“互聯網+”模式二維碼支付在軌道交通AFC系統的支付應用研究

摘要：本文分析了城市軌道交通票務支付業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，并結合互聯網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過程中二維碼數據結構、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節，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網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。

隨著互聯網技術的快速發展，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網支付技術，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的系統建設，提供了以乘車業務為核心的乘客綜合服務窗口，為傳統票務支付和互聯網技術融合提供了機遇，為票務業務升級發展提供了廣闊平臺。因此，城市軌道交通實現“互聯網+”模式二維碼支付，是地鐵票務支付結合互聯網技術發展的必然要求。

很多城市軌道交通已覆蓋絕大多數行政區域，軌交車站連通商業中心、大型居民區、公共設施、城際交通等各重要節點，骨干交通的超大客流集散效應日益顯現。軌道交通。通勤、購物、游玩等客流疊加下，多次推動路網客流連創新高。傳統的票務支付方式限制了地鐵的服務質量和乘客的出行體驗，面對“互聯網+”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內共識。

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，都是針對傳統的實體票卡業務流程設計的，這些設備對車站而言產生了一定的維護成本和工作壓力，實現二維碼進站以后，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。由于這些票卡業務都和現金相關，增加了車站金融管控的風險。實現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金支付，可以減低車站現金周轉和管控風險。可以減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系統網絡架構是一個封閉的網絡架構所決定的。面對不斷發展的互聯網技術，AFC系統需要研究解決預付費、信用消費的問題，加快互聯網技術和第三方支付技術在AFC系統的應用和創新，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驗總結和分析后不難發現，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需要聯網交易，交易時間較長。銀聯ODA消費方式，容易產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 二維碼數據結構

二維碼數據結構是指手機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。二維碼數據結構具有開放性、通用性，無排他性，可接入任何一家第三方支付平臺。可支持雙脫機使用，即閘機端和手機端在沒有網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機交易，交易時間較長，遇到網絡通信故障，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據的特點，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，打破了二維碼數據單向讀取的局限性，實現方式接近于傳統票卡，前端設備完成了所有業務邏輯的判斷，后臺系統不會過于復雜。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，不會發生盜刷現象，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據交換的方式，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，需要在檢票機內安裝4G上網模塊，檢票機通過互聯網與第三方支付平臺聯機認證，同時通過AFC系統網絡把交易記錄上傳至地鐵清分系統，清分系統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絡不穩定，影響掃碼效果。地鐵清分系統需要人工以脫機文件和第三方支付平臺對帳與結算票款，不符合互聯網思維。終端設備與互聯網直接連接，安全性不高。需購買上網模塊和流量，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，在地鐵清分系統一側設立網關，通過專線連到結算平臺。這種方式的優勢是，AFC系統維持原有網絡架構，通過內網通信網絡較為穩定。只有一條數據流，數據統計較準確。只需要開發支付平臺和建立專線連接，所有終端設備無須改造網絡硬件。

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據的設備，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據結構，是地鐵自主設計的二維碼數據結構，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，解決了聯機交易速度慢、斷網無法使用的問題。手機APP二維碼聯機申請和脫機刷新的時間間隔，地鐵運營方可根據實際需要自行設置。

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

4 手機APP掃碼在軌交支付應用效果

“互聯網+”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。經過優化的二維碼支付不僅體現了“雙脫機，可回寫”的優勢，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先順序對帳戶余額或關聯的賬戶進行扣款。我們不僅在測試環境實現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一的結算平臺對帳與結算票款，簡化了清結算流程。

與傳統二維碼的聯機掃碼支付不同的是，我們實現了手機端和設備端在脫機狀態下也可以進出站掃碼檢票的創新應用技術，因此在響應時間和通信速度方面不受網絡條件影響，檢票更為高效。

研發的地鐵二維碼掃碼支付系統可實現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。客運服務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利用或其它資產經營開發提供數據基礎。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量和采購成本，可減輕車站大量現金管理壓力，全面降低運營成本?？梢肴魏蔚谌街Ц逗豌y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

“互聯網+”模式二維碼支付，是城市軌道交通結合互聯網技術，主動對接市場，服務市民，對原有地鐵售檢票系統實施的云支付的顛覆性改造，實現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，對地鐵周邊業態分布進行統籌規劃，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通過軟硬件升級，均可實現二維碼掃碼檢票。

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系統支付新技術。