摘要：本文分析了城市軌道交通票務支付業(yè)務使用票卡所造成的問題，指出了地鐵票務推進虛擬支付研究應用的必然性，并結合互聯(lián)網(wǎng)支付技術提出了一種二維碼掃碼乘地鐵的虛擬檢票方式。本文介紹了二維碼掃碼檢票實現(xiàn)過程中二維碼數(shù)據(jù)結構、交易方式、復合消費文件、通信方式、讀寫設備掃描頭安裝位置等具體技術環(huán)節(jié)，通過這項研究由原來的實體票卡直接過渡到虛擬賬戶支付，跨越了“虛擬票卡”、“虛擬貨幣”這些階段，乘客使用手機就可直接進出站。二維碼掃碼過閘運用到客運服務中，提高了運營效率，改善了城市窗口服務形象，加快了城市軌道交通隊針對互聯(lián)網(wǎng)技術探索應用的步伐。

關鍵詞：軌道交通；二維碼支付；移動支付；虛擬檢票

1 緒論

由于軌道交通大客流高密度、快速通行、檢查進出站次序、多級票價等特點，決定了傳統(tǒng)軌道交通支付采用脫機電子錢包消費模式，即先充值再消費這種預付費方式。目前使用的單程票、交通卡均屬于這種方式，造成乘客購票或充值不便，支付效率低、支付體驗不佳等缺點。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，手機二維碼支付得到廣泛關注和研究，這種移動支付方式也受到廣大市民乘客的接受和認可。一些城市軌道交通針對互聯(lián)網(wǎng)支付技術，也進行了諸如云購票機、手機地鐵票等課題充分的研究探索，形成了一定的技術儲備。城市軌道交通客運服務APP的系統(tǒng)建設，提供了以乘車業(yè)務為核心的乘客綜合服務窗口，為傳統(tǒng)票務支付和互聯(lián)網(wǎng)技術融合提供了機遇，為票務業(yè)務升級發(fā)展提供了廣闊平臺。因此，城市軌道交通實現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”模式二維碼支付，是地鐵票務支付結合互聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展的必然要求。

很多城市軌道交通已覆蓋絕大多數(shù)行政區(qū)域，軌交車站連通商業(yè)中心、大型居民區(qū)、公共設施、城際交通等各重要節(jié)點，骨干交通的超大客流集散效應日益顯現(xiàn)。軌道交通。通勤、購物、游玩等客流疊加下，多次推動路網(wǎng)客流連創(chuàng)新高。傳統(tǒng)的票務支付方式限制了地鐵的服務質(zhì)量和乘客的出行體驗，面對“互聯(lián)網(wǎng)+”形勢下提出的二維碼進站的問題，對城市軌道交通而言是勢在必行一項重大舉措。

以往的NFC手機支付對手機機型要求較高，消費群體受限，市民乘客對支付寶、微信等第三方支付并不陌生。二維碼支付方式比較簡單，具有信息量大、安全性高、操作簡便等優(yōu)點，只要是智能手機都可以使用二維碼支付。乘客用手機端進行二維碼支付已成為業(yè)內(nèi)共識。

軌道交通售檢票設備或者部件結構，例如單程票自動售票機、交通卡自動充值機、檢票機單程票回收模塊等，都是針對傳統(tǒng)的實體票卡業(yè)務流程設計的，這些設備對車站而言產(chǎn)生了一定的維護成本和工作壓力，實現(xiàn)二維碼進站以后，可以減輕車站的工作量和減少售票設備的維護成本。

單程票購票的兌換零錢、交通卡人工充值、交通卡辦卡退卡，增加了車站服務中心的工作量。由于這些票卡業(yè)務都和現(xiàn)金相關，增加了車站金融管控的風險。實現(xiàn)二維碼支付可緩解這些難題，減少車站工作量。通過二維碼支付即非現(xiàn)金支付，可以減低車站現(xiàn)金周轉和管控風險?？梢詼p少停留在車站排隊購票充值的客運組織壓力，方便乘客快速進出站。

傳統(tǒng)的軌道交通票務支付方式采用脫機的電子錢包的支付方式，這是由于AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡架構是一個封閉的網(wǎng)絡架構所決定的。面對不斷發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)技術，AFC系統(tǒng)需要研究解決預付費、信用消費的問題，加快互聯(lián)網(wǎng)技術和第三方支付技術在AFC系統(tǒng)的應用和創(chuàng)新，提升城市軌道交通的影響力和社會形象。二維碼進站作為一種新型的支付方式，可以減少單程票使用量，降低單程票采購成本。

2 關鍵問題的研究與解決

對城市軌道交通移動支付應用經(jīng)驗總結和分析后不難發(fā)現(xiàn)，與手機APP二維碼相比較，手機電子錢包受移動運營商約束，在用戶群體中較難推廣。云閃付HCE和手機PAY需要聯(lián)網(wǎng)交易，交易時間較長。銀聯(lián)ODA消費方式，容易產(chǎn)生進出站不能配對的交易，增加了票款結算的難度。手機APP二維碼檢票需要解決以下關鍵問題。

2.1 二維碼數(shù)據(jù)結構

二維碼數(shù)據(jù)結構是指手機APP二維碼采用何種編碼格式、長度、進制，明文或密文，確保二維碼進出軌交車站能被檢票機快速掃描識別，采用軌道交通自主設計的二維碼，而非任何第三方支付的二維碼。二維碼數(shù)據(jù)結構具有開放性、通用性，無排他性，可接入任何一家第三方支付平臺?？芍С蛛p脫機使用，即閘機端和手機端在沒有網(wǎng)絡的條件下也能使用，適合軌交復合交易、階梯票價的特點。

2.2 交易方式

交易方式是指交易過程中對手機APP二維碼的認證方式，如果采用典型的二維碼聯(lián)機交易，交易時間較長，遇到網(wǎng)絡通信故障，交易時間會更長，不能適應大客流快速通過的運營需求。采用脫機安全認證的技術，進出站時間較短，可以在本地進行安全驗證，不需要連到后臺進行密鑰認證。

2.3 復合消費文件

過程文件是指二維碼在軌交進出站的應用信息，由于二維碼不同于以往票卡只能被單向讀取數(shù)據(jù)的特點，如果采用不回寫方案，有相當比例的單進單出交易后臺無法配對，造成不能結算票款。

因此采用復合交易回寫方案，打破了二維碼數(shù)據(jù)單向讀取的局限性，實現(xiàn)方式接近于傳統(tǒng)票卡，前端設備完成了所有業(yè)務邏輯的判斷，后臺系統(tǒng)不會過于復雜。交易過程中需要用到手機設備信息，云閘機可識別二維碼是否為用戶本人手機生成，不會發(fā)生盜刷現(xiàn)象，防止二維碼被復制盜用的風險。

2.4 通信方式

通信方式是指支持二維碼支付的終端設備與第三方支付后臺數(shù)據(jù)交換的方式，通信方式不僅要滿足脫機交易的應用要求，還需要為聯(lián)機交易預留條件。

如果采用終端設備直接連到第三方支付平臺的方法，需要在檢票機內(nèi)安裝4G上網(wǎng)模塊，檢票機通過互聯(lián)網(wǎng)與第三方支付平臺聯(lián)機認證，同時通過AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡把交易記錄上傳至地鐵清分系統(tǒng)，清分系統(tǒng)與第三方支付平臺通過脫機文件對帳。這種方式的缺點是無線網(wǎng)絡不穩(wěn)定，影響掃碼效果。地鐵清分系統(tǒng)需要人工以脫機文件和第三方支付平臺對帳與結算票款，不符合互聯(lián)網(wǎng)思維。終端設備與互聯(lián)網(wǎng)直接連接，安全性不高。需購買上網(wǎng)模塊和流量，運行成本較高。必須要對所有設備包括后期新增設備進行改造，改造成本較高。

采用平臺對接的方式，在地鐵清分系統(tǒng)一側設立網(wǎng)關，通過專線連到結算平臺。這種方式的優(yōu)勢是，AFC系統(tǒng)維持原有網(wǎng)絡架構，通過內(nèi)網(wǎng)通信網(wǎng)絡較為穩(wěn)定。只有一條數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)統(tǒng)計較準確。只需要開發(fā)支付平臺和建立專線連接，所有終端設備無須改造網(wǎng)絡硬件。

2.5 讀寫器掃描頭位置

讀寫器掃描頭是指檢票機讀取二維碼數(shù)據(jù)的設備，讀寫器掃描頭位置直接影響了二維碼讀取效果。如果在閘機表面將刷卡天線和二維碼掃描頭分開安裝，增加二維碼掃碼功能后，不改變原有票卡刷卡性能，兩個天線相互干擾小。這種方式的不足之處是改變乘客的既有使用習慣，特別是手機PAY和二維碼掃碼同為移動支付，判斷何處掃碼時間較長。而且檢票機外觀改動較大，影響檢票機的人體工學和外形美觀。

采用一體式天線，即在檢票機表面將二維碼掃描頭整合到原有刷卡天線中進行安裝。一體式天線的方式對所有車票兼容性更好，地鐵單程票、城市公共交通卡、金融IC卡、手機APP二維碼共用一套讀寫設備，對檢票機空間利用效率更高。這種方式的難點是要解決部分手機PAY在手機APP二維碼掃碼時跳出的兼容性問題。

3 研究成果特點

（1）用于檢票的二維碼數(shù)據(jù)結構，是地鐵自主設計的二維碼數(shù)據(jù)結構，而非第三方支付手機應用的二維碼。手機APP二維碼除了必要信息，沒有冗余信息，保證了二維碼顯示不會過于密集，閘機可以快速準確識別二維碼。手機屏幕以較為合適的尺寸和亮度展示二維碼，可以取得理想的掃碼效果。

（2）手機端和閘機端雙脫機交易。手機端可脫機生成二維碼，閘機端可脫機掃碼檢票，解決了聯(lián)機交易速度慢、斷網(wǎng)無法使用的問題。手機APP二維碼聯(lián)機申請和脫機刷新的時間間隔，地鐵運營方可根據(jù)實際需要自行設置。

（3）閘機端在將地鐵復合消費信息寫入手機APP之前，可以根據(jù)手機設備信息與手機建立連接，在半秒內(nèi)可完成檢票過閘，可以說是“秒刷過閘”。

（4）二維碼采用不同密鑰保護，交易過程中采用多重安全認證，掃碼時閘機端需對帳戶信息進行認證，閘機端和手機端需完成握手認證和回寫權限認證，賬戶注冊開通綁定第三方支付時需進行實名制認證，對用戶賬戶保護級別達到金融級安全等級。

（5）票務結算平臺，系統(tǒng)峰值交易處理能力達到3000筆/秒，日交易處理能力達到400萬筆/日，符合票務處理需求。

（6）全新二維碼掃碼技術與現(xiàn)有的軌道交通檢票機有機融合，全票種在閘機上的讀取共用一套讀寫設備，實現(xiàn)“全支付”。

4 手機APP掃碼在軌交支付應用效果

“互聯(lián)網(wǎng)+”模式云支付，用手機APP二維碼就可以在軌道交通檢票機通道掃碼通過。經(jīng)過優(yōu)化的二維碼支付不僅體現(xiàn)了“雙脫機，可回寫”的優(yōu)勢，而且支持預充值和先乘后付兩種消費方式。結算平臺在收到進出站記錄后可按照設定的優(yōu)先順序?qū)粲囝~或關聯(lián)的賬戶進行扣款。我們不僅在測試環(huán)境實現(xiàn)了二維碼掃碼乘地鐵，而且在磁浮線進行了試點，乘客可以選擇多種支付方式，提高了支付效率。

因為采用脫機安全認證技術，手機APP二維碼具有很好的防偽性，遇到地鐵高峰大客流可以快速檢票，適應地鐵運營特點。由于實行通用的、標準化的技術方案，可接入任何一家第三方支付和銀行。地鐵運營方只需要與統(tǒng)一的結算平臺對帳與結算票款，簡化了清結算流程。

與傳統(tǒng)二維碼的聯(lián)機掃碼支付不同的是，我們實現(xiàn)了手機端和設備端在脫機狀態(tài)下也可以進出站掃碼檢票的創(chuàng)新應用技術，因此在響應時間和通信速度方面不受網(wǎng)絡條件影響，檢票更為高效。

研發(fā)的地鐵二維碼掃碼支付系統(tǒng)可實現(xiàn)手機直接進出站移動支付，進出站掃描時間較短，能達到安全防復制的目的?？瓦\服務APP不僅能在地鐵票務開通使用，后期還可支持在地鐵商戶支付應用，形成地鐵大支付概念，進一步改善乘客支付體驗。手機APP虛擬賬戶實名制認證，不僅可以保障軌交安全運行，還可以對乘客信息開發(fā)利用或其它資產(chǎn)經(jīng)營開發(fā)提供數(shù)據(jù)基礎。以掃二維碼支付為代表的虛擬支付的應用，可降低單程票的使用量，還可以減少售票設備的配置數(shù)量和采購成本，可減輕車站大量現(xiàn)金管理壓力，全面降低運營成本。可引入任何第三方支付和銀行卡，可借助第三方支付的營銷策略拓寬地鐵票務的銷售渠道，提高運營收入。

5 結語

“互聯(lián)網(wǎng)+”模式二維碼支付，是城市軌道交通結合互聯(lián)網(wǎng)技術，主動對接市場，服務市民，對原有地鐵售檢票系統(tǒng)實施的云支付的顛覆性改造，實現(xiàn)了移動支付直接檢票。

手機APP二維碼支付不僅可以用于地鐵乘車業(yè)務，未來可以在地鐵周圍商戶進行支付。城市軌道交通也可以客運服務APP的建設，配合上蓋綜合開發(fā)，對地鐵周邊業(yè)態(tài)分布進行統(tǒng)籌規(guī)劃，未來的軌道交通不僅是出行的工具，而是一個集出行、購物、休閑、消費的綜合性服務功能體。未來還可以對其他城市軌道交通提供參考，客運服務APP可以定位到其它城市，提供不同城市軌道交通的乘車信息和車票信息，不同城市軌道交通的票務系統(tǒng)通過軟硬件升級，均可實現(xiàn)二維碼掃碼檢票。

作為公共服務型組織，城市軌道交通在考慮社會責任和掌握核心技術的同時，應不斷發(fā)揮市場作用，帶給乘客更先進、更具科技感的出行體驗。

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作者簡介：龔迥（1982），男，漢族，浙江杭州人，工程碩士，中級職稱，研究方向：軌道交通AFC系統(tǒng)支付新技術。