第三方支付在軌道交通AFC系統的支付應用研究

摘 要：本文分析了單程票等實體車票在軌道交通運營中使用比例逐漸萎縮的原因，指出了軌道交通傳統支付方式存在的缺陷，提出了用電子貨幣虛擬支付的新思路新趨勢。本文結合網上支付的發展特點，提出引入第三方支付作為軌道交通新的支付方式，研制二維碼購票機用于軌道交通日常運營的購票兌票。本文解決了二維碼購票機研制過程中網絡架構、異常處理等關鍵技術，實現了二維碼購票機的研發和應用，軌交票務支付模式由原來“線下對線下”轉變為“線上對線下”。所研制的設備和軟件系統和乘客交互友好，性能穩定，易于接入第三方支付運營商，適應了乘客支付的需求變化，為軌道交通AFC探索虛擬支付提供了經驗積累。

關鍵詞：軌道交通；第三方支付；二維碼支付

單程票作為上海地鐵的傳統車票，具有使用方便、安全性高、一票換乘的優勢，一直以來受到廣大乘客的青睞，其最早的流通可以追溯到2005年的一票通改造完成后。

在隨后的發展過程中，經過軌交票務管理部門的創新，在不改動車票介質的前提下，僅僅對車票的數據結構進行優化，衍生出紀念票、一日票、三日票，方便了不同出行需要的人群。

單程票、應急票、紀念票、一日票、三日票統稱軌道交通專用車票或地鐵車票。

2011年至2015年，隨著上海軌道交通線網規模不斷擴張，乘客出行需求不斷增長，這五年里面，軌道交通客流呈逐年遞增之勢。

分析軌道交通流通的不同票種的使用數量，地鐵車票的絕對使用數量逐年穩步增長，2015年的使用數量更是達到3.02億人次，地鐵車票每年遞增的使用數量在400多萬張到2000多萬張不等。但是單程票的使用數量和交通卡相比差距懸殊，且有愈發明顯之勢。

究其原因，是因為單程票的購買涉及準備現金、找零、查詢目的車站等諸多環節，這也是單程票的長期使用過程中凸現出來的缺陷，影響了單程票的使用和推廣。而這些缺陷恰恰是交通卡的優勢，交通卡正如其廣告語一樣“瀟灑一揮”，就可以快速完成非接觸式脫機支付，滿足了很多乘客的出行習慣。

快速發展的網絡購物，給了我們很好的啟示，消費者已不再局限于刷卡消費，越來越希望借助第三方支付平臺，用云技術進行面對面虛擬貨幣的支付，消費者所使用的終端也從PC端轉移到手機、pad等移動終端。第三方支付的特點就是，使用移動終端、實時在線扣款、不需要人工干預。

第三方支付的優勢就是可以減少車站對現金的管理，乘客不用事先準備現金，AFC系統以往的自動售票機也得以“瘦身”，可以減少紙幣循環找零模塊等硬件。第三方支付的缺點是對設備要求較高，受理設備必須出于聯機狀態。

互聯網技術的發展對包括軌道交通在內的各行各業都產生了重要影響，AFC系統的發展必須要融合互聯網技術。第三方支付的實現，可以提高上海軌道交通的運營管理技術水平，滿足不同人群的出行支付需要，可以用支付寶、微信等大家耳熟能詳且習慣使用的第三方支付平臺，吸引更多的乘客綠色出行，更好地發揮軌道交通作為城市交通大動脈的功能，提高乘客對軌交運營企業的評價。

為解決第三方支付平臺在軌道交通AFC系統應用的問題，從設備、應用程序等方面完成軌道交通第三方支付平臺應用的設計、實現、測試。研制出支持第三方支付平臺應用的二維碼購票機，以及部署在設備上的應用軟件。

1 關鍵問題的研究與解決

為提高軌道交通的運營管理水平，探索互聯網支付方式在地鐵的應用，把二維碼購兌票機作為研究內容和目標。二維碼購兌票機，支持當面付購票和網上購票現場兌票兩種業務功能，由過去的現金購票升級為電子貨幣進行購票。

第三方支付客戶端面對面支付功能，分為掃碼付（乘客手機主掃）和條碼付（乘客手機被掃）兩種方式。

條碼付是指乘客在終端設備上自助選站后購票時，終端設備掃描乘客手機客戶端的付款碼完成支付的模式。

掃碼付是指無掃描設備的終端在乘客完成自助選站的操作后，終端通過預下單請求向第三方下單并生成一個二維碼，乘客掃描打開客戶端的“掃一掃”功能，掃描車站終端設備上的二維碼確認訂單信息進行支付。這里研究的二維碼購兌票機的當面付購票，采用條碼付，即乘客手機被掃的模式。

兌票，是指乘客在第三方支付客戶端購票后，生成的二維碼電子兌換券。在車站終端上通過掃描手機二維碼兌換券，即可取票。

二維碼購兌票機在當面付購票和網絡購票現場兌票時，乘客手機端均為被掃模式。

1.1 管理系統

管理系統負責對購兌票機進行上一級的管理，決定了是否能對購兌票機進行有效管理。可以通過管理系統對購兌票機進行補票，故障管控，狀態維護，打印報表，數據審核。

采用車站計算機SC作為二維碼購票機的管理系統，可對云購票機及時維護狀態，可對設備進行操作?？梢约皶r補充車票，排除故障周期較短。由于上傳寄存器和交易明細，可進行數據審核，對帳成功率較高。

1.2 網絡架構

網絡架構是指云購票機和軌道交通AFC系統、第三方支付系統的連接方式。采用終端直連模式，云購票機終端將通過自身配置的網絡連接模塊直接與支付寶網關通信，云購票終端直接連接支付寶，相對成熟、簡單和速度快，而且容災比較好，不會因為服務器Down掉就影響到全部終端無法使用。 地鐵服務器可以通過查詢和升級來對機具進行統一管理，管理較方便。

1.3 工控機結構

工控機是云購票機的中央處理單元，負責按軌交標準生成售票交易明細上送SC，上傳設備狀態，接受下發參數，接受管理控制命令。云購票機工控機采用主輔機模式，把購兌票機應用程序部署在主機和輔機兩個工控機上。主機和車站計算機SC進行交互，輔機和第三方支付平臺進行數據交換，主機和輔機用RS232串口通信。

云購票機和第三方支付平臺的接口協議包括所有的業務所需要的必要信息，例如流水號、訂單號、商戶號、終端號、付款碼、交易日期時間、訂單金額等。

主機和輔機的通信協議，確保主機向輔機發出的指令，輔機都能調用第三方支付平臺的相應接口，包括付款、兌款、交易查詢、兌票、撤銷兌票、出票、票號上傳等業務場景。

1.4 購兌票方式

購兌票方式是指對購兌票憑證的認證方式，購兌票憑證是一個有邏輯意義的二維碼，云購票對購票兌票憑證進行有效性認證后，完成相應出票。采用在線購兌票，購兌票交易都是聯機交易，對購兌票憑證有效識別，保證對賬成功率。車票收益可實時到賬。

采用統一的兌票二維碼定義，提高了第三方平臺的處理效率。如果云購票機沒有本地數據庫，則兌票成功的交易號記入日志文件。云購票機的本地數據庫或日志文件，可有效區分兌票碼重復嘗試或反復兌票。當面付購票失敗時，云購票機提示乘客再次支付。支付超時，云購票機查詢訂單狀態。與第三方平臺建立心跳測試，間隔為20-30分鐘，交易期間不進行心跳測試，保證網絡正常，和任何一個第三方平臺的網絡出現故障，則不允許用這個第三方條碼購兌票。

1.5 調試帳戶

調試支付帳戶是指在云購票機調試過程中網上購票支付或當面付的支付帳戶。不需要產生調試費用。采用測試帳戶，協調第三方支付對測試帳戶充值，因為不發生交易金額，測試成本較低，測試效率高，不需要退款，可完成執行所有案例的測試。

1.6 票盒

票盒是安裝在云購票機內部，存儲、補充車票的部件。采用和閘機一樣的通用票盒，一旦票盒發生故障，可以和其它設備票盒互換，不影響設備使用。應考慮在車站補充車票周期內，二維碼購票機內票盒數量滿足運營要求。

1.7 票務處理

票務處理選擇是指在乘客在云購票機上購票失敗時，為完成當前交易的票務處理方式。由車站介入票務糾紛的處理，遇到兌票發生卡票或網絡故障，云購票機打印故障小票，乘客只需要把故障小票給服務中心，由車站后續處理。異常處理成功率較高，而且基本沒有投訴。

當面付出現卡票故障，云購票機發起全部退款或部分退款，不需要客服人員處理。網上購票現場兌票出現卡票故障，云購票機打印故障小票，乘客持故障小票到服務中心尋求幫助，服務中心按照小票提示，給乘客補票。遇到網絡故障，當面付乘客已付款，云購票機自動發起撤銷沖正，給乘客退款。兌票券顯示已取票，則服務中心給乘客補票。兌票券顯示未取票，服務中心引導乘客去另一臺終端兌票，或者請乘客在手機應用上退票。

2 研究成果特點

1）在地鐵票務系統和互聯網之間實現安全管控，通過安全等保測評，保證地鐵票務生產網安全性。

2）保證乘客資金安全，第三方支付的付款碼，60秒更新一次，防復制。且無論支付是否成功，只能使用一次。采用非對稱加密，保證地鐵和第三方支付通信安全。

3）在遇到出票故障或網絡故障情況下，二維碼購票機打印憑條，車站介入或設備自動退款，不需要乘客聯系第三方支付客服，改善乘客支付體驗。

4）和以前地鐵脫機消費不同的是，當面付購票金額實時到地鐵指定帳戶，方便對帳。網上購票金額，先到第三方擔保帳戶，現場兌票成功后，資金從擔保帳戶到地鐵賬戶，避免資金頻繁流動。

5）交易成功后，設備上傳交易記錄到地鐵系統，同時第三方支付也會收到訂單信息，用于對帳軋帳。

6）網上購票現場兌票的電子兌換券，對這個二維碼進行強校驗，防止篡改二維碼信息。兌票成功后，記入設備本地數據庫，每次兌票，二維碼數據傳到第三方支付后后臺查詢該訂單狀態，防止重復兌票。

3 第三方支付在軌交支付應用效果

二維碼購票機，實現了二維碼電子兌票券取票和當面支付購票，和第三方支付平臺進行聯機交易。不僅在測試環境研制了云購票機的樣機，而且安裝部署到了一些軌交樞紐站，豐富了乘客多樣化支付選擇，提高了支付效率。

與傳統購票的支付方式相比較，云購票機二維碼支付支持非現金渠道進行互聯網方式購兌票業務，購兌票響應時間符合軌道交通技術要求（要求自動售票機從最后一張紙幣投入6秒內要出票）。條碼支付具有安全性，條碼用過一次之后，無論成功與否都不能再次使用，支付失敗時，需要乘客刷新條碼才能再次發出支付請求。軌道交通與第三方支付對接以后，乘客支付成功后，購票資金自動直接結算給軌交指定賬戶，二維碼購兌票的入帳帳成功率達到100%。

二維碼購票機的研發應用充分把握了互聯網金融的發展特點，在技術上具有前瞻性，在實際票務運營中發揮實用性，網絡架構上具有一定成熟度，達到國內領先水平，具有很好的應用前景。

引入第三方支付之后，對原有AFC系統是一個顛覆性改造、嘗試，用電子貨幣取代了實體貨幣的使用。因為與互聯網運營商合作，拓寬了地鐵實體車票的銷售渠道，起到提高運營收入的目的。從乘客的角度來說，不必再準備貨幣進行購票或充資，只要攜智能手機就可以搭乘軌交出行。

因為支付寶等第三方支付的普及和通用，乘客也不必綁定不同城市軌道交通的手機應用。從車站的運營服務來說，因為自動售票機減少了紙幣識別器、硬幣模塊等部件，減少了設備維護的工作量，起到降低運營成本、減員增效的目的。電子貨幣的使用，也減少了車站現金管理的風險。事實證明，研究成果具有很好的社會效應和無形效應。

通過這個課題研究，我們為第三方支付在地鐵AFC系統的應用提供了解決方案，為“互聯網+”支付在地鐵的探索提供了示范效應。使用第三方支付的乘客可以選擇不同互聯網運營商來選購車票，可以參與互聯網運營商的營銷活動而購買打折車票。這項研究成果在車站推廣以后，改善了乘客的支付體驗，調動了軌道交通運營企業的技術創新能力，促進了AFC系統功能的完整性。

4 結語

二維碼購票機的成功研制，創造性的解決了上海軌道交通AFC系統首次實現聯機交易的問題，在不改動傳統AFC網絡架構前提下，實現線上對線下的支付，收到了預期效果。

通過這個課題研究，我們應該充分認識到“互聯網+”與傳統行業深度融合的發展趨勢，促進了原有AFC系統轉型發展，由原來只支持脫機消費，向線下對線下的支付方式探索，向后付費、信用消費的方向發展，由原來封閉的系統，轉型為開放的系統。

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