征、钱包及支付渠道等；

（2）行为可包括出入地铁闸机、消费支付等；

（3）行为结果记录行为详细地点、时间、扣费等信息；

（4）数据服务是账户的对外窗口，可提供账户查询、凭证映射、乘客行程、进出闸机、事务处理等数据服务；

（5）钱包及支付渠道由用户主动选择并签约；

（6）支持下挂各类车票。

乘客在账户体系下完成注册并操作下挂车票凭证，关联支付渠道后，乘客过闸、乘客事务处理、支付车程费等行为都围绕账户进行，车票的使用也反映为账户的状态变化，其业务规则不再受介质特征限制，而是划归为统一的账户业务模式。在以账户为对象的业务模式下，系统功能模块划分更为清晰，业务流程更为简洁，基于账户体系的交易流程如图3所示。

图3 基于账户体系的交易处理流程示意图

3.2 系统架构优化

3.2.1 提炼、融合云端能力

在账户体系模式下，各类车票的使用均反映为账户状态的情况下，其业务规则即可按账户为对象进行统一，业务处理逻辑即实现标准化。原有的多个交易处理模块可分别进行解耦，再聚合成以账户为对象的过闸监控交易匹配支付管理等功能模块。

（1）过闸监控。当乘客使用车票进站，系统即对车票ID所属账户中过闸状态属性进行更新，标记其为已进站状态。若乘客重复进站，系统将根据标记进行拦截。当乘客正常出站后，系统再次对过闸状态属性更新为已出站标记。与此同时，过闸监控还具备风险控制功能，可利用账户对应参数设置调节风险控制水平。

（2）交易匹配。车票产生的交易同样归于账户，每一笔交易都对账户进/出站信息进行实时更新，当得到符合交易规则的完整起讫点（OD）交易信息时，即完成匹配，若发现单边交易，则按业务规则挂起待后处理。

（3）支付管理。乘客在注册账户同时需要进行支付渠道签约，作为默认支付方式，系统支持支付渠道切换。无论是何种车票，当其下挂至账户中，即由默认支付渠道进行扣费。

3个模块的升级，功能上实现了车票介质与业务逻辑的解耦以及以账户为对象的统一业务管理；架构上对冗余系统进行了整合，各模块功能定位更加清晰，系统内数据流转效率得到提升。

3.2.2 精简、解放终端功能

车票介质与业务逻辑的解耦加上业务后台集中化处理，终端可以专注于基础数据的采集。读写器在本地仅需负责对车票的验签、数据读取并上传至后台、接收后台指令并通知上位机执行操作。

3.2.3 过滤、整合数据通道

由于终端不再对车票交易数据进行预处理，在降低准入条件同时，还应考虑兼容以及数据流入后台前的清理问题。因此，设置数据网关对终端上传的数据进行过滤、清洗和调度。同时，数据网关也作为数据缓冲层，对并发流量进行负载调控。

4 账户体系应用

4.1 车票交叉混用

以账户体系为核心，账户中下挂的各类车票介质的过闸交易在系统中都将反映为账户过闸状态属性的变化，系统正确匹配交易后再通过绑定的支付渠道进行扣费。这意味着无论是虚拟车票（二维码、人脸票等），还是实体卡（金融IC卡、一卡通、身份证等），只需要完成注册绑定，就可以实现在线处理、先享后付，并且可以无障碍交叉混用。车票混用过闸交易处理流程如图 4所示。

图4 车票混用过闸交易处理流程示例

4.2 AFC 互联互通

轨道交通的互联互通是粤港澳大湾区建设和都市圈建设的关键一环，AFC系统则承担了其中乘车介质互通和业务数据共享的责任，而互联互通的具体模式又取决于采用一张票或是一账户为业务对象。

4.2.1 一张票

互联互通的目标是使乘客能够跨区域、跨制式、无障碍一张票联乘，目前广州与佛山两市AFC系统采用统一标准，设备端软硬件完全兼容，清分后台采用实时或异步、文件或消息的多种交互接口进行数据共享，实现了两市全票种互通互用。

然而，若此种模式扩展至广州都市圈与深圳都市圈多地市互联互通，在不同城市已经存在各种软硬件差异的情况下，终端和后台对异地车票的兼容需要实施大量系统改造。

4.2.2 一账户

账户打通了车票介质之间的壁垒，在不改变本地既有票务规则的情况下，建立互联互通账户体系业务模型。对于有跨区域出行需求的目标乘客，在完成注册和绑定异地车票（实体或虚拟车票均可）后，即可正常过闸。

账户模式减少了车站设备对异地车票兼容改造需求，降低了互联互通改造成本。在牺牲一定乘客使用体验（需要主动注册）的情况下，提供了另一种互联互通解决方案。账户模式跨区域乘车过程示意如图5所示。

图5 账户模式跨区域乘车过程示意图

4.2.3 2 种互联互通模式特点对比

无论是一张票”，还是一账户”，都能够解决介质互认的问题，然则AFC系统的互联互通还需要考虑可实施性、改造难度和成本、业务的可操作性及覆盖面、运营管理等方面的问题，两者的对比分析如表1所示。

总体而言，“一张票模式是通过各方对系统进行全面升级，以求达到乘客无感互联互通的目的；而一账户模式要求目标乘客主动注册，利用异地车票混用机制，在实现互联互通同时，减少系统在兼容度上的要求。某种程度上，“一账户的互联互通模式包含了对一张票模式的支持，是一张票模式的缓冲和过渡。

4.3 提升数据价值

由于有了账户的概念，AFC系统中相对离散的数据能够更有效的进行清洗和关联，并开展多维度的数据分析，充分利用AFC系统海量数据优势，挖掘数据价值，实现精准优惠、营销，个性化乘客服务，引导商业经营等，助力智慧化、数字化产业的发展。

5 总结

本文分析了账户体系模型在AFC系统全业务流程的适应性，介绍系统架构的优化可行性、应用场景及附加价值。一方面，提出通过求并集、做减法对系统资源进行整合优化，以期账户体系模型能够为AFC系统后续发展路径提供有效参考；另一方面，利用技术特点突破互联互通的技术标准、管理规范、票务规则壁垒的思路，为互联互通提供了另一种解决方案。

表12 种互联互通模式特点对比表