“互聯(lián)網(wǎng)+”自動售檢票系統(tǒng)變化及應用

■ 陳宇 甘燦 黃曼全 羅玉萍

根據(jù)我國2017年金融行業(yè)相關報道：第三方支付市場規(guī)模已達154萬億元，城市軌道交通自動售檢票（AFC）系統(tǒng)增加移動支付功能勢在必行。為了應對互聯(lián)網(wǎng)移動支付所帶來的功能改變，在此重點討論傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)引入互聯(lián)網(wǎng)設備后的各項變化，以及新增設備在車站的安裝位置布局等問題。

1 AFC系統(tǒng)架構(gòu)變化

1.1 傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)

傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)是基于計算機技術（大型數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡技術等）、現(xiàn)代通信技術、自動控制技術、非接觸式射頻IC卡技術、機電一體化技術、模式識別技術、傳感技術、精密機械技術等多項技術于一體的城市軌道交通收費系統(tǒng)。AFC系統(tǒng)的使用實現(xiàn)了乘客車票的自動發(fā)售、檢票等，還可實現(xiàn)票款的計費、收取、統(tǒng)計的全過程自動化，減少票務管理人員，提高地鐵系統(tǒng)的運行效率和效益。AFC系統(tǒng)也是金融領域的小額消費系統(tǒng)。

傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)按照全封閉的運行方式，以計程收費模式為基礎，采用非接觸式IC卡為車票介質(zhì)的組成原則，并根據(jù)各層次設備和子系統(tǒng)的功能、管理職能和所處位置劃分為5層（見圖1）。各層次實現(xiàn)的功能和要求如下：

圖1 傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)

第1層：清分系統(tǒng)（ACC），主要功能是統(tǒng)一城市軌道交通AFC系統(tǒng)內(nèi)部的各種運行參數(shù)、收集城市軌道交通AFC系統(tǒng)產(chǎn)生的交易和審計數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)清分和對賬，同時負責連接城市軌道交通AFC系統(tǒng)和城市一卡通清分系統(tǒng)。

第2層：線路中央計算機系統(tǒng)（LC），主要功能是收集本線路AFC系統(tǒng)產(chǎn)生的交易和審計數(shù)據(jù)，并將此數(shù)據(jù)傳送給ACC，并與其進行對賬。

第3層：車站計算機系統(tǒng)（SC），主要功能是對第4層車站終端設備進行狀態(tài)監(jiān)控，以及收集終端設備的交易和審計數(shù)據(jù)。

第4層：車站終端設備，是直接為乘客提供售、檢票服務的設備，能夠獨立工作——孤島運行，與上層系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互，具有一定的數(shù)據(jù)存儲能力。車站終端設備主要包括：售票類設備——半自動售票機（BOM）和自動售票機（TVM）；檢票類設備——自動檢票機（閘機）和便攜式驗檢票機等；其他設備——車票編碼分揀機、車票清單機、自動充值機、自動驗票機等。

第5層：車票，是乘客所持的車費支付媒介，傳統(tǒng)車票介質(zhì)采用非接觸式IC卡，主要票種為單程票和儲值票2種[1-3]。

1.2 互聯(lián)網(wǎng)+AFC系統(tǒng)架構(gòu)

互聯(lián)網(wǎng)+時代的AFC系統(tǒng)是基于計算機技術（數(shù)據(jù)庫和云）、互聯(lián)網(wǎng)+、二維碼、人工智能、加密技術、通信技術、自動控制技術、非接觸式射頻IC卡技術、機電一體化技術、模式識別技術、傳感技術、精密機械技術等多項高新技術于一體的城市軌道交通收費系統(tǒng)。

傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)引入互聯(lián)網(wǎng)+概念后，系統(tǒng)架構(gòu)發(fā)生極大改變，從層次劃分到設備功能與種類，再到車票種類都有相應變化?；ヂ?lián)網(wǎng)+AFC系統(tǒng)架構(gòu)（見圖2）仍采用5層結(jié)構(gòu)，主要是因為5層結(jié)構(gòu)更具有典型性和代表性。

5層結(jié)構(gòu)的上面3層都是計算機中心，由于互聯(lián)網(wǎng)+的引入和云技術的不斷普及，改變了傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)的封閉模式，但互聯(lián)網(wǎng)側(cè)業(yè)務僅是采取外接/外掛/插件等形式納入傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)。就目前我國AFC系統(tǒng)云架構(gòu)應用情況看，真正的云AFC系統(tǒng)中心還在建設階段，達到上線開通運營還需要2～3年的時間。以下重點討論終端設備和車票的變化。

2 AFC系統(tǒng)設備變化

在新建AFC系統(tǒng)中，應增加TVM、BOM和閘機的互聯(lián)網(wǎng)功能，并且在設備方面還需增加新類型（見表1），具體調(diào)整如下：

（1）TVM增加移動支付購票和兌票功能[4]。

（2）閘機增加移動終端設備，即“刷手機”過閘功能。

（3）半自動售票機增加移動支付功能。購/換票功能和“刷手機”過閘功能建議使用二維碼為媒介（車票）方式實現(xiàn)。

（4）增加新設備類型。對比傳統(tǒng)AFC設備，還應增加一類新型設備：自助票務處理機（STM）。STM的功能是針對互聯(lián)網(wǎng)車票實現(xiàn)補票、修復、充值等乘客全自助操作；針對傳統(tǒng)車票實現(xiàn)補票、充值等乘客全自助操作；不收取乘客的實物現(xiàn)金，現(xiàn)金業(yè)務可通過售票員的BOM操作進而半自助實現(xiàn)。STM借力互聯(lián)網(wǎng)移動支付完成自助票務處理，理論上可替代售票員80%以上的人工操作，大大減輕售票員工作量，從而減少客運人員每公里配置人數(shù)，為運營企業(yè)減負[5]。

圖2 互聯(lián)網(wǎng)+AFC系統(tǒng)架構(gòu)

表1 AFC系統(tǒng)新增互聯(lián)網(wǎng)設備的功能

（5）STM的布置。由于地鐵車站空間有限，特別是為AFC系統(tǒng)預留的位置和面積也比較固定，增加新型設備STM后，必須考慮其在地鐵車站站廳布置問題。傳統(tǒng)AFC設備并不具有移動支付功能，互聯(lián)網(wǎng)移動支付功能在地鐵AFC領域必然是一個逐漸增加的過程?；ヂ?lián)網(wǎng)功能正在不斷融合進入AFC領域，逐漸成為AFC系統(tǒng)必不可少的組成部分。目前正處于過渡期，因此STM應當逐步增加。

STM應布置在付費區(qū)和非付費區(qū)2個區(qū)域，盡可能做到每組閘機附近布置1臺STM，原則上不能影響乘客客流走向，不能影響乘客進出閘機，同時還要方便乘客使用。布置原則為：并排、退讓、不遠，“并排”原則即與閘機保持一排，無法一排時可以“退讓”到不影響乘客進出的位置，退讓的距離不能離閘機組太遠，需方便乘客使用。具體位置見圖3中黃色圓圈區(qū)域。

3 車票種類變化

傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)以非接觸式IC卡為車票媒介，主要票種為儲值票和單程票。增加互聯(lián)網(wǎng)功能后，車票類型發(fā)生變化，需新增藍牙、近場通信（NFC）、二維碼等車票。

（1）AFC系統(tǒng)傳統(tǒng)車票采用非接觸式IC卡技術，該技術屬于無線射頻識別技術（RFID），也稱為非接觸卡。RFID原理為：由讀寫器發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給RFID卡，驅(qū)動卡電路將內(nèi)部的代碼送出，此時讀寫器便可以接收此代碼，也就是讀寫器與卡之間進行通信。RFID讀寫器根據(jù)頻率可以分為125 kHz、13．56 MHz、900 MHz、2．4 GHz等頻段。AFC系統(tǒng)采用的讀寫器頻段多為13．56 MHz。

圖3 STM在地鐵車站布置示意圖

（2）藍牙是一種無線通信技術標準，可實現(xiàn)固定設備、移動設備和樓宇個人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換，頻段為2 400～2 483．5 MHz，是目前應用最為廣泛的技術之一。我國軌道交通AFC系統(tǒng)中有采用藍牙技術直接作為車票的案例，也有采用二維碼車票+藍牙回寫技術的案例。

（3）NFC是一種短距離的高頻無線通信技術，允許電子設備之間進行非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸，在13．56 MHz頻率運行于20 cm距離內(nèi)。該技術由RFID演變而來，利用移動終端（如手機等）實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

NFC技術應用在世界范圍內(nèi)受到了廣泛關注，國內(nèi)外電信運營商、手機廠商等紛紛開展應用試點，一些國際性協(xié)會組織也積極進行標準化工作。其結(jié)果卻導致NFC技術被多個層面設置壁壘，無法大規(guī)模推廣應用。從技術實現(xiàn)上看，NFC應該是互聯(lián)網(wǎng)+時代AFC領域的最好技術支撐體系。銀聯(lián)云閃付綁定APPLE PAY、SUMSUNG PAY、HUAWEI PAY、小米PAY都是采用NFC技術。我國軌道交通AFC系統(tǒng)中也有采用NFC技術作為車票應用的案例，但總體較少。

RFID、NFC和藍牙在技術原理上都是基于無線通信技術，主要區(qū)別是頻率不同。藍牙只有協(xié)議體系，RFID和NFC具有協(xié)議體系和專有技術（軟件和硬件）。三者都有對應的加密技術支撐，如軟件（邏輯）加密、硬件（物理）加密等。

（4）二維碼是按一定規(guī)律在平面分布的黑白相間的幾何圖形，在代碼編制上利用“0”“1”比特流的概念，通過圖像輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現(xiàn)信息自動處理，不同碼制有其特定的字符集，每個字符占有一定寬度，具有一定的校驗功能等。在我國隨著智能手機的普及、第三方支付的興起，二維碼逐漸成為一種主流消費形式。

根據(jù)移動支付市場動態(tài)，選用二維碼為媒介（車票）實現(xiàn)移動支付功能已非常成熟，但在乘客檢票過閘場景中卻存在破壞AFC系統(tǒng)封閉性、增加病毒或不良網(wǎng)站攻擊的可能性、二維碼遭他人冒用、網(wǎng)絡離線后無法讀取等問題。這些問題經(jīng)過多輪研討和現(xiàn)場實踐后，已形成解決方案。首先，控制好二維碼的發(fā)放與核銷過程，能夠解決破壞系統(tǒng)封閉性、病毒或不良網(wǎng)站攻擊等問題；其次，增加動態(tài)二維碼能夠基本解決他人冒用問題；再次，增加二維碼加密功能，可解決離線異步讀取而提升過閘效率。

AFC系統(tǒng)可采用加密二維碼車票實現(xiàn)換票或過閘計費。2018年二維碼在AFC行業(yè)得到普遍認可，并大面積采用，目前我國已有多個城市AFC系統(tǒng)采用二維碼過閘方案。

從當前行業(yè)動態(tài)看，傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)技術相結(jié)合，主要集中在采用二維碼技術方面，即二維碼車票的廣泛應用。2018年我國已有十幾個城市的軌道交通成功開通上線使用二維碼車票（換票或過閘）或已完成招標及合同簽訂等。同時，為了與其他第三方移動支付習慣保持一致，使用二維碼作為AFC系統(tǒng)的車票也是順應市場發(fā)展的行為。就目前技術發(fā)展速度看，使用二維碼進行AFC系統(tǒng)移動支付不是終點，而是探索新型支付手段的起點。

4 結(jié)束語

對傳統(tǒng)自動售檢票系統(tǒng)引入互聯(lián)網(wǎng)功能后，就整體架構(gòu)、終端設備、車票種類等方面的變化進行分析，探討互聯(lián)網(wǎng)設備在城市軌道交通AFC系統(tǒng)的應用，以期行業(yè)內(nèi)持續(xù)關注并深入研究互聯(lián)網(wǎng)在AFC領域的研究與實踐[6]。