移動(dòng)支付在軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

顧 洋 陳青云

(貴陽(yáng)市城市軌道交通有限公司 貴陽(yáng) 550081)

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移動(dòng)支付在軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

顧 洋 陳青云

(貴陽(yáng)市城市軌道交通有限公司 貴陽(yáng) 550081)

介紹移動(dòng)支付自動(dòng)售檢票(AFC)的設(shè)計(jì)，在現(xiàn)有傳統(tǒng)地鐵AFC系統(tǒng)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)基于移動(dòng)支付方式的新型AFC系統(tǒng)，對(duì)移動(dòng)支付AFC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和各參與對(duì)接方的要求進(jìn)行深入分析，對(duì)車票管理業(yè)務(wù)、車票應(yīng)用業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)等移動(dòng)支付AFC系統(tǒng)，以及系統(tǒng)對(duì)接設(shè)計(jì)、移動(dòng)支付車票發(fā)行系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換子系統(tǒng)的業(yè)務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析，最后給出系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)和系統(tǒng)的部署方案，體現(xiàn)了移動(dòng)支付AFC系統(tǒng)的可靠性、安全性和優(yōu)越性。 關(guān)鍵詞 軌道交通；移動(dòng)支付；自動(dòng)售檢票；AFC清分中心(ACC)；票卡密鑰管理系統(tǒng)；票務(wù)管理系統(tǒng)；發(fā)卡子系統(tǒng)

為了解決日益擁堵的城市交通問題，越來越多的城市選擇軌道交通作為緩解城市交通壓力的突破口，自動(dòng)售檢票(AFC)系統(tǒng)作為軌道交通直接面向乘客的運(yùn)營(yíng)核心子系統(tǒng)[1]，其支付方式也越來越多樣化[2-4]。為了解決AFC系統(tǒng)單程票流失率高、終端設(shè)備故障率高以及車站集中購(gòu)票帶來的混亂和擁堵等系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的眾多問題，同時(shí)也為了更好地適應(yīng)城市軌道交通的建設(shè)和發(fā)展，移動(dòng)支付方式已經(jīng)成為各地新建交通線路AFC系統(tǒng)建設(shè)中的一個(gè)必然的創(chuàng)新性選擇[5-6]。

移動(dòng)支付也稱為手機(jī)支付，是指利用移動(dòng)設(shè)備付費(fèi)實(shí)現(xiàn)乘坐城市軌道交通。移動(dòng)設(shè)備可以和儲(chǔ)值票一樣使用，用移動(dòng)設(shè)備即可直接通過檢票機(jī)，還可以通過移動(dòng)支付為移動(dòng)設(shè)備賬戶充值，是移動(dòng)支 付 系 統(tǒng) 在 城市軌道交通AFC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)非接觸式現(xiàn)場(chǎng)支付的一種應(yīng)用方式[7-8]。考慮到傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)支付方式中存在的不足，為了在傳統(tǒng)支付方式的AFC系統(tǒng)順利開通的基礎(chǔ)上能夠?qū)崿F(xiàn)AFC系統(tǒng)移動(dòng)支付的功能，筆者從移動(dòng)支付需求分析、業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)、接口設(shè)計(jì)、系統(tǒng)部署方案等具體方面對(duì)移動(dòng)支付AFC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行深入闡述。

1 需求設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)的總體網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架[9]分為5層，分別是：軌道交通清分中心(ACC)、線路中央級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(LCC)、車站級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(SC)、車站終端設(shè)備(SLE)、車票。為了在保留傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)5層構(gòu)架的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付的功能，首先需要對(duì)移動(dòng)支付的功能進(jìn)行需求分析。

1.1 系統(tǒng)功能需求設(shè)計(jì)

1.1.1 車票管理

移動(dòng)支付AFC系統(tǒng)的功能首先是要滿足地鐵AFC系統(tǒng)對(duì)車票生產(chǎn)、使用和數(shù)據(jù)清分的需要，其次作為ACC車票管理系統(tǒng)功能的一個(gè)組成部分，用于移動(dòng)支付車票的生產(chǎn),支持車票的空中發(fā)行(即在線車票發(fā)行)，其中包含了車票數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和制卡訂單監(jiān)管。為了實(shí)現(xiàn)以上功能，需要單獨(dú)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一套車票發(fā)行系統(tǒng)，與ACC的票務(wù)管理系統(tǒng)、票卡密鑰管理系統(tǒng)(KMS)對(duì)接，以滿足制卡的需要。

1.1.2 車票應(yīng)用

移動(dòng)支付車票應(yīng)用主要包括空中圈存、空中鎖卡/解鎖以及車票的使用，具體使用規(guī)則如下。

1) 空中圈存：通過各參與方(ACC和移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)對(duì)接，借助移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，在線更新用戶使用的Applet中的電子錢包余額，實(shí)現(xiàn)錢包加值處理。

2) 空中鎖卡/解鎖：通過移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器與移動(dòng)支付APP的配合，在線完成對(duì)車票的鎖卡、解鎖操作，進(jìn)而改變卡片的應(yīng)用狀態(tài)。

3) 移動(dòng)支付車票使用：通過與讀寫器配合，完成移動(dòng)支付車票特定票種的消費(fèi)業(yè)務(wù)、更新業(yè)務(wù)，并產(chǎn)生相應(yīng)的交易數(shù)據(jù)，滿足系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理和交易核算的需要。

1.1.3 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換主要包含參數(shù)數(shù)據(jù)交換和交易數(shù)據(jù)交換，參數(shù)數(shù)據(jù)交換包括空中發(fā)卡、空中圈存，需要為用戶提供相應(yīng)的票價(jià)查詢、站點(diǎn)選擇等服務(wù)，為了獲取這些信息，需要與ACC 的運(yùn)營(yíng)管理中心對(duì)接，獲取相應(yīng)的線網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)；交易數(shù)據(jù)交換包括空中圈存、空中鎖卡/解鎖過程，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的車票充值交易、鎖卡/解鎖交易，同時(shí)，用戶在使用移動(dòng)支付車票過程中，也會(huì)在終端設(shè)備上產(chǎn)生消費(fèi)交易數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需要上傳到ACC的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，作為后續(xù)交易核算的依據(jù)。

1.2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能需求設(shè)計(jì)

1.2.1 票卡結(jié)構(gòu)定義

移動(dòng)支付票的票卡結(jié)構(gòu)和普通票卡一樣，都需要遵循相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，在其中的“發(fā)卡機(jī)構(gòu)自定義區(qū)”中，可補(bǔ)充地鐵自定義的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，以滿足地鐵本地化的業(yè)務(wù)需求，發(fā)卡機(jī)構(gòu)自定義的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)主要包括：地鐵專屬子卡類型(擴(kuò)展支持地鐵的全票種)、進(jìn)出站點(diǎn)模式、線路限制模式、乘次/月票控制參數(shù)等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

1.2.2 空中車票發(fā)行

首先,ACC票務(wù)管理系統(tǒng)需提前向移動(dòng)支付車票發(fā)卡系統(tǒng)分配移動(dòng)支付車票卡的邏輯卡號(hào)范圍數(shù)據(jù)，供空中發(fā)卡使用；乘客在移動(dòng)支付APP上發(fā)起發(fā)卡請(qǐng)求，發(fā)卡系統(tǒng)調(diào)用移動(dòng)支付車票專用KMS接口，進(jìn)行發(fā)卡數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完成后，移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器發(fā)送發(fā)卡數(shù)據(jù)指令流，由移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器完成空中寫卡操作；寫卡成功后，反饋發(fā)卡結(jié)果給移動(dòng)支付車票發(fā)行系統(tǒng)，產(chǎn)生的交易數(shù)據(jù)上傳到ACC的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)、解析入庫(kù)處理。

1.2.3 空中車票圈存

1) 移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器向發(fā)卡系統(tǒng)發(fā)起圈存請(qǐng)求，并將需要圈存的卡片邏輯號(hào)、需要圈存的金額發(fā)送給發(fā)卡系統(tǒng)；2) 發(fā)卡系統(tǒng)調(diào)用地鐵專用加密機(jī)接口分散密鑰，封裝充值指令，并將封裝后的指令反饋給移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器；3) 卡片運(yùn)行各指令，將響應(yīng)結(jié)果反饋給移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器，由移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器將反饋結(jié)果發(fā)送給發(fā)卡系統(tǒng)；4) 發(fā)卡系統(tǒng)判定指令運(yùn)行結(jié)果生產(chǎn)下一個(gè)指令，重復(fù)以上步驟完成寫卡操作；5) 發(fā)卡系統(tǒng)產(chǎn)生車票充值交易數(shù)據(jù)，并將交易數(shù)據(jù)上傳到ACC數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

1.2.4 空中車票鎖卡、解鎖

1) 移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器在收到車票鎖定/解鎖操作后，需要進(jìn)行操作審核，審核成功后方可請(qǐng)求發(fā)卡系統(tǒng)封裝指令；2) 發(fā)卡系統(tǒng)調(diào)用KMS的指令接口，完成指令的封裝，并將封裝后的指令交給移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器；3) 移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器收到指令后，將指令轉(zhuǎn)發(fā)給卡片，由卡片運(yùn)行各指令，返回響應(yīng)結(jié)果給移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器，并轉(zhuǎn)發(fā)給發(fā)卡系統(tǒng)；4) 發(fā)卡系統(tǒng)判定指令運(yùn)行結(jié)果生產(chǎn)下一個(gè)指令，重復(fù)以上步驟完成鎖定操作；5) 鎖卡/解鎖操作完成后，發(fā)卡系統(tǒng)產(chǎn)生交易數(shù)據(jù)，并上報(bào)給ACC系統(tǒng)。

1.2.5 數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)

移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器與ACC 之間需要進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)，至少不限于以下數(shù)據(jù)內(nèi)容：

1) 交易數(shù)據(jù)：包括充值、消費(fèi)、鎖卡/解鎖交易數(shù)據(jù)等票卡操作事件數(shù)據(jù)，其中充值、鎖卡/解鎖交易實(shí)時(shí)上傳到ACC；2) 對(duì)賬數(shù)據(jù)：包括傳輸審計(jì)數(shù)據(jù)、收益數(shù)據(jù)等相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；3) 參數(shù)數(shù)據(jù)：主要指ACC定義的各種票卡參數(shù)以及運(yùn)營(yíng)參數(shù)，移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器需要從ACC獲取線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)參數(shù)，以便為用戶提供地鐵數(shù)據(jù)查詢服務(wù)。數(shù)據(jù)獲取方式遵循ACC現(xiàn)有的參數(shù)下發(fā)處理流程，需要獲取的參數(shù)范圍至少不限于車站參數(shù)、換乘站參數(shù)、票卡參數(shù)、降級(jí)模式歷史記錄、票價(jià)參數(shù)、票卡類型等內(nèi)容。

1.3 接口方對(duì)接功能需求設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付AFC系統(tǒng)的以上業(yè)務(wù)功能，除了對(duì)自身系統(tǒng)的需求設(shè)計(jì)外，還需要各參與方共同配合，完成相關(guān)功能的對(duì)接。

1.3.1 地鐵清分中心

作為完整的地鐵AFC系統(tǒng)手機(jī)車票業(yè)務(wù)，需要由地鐵清分中心(ACC)參與制定相應(yīng)的規(guī)則，并搭建滿足車票管理、數(shù)據(jù)管理所需的業(yè)務(wù)子系統(tǒng)。具體功能包括：

1) ACC系統(tǒng)需要與移動(dòng)支付業(yè)務(wù)服務(wù)提供商共同商定，明確移動(dòng)車票相關(guān)業(yè)務(wù)規(guī)則、與移動(dòng)支付車票應(yīng)用系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互規(guī)則；2) 開發(fā)實(shí)現(xiàn)可以滿足車票發(fā)行所需的移動(dòng)支付車票發(fā)行系統(tǒng)，滿足移動(dòng)支付車票管理所需的相關(guān)功能需要；3) ACC系統(tǒng)需要提供獨(dú)立的票卡密鑰封裝接口，供移動(dòng)支付系統(tǒng)調(diào)用，以滿足移動(dòng)支付車票的發(fā)行、空圈、鎖卡/解鎖功能；4) 提供相應(yīng)的讀寫器軟件，滿足移動(dòng)支付車票的消費(fèi)使用需要；5) 系統(tǒng)需要提供前置業(yè)務(wù)處理服務(wù)器，負(fù)責(zé)與移動(dòng)支付系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，完成ACC系統(tǒng)與移動(dòng)支付系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。

1.3.2 移動(dòng)支付APP應(yīng)用平臺(tái)

移動(dòng)支付APP應(yīng)用平臺(tái)作為移動(dòng)設(shè)備刷卡業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)提供商，主要負(fù)責(zé)串聯(lián)整個(gè)業(yè)務(wù)鏈路上的所有系統(tǒng)，并為用戶提供可操作的移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)。平臺(tái)的主要職能包括：

1) 提供滿足地鐵移動(dòng)支付車票標(biāo)準(zhǔn)的applet：參與設(shè)計(jì)并研發(fā)移動(dòng)支付車票的applet，并保證applet可以與讀寫器配合，完成車票業(yè)務(wù)規(guī)則中規(guī)定的各種業(yè)務(wù)流程；2) 卡片管理：負(fù)責(zé)完成applet的在線管理，包括在線下發(fā)、更新、刪除(有條件下)等相關(guān)功能；3) 為移動(dòng)用戶提供訪問入口：為用戶提供APP下載、注冊(cè)、支付以及后續(xù)的applet管理等相關(guān)功能；4) 為移動(dòng)用戶提供業(yè)務(wù)響應(yīng)：響應(yīng)移動(dòng)端用戶的業(yè)務(wù)處理請(qǐng)求，完成后臺(tái)業(yè)務(wù)的觸發(fā)，同時(shí)，與相關(guān)對(duì)接方進(jìn)行交易統(tǒng)計(jì)、財(cái)務(wù)清算；5) 數(shù)據(jù)交換：分別與地鐵ACC系統(tǒng)、交通清分清算系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，上傳移動(dòng)支付車票對(duì)應(yīng)的交易數(shù)據(jù)，并參與數(shù)據(jù)審核對(duì)賬。

1.3.3 移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商平臺(tái)

移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商負(fù)責(zé)提供支持NFC(近場(chǎng)通信)功能的SWP-SIM卡以及相應(yīng)的應(yīng)用管理平臺(tái)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程卡片支付和管理。通過移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提供的支持NFC功能的SWP-SIM卡內(nèi)置在手機(jī)中，SWP-SIM卡內(nèi)需分配帶有密鑰保護(hù)的安全區(qū)域，包含AFC系統(tǒng)車票應(yīng)用所需要的密鑰數(shù)據(jù)和信息字段，移動(dòng)支付采用的是對(duì)稱密鑰。

1.3.4 第三方支付通道

第三方支付通道專指能夠提供在線支付業(yè)務(wù)的第三方支付機(jī)構(gòu)，主要負(fù)責(zé)配合移動(dòng)支付APP應(yīng)用平臺(tái)完成電子錢包賬戶的充值功能。

2 系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體構(gòu)架

移動(dòng)支付AFC系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要考慮與ACC、移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商平臺(tái)以及第三方支付機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)對(duì)接設(shè)計(jì)，圖1顯示了移動(dòng)支付AFC系統(tǒng)相關(guān)業(yè)務(wù)參與方之間的系統(tǒng)對(duì)接關(guān)系。

圖1 移動(dòng)支付AFC系統(tǒng)各參與方對(duì)接關(guān)系

1) 如圖1所示，在ACC系統(tǒng)中，需要單獨(dú)設(shè)立移動(dòng)支付車票發(fā)行系統(tǒng)，該系統(tǒng)與ACC相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)直接對(duì)接，具備同時(shí)支持移動(dòng)支付車票批量預(yù)制發(fā)行和空中發(fā)卡的功能。移動(dòng)支付車票發(fā)行系統(tǒng)需要與ACC票務(wù)管理系統(tǒng)、移動(dòng)支付車票專用密鑰管理模塊(KMS)對(duì)接，獲取必要的訂單數(shù)據(jù)和密鑰數(shù)據(jù)。同時(shí)，配備批量預(yù)制移動(dòng)支付票卡設(shè)備，用于批量發(fā)卡操作。

2) 數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)作為移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器的前置業(yè)務(wù)服務(wù)器，與ACC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。為了保證對(duì)傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)不造成過大的影響，將數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)作為一條虛擬線路的LC系統(tǒng)服務(wù)器，由ACC分配一個(gè)線路節(jié)點(diǎn)，這樣，ACC與數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換就可以按照ACC-LC之間的交換協(xié)議進(jìn)行，只需限定雙方的數(shù)據(jù)交換范圍即可。

3) 移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器作為業(yè)務(wù)交互平臺(tái)，同時(shí)與運(yùn)營(yíng)商提供的SE-TSM平臺(tái)、支付通道以及ACC對(duì)接，完成移動(dòng)支付業(yè)務(wù)的整體流程。

4) 各個(gè)系統(tǒng)參與方根據(jù)自身系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)的需要，設(shè)置相應(yīng)的系統(tǒng)對(duì)接方式。系統(tǒng)間只需保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院桶踩约纯桑瑢?duì)接的原則要保證不影響各自既有的實(shí)現(xiàn)方式。

5) 從圖1中可以看出，整個(gè)ACC業(yè)務(wù)系統(tǒng)為傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)中的既有系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付AFC系統(tǒng)，需增加ACC移動(dòng)支付車票管理系統(tǒng)、移動(dòng)支付APP移動(dòng)平臺(tái)(含與第三方支付機(jī)構(gòu)的接口)、移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商平臺(tái)以及各平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)所需的軟、硬件。

2.2 車票發(fā)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)

移動(dòng)支付車票發(fā)行系統(tǒng)主要包含以下功能：

1) 與ACC的KMS對(duì)接，獲取移動(dòng)支付票生產(chǎn)、使用過程中所需的用戶卡密鑰，包括但不限于發(fā)行密鑰、充值密鑰、更新密鑰；2) 移動(dòng)支付票卡生產(chǎn)，包括但不限于車票初始化、車票賦值、車票注銷、車票校驗(yàn)、車票有效性分析等功能；3) 提供空中發(fā)卡接口：空中發(fā)卡、空中圈存、空中鎖卡/解鎖應(yīng)用的接口，滿足空中管理卡片的業(yè)務(wù)需要。

移動(dòng)支付車票發(fā)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖2所示。

圖2 移動(dòng)支付車票發(fā)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

移動(dòng)支付車票發(fā)卡系統(tǒng)采用在線發(fā)卡的工作模式支持空中發(fā)卡的需求，在此工作模式下發(fā)卡系統(tǒng)會(huì)在線響應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)用戶的空中卡片應(yīng)用(空中發(fā)卡、空中圈存、空中鎖定/解鎖)需求。用戶通過在線操作，觸發(fā)卡片經(jīng)過這些使用狀態(tài)改變：車票“初始化”→車票“發(fā)售”→車票“充值”→車票“鎖定”→車票“解鎖”。在線發(fā)卡的工作模式設(shè)計(jì)流程圖如圖3所示。

圖3 移動(dòng)支付車票在線發(fā)卡工作模式設(shè)計(jì)流程

當(dāng)車票數(shù)據(jù)寫入用戶SIM卡內(nèi)后，狀態(tài)變?yōu)橐选鞍l(fā)售”；當(dāng)用戶通過在線或離線方式完成充值后，車票狀態(tài)變?yōu)橐殉渲?。后續(xù)再根據(jù)使用需要改變車票狀態(tài)為已“鎖定”、已“解鎖”。上述車票狀態(tài)在變化過程中都會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)的交易數(shù)據(jù)，并經(jīng)由數(shù)據(jù)交換子系統(tǒng)上報(bào)給ACC系統(tǒng)。由于用戶在線發(fā)卡的隨機(jī)性，所以，ACC票務(wù)管理系統(tǒng)無法再提前制訂車票制卡計(jì)劃。此時(shí)，當(dāng)用戶在線下載了一張車票數(shù)據(jù)后，由發(fā)卡系統(tǒng)產(chǎn)生一條相應(yīng)的“車票訂單反饋數(shù)據(jù)”，告知ACC票務(wù)管理系統(tǒng)，以進(jìn)行車票的登記管理，保證車票在AFC系統(tǒng)內(nèi)的有效性。

車票發(fā)行系統(tǒng)所需提供的接口內(nèi)容包括：1) 發(fā)卡密鑰、圈存密鑰、數(shù)據(jù)更新密鑰的接口(加密機(jī)的接口)；2)票卡發(fā)行的數(shù)據(jù)接口，入庫(kù)的導(dǎo)入數(shù)據(jù)格式；3)票卡發(fā)行后導(dǎo)出票務(wù)系統(tǒng)接口、數(shù)據(jù)格式；4) ACC部分的票卡數(shù)據(jù)格式；5) ACC票務(wù)管理系統(tǒng)的車票生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控接口、通信接口，以上接口主要用于滿足移動(dòng)支付車票發(fā)行系統(tǒng)在遵循既有的ACC 票卡生產(chǎn)規(guī)則的前提下，順利完成系統(tǒng)對(duì)接。

2.3 數(shù)據(jù)交換子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

從圖1中可以看出，數(shù)據(jù)交換子系統(tǒng)是移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器與 ACC 之間的數(shù)據(jù)交換通道，在不影響各自系統(tǒng)的業(yè)務(wù)運(yùn)行的前提下，主要解決移動(dòng)支付車票所需相關(guān)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)交換。移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器與 ACC 之間的數(shù)據(jù)交換示意如圖4所示。

圖4 移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器與 ACC 之間的數(shù)據(jù)交換示意

移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器需要以一個(gè)合法的身份與ACC系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，即移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器需要在AFC系統(tǒng)規(guī)范體系下，以一個(gè)特殊的“虛擬線路”接入到ACC。此“虛擬線路”需要按照ACC定義的ACC-LCC數(shù)據(jù)通信規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)交換的范圍至少需要包括交易數(shù)據(jù)、對(duì)賬數(shù)據(jù)以及參數(shù)數(shù)據(jù)。

為了滿足數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)以上功能的順利實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)所需提供的接口內(nèi)容有：1)ACC與LCC系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的接口，包括接口協(xié)議、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；2)交易數(shù)據(jù)：進(jìn)出站交易數(shù)據(jù)、充值交易數(shù)據(jù)；3)對(duì)賬數(shù)據(jù)：交易統(tǒng)計(jì)、收益統(tǒng)計(jì)；4)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)：票卡參數(shù)、ACC參數(shù)；5)其他運(yùn)營(yíng)相關(guān)的數(shù)據(jù)。

2.4 系統(tǒng)物理部署方案

1) 移動(dòng)支付車票發(fā)行系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)都遵循ACC 統(tǒng)一的系統(tǒng)部署要求，實(shí)際的物理服務(wù)器部署在ACC 生產(chǎn)系統(tǒng)環(huán)境內(nèi)；2) 發(fā)卡系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)作為ACC 生產(chǎn)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，直接通過局域內(nèi)網(wǎng)的方式與其他ACC模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；3) 在ACC 生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)部，可以進(jìn)行內(nèi)部局域網(wǎng)隔離，進(jìn)而保證對(duì)ACC系統(tǒng)其他模塊的安全運(yùn)行不造成影響；4) 發(fā)卡系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)同樣需要與移動(dòng)支付APP后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

為了保證交換的可靠性，需要在網(wǎng)絡(luò)的兩端增設(shè)網(wǎng)絡(luò)防火墻和防入侵檢測(cè)系統(tǒng)。同時(shí)，使用專網(wǎng)接入(VPN專網(wǎng))的方式與ACC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，進(jìn)而保證數(shù)據(jù)交換效率以及可靠性。

3 移動(dòng)支付流程

為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付的功能，首先移動(dòng)設(shè)備以及移動(dòng)設(shè)備內(nèi)置的SWP-SIM卡均需支持NFC功能，通過APP移動(dòng)支付平臺(tái)配合SWP-SIM卡添加車票并充值，除此之外，閘機(jī)的讀寫器應(yīng)安裝相應(yīng)的PSAM卡,并且應(yīng)具備能夠識(shí)別手機(jī)NFC功能的車票應(yīng)用，通過NFC與移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行通信。

AFC設(shè)備通過調(diào)用讀寫器提供的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接口完成移動(dòng)支付車票的業(yè)務(wù)處理，具體過程為：乘客持充值過的移動(dòng)車票在進(jìn)站閘機(jī)上讀寫信息后進(jìn)站，交易信息寫入SWP-SIM卡的電子錢包區(qū)，進(jìn)站信息由傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)5層結(jié)構(gòu)逐層上傳至ACC；乘客出站時(shí)出站閘機(jī)根據(jù)車票內(nèi)的進(jìn)站信息結(jié)合預(yù)先指定的扣費(fèi)規(guī)則進(jìn)行扣費(fèi)，并將出站信息通過傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)5層結(jié)構(gòu)逐層上傳至ACC；進(jìn)出站結(jié)束后，ACC將進(jìn)出站交易數(shù)據(jù)通過手機(jī)支付AFC系統(tǒng)后臺(tái)上傳至移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商平臺(tái)，在結(jié)算日ACC統(tǒng)計(jì)所有移動(dòng)支付的交易數(shù)據(jù)與移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行對(duì)賬。

4 結(jié)語

本文在現(xiàn)有傳統(tǒng)地鐵AFC系統(tǒng)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于移動(dòng)支付方式的新型AFC系統(tǒng)，對(duì)移動(dòng)支付AFC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和各參與對(duì)接方的要求進(jìn)行了深入的分析，對(duì)車票管理、車票應(yīng)用、數(shù)據(jù)交換等移動(dòng)支付AFC系統(tǒng)的業(yè)務(wù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與分析，對(duì)系統(tǒng)對(duì)接設(shè)計(jì)、移動(dòng)支付車票發(fā)行系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)交換子系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，最后給出了系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)和系統(tǒng)的部署方案，體現(xiàn)了移動(dòng)支付AFC系統(tǒng)的可靠性、安全性和優(yōu)越性。隨著城市軌道交通線網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，票務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)管理必將成為關(guān)注的重點(diǎn)，移動(dòng)支付AFC系統(tǒng)通過使用專業(yè)的支付通道和安全的在線充值和支付方式，為乘客提供了便捷和多樣化的乘車體驗(yàn)，必將成為AFC系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢(shì)。

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(編輯：郝京紅)

Design and Application of Mobile Payment in Automatic Fare Collection System for Rail Transit

Gu Yang Chen Qingyun

(Guiyang Urban Rail Transit Co., Ltd., Guiyang 550081)

This paper introduces the design of mobile payment in automatic fare collection (AFC) and a new AFC system based on mobile payment system, which is designed on the basis of the existing traditional metro AFC system. The in-depth analysis and conducted on the objectives of the design of the mobile payment AFC system design and the requirements on the participating parties. Then, the AFC system of ticket payment management, ticket service, and data exchange service applications such as docking system, mobile payment ticket issuance system, data exchange subsystem are designed and analyzed. At last, the interface design of the system and the plan of the system are given, which reflects the reliability, security and superiority of mobile payment AFC system.Key words: rail transit; mobile payment; automatic fare collection system; AFC clearing center (ACC); ticket card key management system; ticket management system; issuing subsystem

10.3969/j.issn.1672-6073.2016.06.023

2016-07-21

2016-08-01

顧洋，女，助理工程師，從事軌道交通AFC系統(tǒng)設(shè)計(jì)與技術(shù)管理工作，948770895@qq.com

U231

A

1672-6073(2016)06-0114-06