二維碼技術(shù)在AFC系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

郭駿峰

摘 要：近年來，許多城市軌道交通企業(yè)著手嘗試各種不同的“互聯(lián)網(wǎng)+ 地鐵”業(yè)務(wù)應(yīng)用，但基本上都還停留在自動售票機（TVM）二維碼掃碼購票或是二維碼取票（線上購票線下取票）業(yè)務(wù)。當用戶要乘坐地鐵時，還是需要通過傳統(tǒng)的TVM 購票機或新增的互聯(lián)網(wǎng)取票機獲得傳統(tǒng)的地鐵票卡方可乘車。這些模式仍不能很好地解決用戶在交通出行時排隊購票、傳統(tǒng)票卡遺失等方面的問題。

關(guān)鍵詞：二維碼技術(shù)在AFC系統(tǒng)中的應(yīng)用

前言：作為面向乘客的服務(wù)系統(tǒng)，傳統(tǒng)的自動售檢票（AFC）系統(tǒng)的應(yīng)用存在一些問題，已不能完全滿足使用需求。從業(yè)主的角度，現(xiàn)金購票導致繁重的硬紙幣清點工作、繁瑣的錢款核算流程、高昂的設(shè)備采購維護成本，票卡編碼分揀、庫存調(diào)配需要消耗大量的人力物力，容易流失;從乘客的角度，現(xiàn)金操作涉及到零錢問題，高峰期購票充值需要排隊，不僅浪費出行時間，而且影響出行體驗。

一、二維碼技術(shù)在AFC系統(tǒng)中使用的優(yōu)勢

1）減少地鐵公司采購成本。因二維碼電子票過閘和付款碼的使用，減少了單程票和儲值卡的使用量，減少了現(xiàn)金在地鐵AFC系統(tǒng)中的使用。在前期建設(shè)規(guī)劃采購中，可以減少單程票相關(guān)模塊或部件的采購量，減少AFC設(shè)備與現(xiàn)金相關(guān)部件或模塊采購數(shù)量，例如自動售票機中硬幣識別模塊、硬幣找零模塊、紙幣識別模塊、紙幣找零模塊或紙幣循環(huán)找零模塊、儲值卡自動充值機或模塊，壓縮單程票回收機構(gòu)和回收箱空間等，并可減少相應(yīng)的備品備件量，以及貨品存放倉庫面積，減少相關(guān)人員工作量，降低整體成本。

2）減少AFC設(shè)備故障率。根據(jù)自動售檢票系統(tǒng)每日故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)，硬幣和紙幣識別模塊、硬幣和紙幣找零模塊、紙幣循環(huán)找零模塊，以及回收機構(gòu)所產(chǎn)生的每日故障率占到自動售檢票系統(tǒng)全部故障的80%～90%。根據(jù)應(yīng)用統(tǒng)計，因減少了對應(yīng)的模塊或部件使用或降低了使用頻率，每日故障率下降達40%，從而減少售票設(shè)備的維護成本和維修工作的壓力。

二、二維碼技術(shù)在AFC系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.二維碼模式。目前，二維碼數(shù)字票務(wù)碼有以下2 種模式。（1）基于藍牙回寫的二維碼數(shù)字票務(wù)模式。該模式的特點是可以實現(xiàn)完整的雙脫機，即手機與閘機（AGM）在脫機狀態(tài)下，仍可保證業(yè)務(wù)的正常運行，但這種模式的缺點在于手機適配問題以及用戶在使用時必須打開藍牙的不便。（2）基于純二維碼的數(shù)字票務(wù)模式。該模式目前應(yīng)用得比較廣泛。在實際應(yīng)用中，純二維碼數(shù)字票務(wù)又有專用碼和通用碼2 個小類。專用碼在閘機網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定時，可較好地進行進出站交易控制。但其缺點是在網(wǎng)絡(luò)或后端系統(tǒng)出現(xiàn)問題時將影響客戶出行，因此，該模式的應(yīng)用已經(jīng)越來越少。通用碼的優(yōu)點在于其可以在一次授權(quán)后，脫機生成二維碼，即閘機在脫機狀態(tài)下可自動降級，實現(xiàn)雙脫機功能，在閘機聯(lián)網(wǎng)時可進行防復(fù)制驗證、進出站控制以及交易上傳，可以很好地實現(xiàn)客戶體驗與管理上的平衡，因此，目前這種模式的應(yīng)用比較廣泛。

2.加密方式。目前，二維碼加密方式主要有2 種：①采用PSAM卡驗簽的對稱加密算法方式;② SM2 非對稱加密算法方式。

3.基于二維碼技術(shù)的AFC 升級方案。互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)平臺對內(nèi)實現(xiàn)與地鐵閘機的接口對接，完成證書下發(fā)、掃碼數(shù)據(jù)上傳等功能;對外實現(xiàn)與福州市電子繳費平臺、銀聯(lián)交通出行服務(wù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)對接和乘車二維碼的開放，同時開放異常行程處理接口（小黃機BOM 處理終端的相關(guān)接口），以實現(xiàn)對乘客異常行程管理的功能，支持對各個服務(wù)商APP應(yīng)用異常行程的處理。通過與銀聯(lián)交通出行服務(wù)平臺對接，提供聯(lián)機發(fā)碼、證書管理、交易對賬等功能。

4.AFC系統(tǒng)升級改造。AFC 系統(tǒng)改造范圍主要包括閘機、SC/LC 軟件和自動售檢票清分系統(tǒng)（ACC）3 部分。閘機改造。（1）閘機二維碼讀寫器軟件改造。新增實現(xiàn)地鐵閘機掃描與識別解析的2 種二維碼，即APP 生成的福碼和福州地鐵碼上行APP 生成的二維碼，并實現(xiàn)對乘車碼的業(yè)務(wù)驗證及通知開閘，這2 種二維碼根據(jù)“二維碼驗證過程”進行驗證處理。（2）與互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)間接口改造。實現(xiàn)以下5 項內(nèi)容：①新增電子繳費平臺公鑰的下載接口和授權(quán)移動應(yīng)用服務(wù)商（支付服務(wù)機構(gòu)）編碼的下載接口，以實現(xiàn)電子繳費平臺公鑰與授權(quán)移動應(yīng)用服務(wù)商編碼下載后在閘機讀寫器上的保存;②電子繳費平臺公鑰失效到期前的自動更新功能;③每次重啟時以及定期查詢公鑰下載接口，并比對接口返回數(shù)據(jù)中的最新更新日期，確認是否進行公鑰更新;④每次重啟時及定期下載授權(quán)移動應(yīng)用服務(wù)商編碼，并更新本地配置;⑤實現(xiàn)與福州地鐵數(shù)字票務(wù)系統(tǒng)的客戶端注冊、心跳檢測、掃碼通知上傳等數(shù)據(jù)接口功能。

5.SC/LC 軟件改造。（1）參照地鐵線網(wǎng)規(guī)則，新增二維碼交易文件結(jié)構(gòu)的定義，接收并處理來自閘機的二維碼交易數(shù)據(jù)，并逐級上傳至自動售檢票清分系統(tǒng)。（2）參照現(xiàn)有的其他票務(wù)功能需求，在SC、LC 上實現(xiàn)對二維碼進出站交易數(shù)據(jù)的查詢、參數(shù)下發(fā)、統(tǒng)計分析、客流統(tǒng)計等功能。ACC 系統(tǒng)改造（1）增加二維碼數(shù)字票務(wù)相關(guān)的參數(shù)管理，并下發(fā)其參數(shù)。（2）接收來自LC 側(cè)的二維碼交易數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行核驗后入庫。（3）實現(xiàn)與地鐵數(shù)字票務(wù)系統(tǒng)間的對賬。（4）負責對二維碼數(shù)字票務(wù)相關(guān)運行情況的監(jiān)控，如客流量、閘機運行狀態(tài)等。（5）提供與二維碼相關(guān)的統(tǒng)計分析報表，如客流量統(tǒng)計報表、段面分析等。

6.互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)平臺。平臺架構(gòu)傳統(tǒng)的AFC 采用的是5 層架構(gòu)，若要通過對原有系統(tǒng)進行改造以滿足互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)的需求，須對原有系統(tǒng)進行較大的變動，因此，比較常用的做法是建立一套獨立于原來AFC 系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)平臺架構(gòu)，如二維碼掃碼乘車、人臉識別過閘等，主要由數(shù)字票務(wù)系統(tǒng)與能力開放平臺組成。其中，數(shù)字票務(wù)系統(tǒng)是負責新型數(shù)字票務(wù)的售檢票，實現(xiàn)終端接入、密鑰分發(fā)、時鐘同步、用戶注冊、OD 驗證、掃碼數(shù)據(jù)上傳、交易對賬等業(yè)務(wù)功能，并與不同的能力開放平臺對接，以滿足不同的機構(gòu)發(fā)碼需求。平臺性能要求（1）可靠性。要求互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)平臺架構(gòu)運行穩(wěn)定、功能可靠。支持通過容錯、熱備、故障恢復(fù)等方式，保證系統(tǒng)在發(fā)生故障時仍能正常工作，并維持系統(tǒng)穩(wěn)定運行，確保數(shù)據(jù)不因意外情況丟失或損壞。（2）安全性。要求互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)平臺的設(shè)計、開發(fā)、制造、調(diào)試和維護全生命周期安全保證體系應(yīng)滿足國家相關(guān)標準，符合國家關(guān)于《信息安全等級保護管理辦法》三級標準要求。（3）可擴展性。互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)平臺需具備規(guī)模上的擴展性，確保在用戶、業(yè)務(wù)量增大時，通過資源橫向擴展，保障業(yè)務(wù)處理有一個良好的響應(yīng)時間。在業(yè)務(wù)方面，系統(tǒng)平臺需具備良好的可擴展性，能夠快速響應(yīng)業(yè)務(wù)需求的變化，以及能夠采用松耦合構(gòu)件化的模式進行設(shè)計。

結(jié)束語：

AFC系統(tǒng)中二維碼應(yīng)用是為了更好地服務(wù)市民，對傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)有著顛覆性改造。實現(xiàn)了電子支付和電子票卡直接檢票，避免了攜帶實體票卡的麻煩，辦理票卡需要押金，先預(yù)存資金才能乘車。地鐵公司還可推廣App服務(wù)，提供地鐵乘車信息和各線路擁擠等信息，配合資源開發(fā)，推出多方位在App上的應(yīng)用場景，打造集出行、休閑、購物、消費于一體的全方位功能體。未來還可在城市間提供數(shù)據(jù)交互，在各城市不安裝其他App，可實現(xiàn)一城市App在各城市檢票。

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