城市軌道交通二維碼車票互聯(lián)互通方案

付保明，張 寧，吳 超

（1.蘇州市軌道交通集團有限公司，江蘇蘇州 215006；2.東南大學智能運輸系統(tǒng)研究中心軌道交通研究所，南京 210018）

城市軌道交通票務系統(tǒng)互聯(lián)互通經(jīng)歷了線路間互聯(lián)互通、軌道交通與公交等其他城市內(nèi)公共交通的互聯(lián)互通、城市間軌道交通票務系統(tǒng)互聯(lián)互通以及城市軌道交通與國鐵系統(tǒng)互聯(lián)互通等階段。通過發(fā)行符合交通部/住建部交通一卡通標準的儲值票卡，一些城市實現(xiàn)了城市間公共交通的互聯(lián)互通。但受制于發(fā)卡成本、票務系統(tǒng)改造成本等因素，傳統(tǒng)實體票卡的互聯(lián)互通工作推進緩慢。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的引入，乘客出行票卡介質逐漸由實體車票向電子二維碼車票、甚至是人臉等生物特征車票轉變?；ヂ?lián)網(wǎng)票務系統(tǒng)已成為城市軌道交通票務系統(tǒng)的重要組成部分，其發(fā)行的電子二維碼車票極大的方便了乘客的出行，并逐步占據(jù)主導地位。因此，互聯(lián)互通工作重心亦由實體車票轉向電子/生物車票。同時，隨著區(qū)域一體化的發(fā)展，城市間的出行需求日益增多，城軌票務系統(tǒng)的互聯(lián)互通工作顯得更加必要和緊迫。

為實現(xiàn)城市間軌道交通電子二維碼車票的互聯(lián)互通，中國城市軌道交通協(xié)會（簡稱中城協(xié)）、上海地鐵等開展了大量的研究工作，制定了一系列的互聯(lián)互通技術標準。一些城市已實現(xiàn)與其他城市二維碼車票的互聯(lián)互通，但技術實現(xiàn)方案不盡相同。因此，對既有互聯(lián)互通方案進行分析、研究，并建立評價指標體系，對各技術方案進行評價，對互聯(lián)互通的進一步發(fā)展有著重要意義。

1 二維碼車票

電子二維碼作為一種票卡憑證，其在定義、發(fā)行、使用等方面與傳統(tǒng)IC卡存在巨大的差異。因此，需建立專用的互聯(lián)網(wǎng)票務系統(tǒng)，并對既有傳統(tǒng)票務系統(tǒng)進行改造，以使其適應城市軌道交通的業(yè)務場景。

1.1 互聯(lián)網(wǎng)票務系統(tǒng)

城市軌道交通互聯(lián)網(wǎng)票務系統(tǒng)一般由票務管理平臺、二維碼管理平臺等組成，并與傳統(tǒng)線網(wǎng)清分中心（Central Clearing House System，CCHS）、自 動 售 檢 票 系統(tǒng)（Automatic Fare Collection，AFC）以及互聯(lián)網(wǎng)構成完整的票務系統(tǒng)，其系統(tǒng)架構如圖1所示。

圖1 互聯(lián)網(wǎng)票務系統(tǒng)架構Fig.1 Architecture of internet ticketing system

票務管理平臺作為軌道交通數(shù)字票務的支撐平臺，實現(xiàn)發(fā)碼接入管理、票務管理、行程管理、計費管理、三方(CCHS、票務管理平臺、二維碼管理平臺)清結算及交易對賬、運營分析等功能。此外，票務管理平臺對接閘機，實現(xiàn)對閘機實時監(jiān)控、處理掃碼進出站業(yè)務，并接收閘機上傳進出站數(shù)據(jù)等。

二維碼管理平臺與票務管理平臺對接，提供城軌二維碼車票業(yè)務的接入能力，處理城軌業(yè)務應用的二維碼車票請求。同時，二維碼管理平臺為城軌二維碼車票業(yè)務提供密鑰管理、接入權限認證、二維碼的生成、二維碼簽名、發(fā)碼以及二維碼交易結果的通知和對賬等能力。

1.2 車票類型

城市軌道交通二維碼車票一般由二維碼基礎信息域、二維碼管理平臺授權域、APP平臺授權域等信息域組成，二維碼的像素密度越高，其包含的信息就越多。某城軌電子二維碼車票所含信息如表1所示。

表1 二維碼車票信息內(nèi)容Tab.1 Information of QR code ticket

根據(jù)手機APP申碼、閘機處理二維碼是否需要與票務管理平臺進行實時數(shù)據(jù)交換，二維碼車票可簡單劃分為聯(lián)機申碼聯(lián)機驗碼二維碼、聯(lián)機申碼脫機驗碼二維碼、脫機申碼聯(lián)機驗碼二維碼以及脫機申碼脫機驗碼二維碼。同時，根據(jù)是否區(qū)分進出站，二維碼可分為通用二維碼、進/出站二維碼。各類二維碼車票在網(wǎng)絡要求、乘客體驗、計費方式、服務器發(fā)碼壓力等方面各有優(yōu)缺點。

1.3 交易流程

乘客使用電子二維碼車票乘車時，其交易過程包含乘客申碼、互聯(lián)網(wǎng)票務系統(tǒng)發(fā)碼、AFC終端設備驗碼、交易數(shù)據(jù)上傳、行程匹配、行程計費、行程扣費等。聯(lián)機通用二維碼模式下乘客進出站交易流程如圖2所示。

圖2 二維碼交易流程示意Fig.2 Flow chart of QR code transaction

2 互聯(lián)互通方案

根據(jù)二維碼發(fā)行方及手機APP展示方的不同，結合各城軌企業(yè)二維碼車票互聯(lián)互通既有經(jīng)驗，總結3種互聯(lián)互通方案，分別是第三方APP接入（方案1）、官方APP互聯(lián)（方案2）、第三方二維碼管理平臺接入（方案3）。

2.1 第三方APP接入（方案1）

各城軌企業(yè)對第三方手機APP開放接口，第三方手機APP分別接入各城軌企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)票務系統(tǒng)二維碼管理平臺。乘客需提前利用第三方手機APP在各城軌互聯(lián)網(wǎng)票務系統(tǒng)分別進行用戶注冊，乘車時利用第三方手機APP申請對應城市的二維碼車票。第三方APP接入方案如圖3所示。

圖3 第三方APP接入方案Fig.3 Access scheme of third-party APP

一些城市在進行互聯(lián)網(wǎng)票務系統(tǒng)建設的過程中，已對第三方手機APP開放了接口。因此，為實現(xiàn)互聯(lián)互通，只需部分城軌企業(yè)對互聯(lián)網(wǎng)票務系統(tǒng)進行接口調整，且只需與該APP進行接口對接。為方便乘客利用第三方APP進行跨城市乘車，該APP需具有全國性、擁有海量用戶等屬性。除接口改造等技術問題，城軌企業(yè)需與該APP運營主體協(xié)商APP接入可能存在的商務問題。而且，僅通過一個第三方APP實現(xiàn)所有城市的互聯(lián)互通，尚有地域壁壘及商業(yè)壁壘需要突破。對于乘客，只需下載安裝該第三方APP，即可在多個城市實現(xiàn)二維碼乘車功能。

2.2 官方APP互聯(lián)（方案2）

任意兩城軌企業(yè)的官方APP需分別與對方的互聯(lián)網(wǎng)票務系統(tǒng)進行接口對接。乘客需提前利用本地官方APP在異地城軌互聯(lián)網(wǎng)票務系統(tǒng)進行用戶注冊，異地乘車時利用本地官方APP申請對應城市的二維碼車票。官方APP互聯(lián)方案如圖4所示。

圖4 官方APP互聯(lián)方案Fig.4 Interconnection scheme of official APP

由圖4可知，各城軌企業(yè)間需多次進行接口業(yè)務對接，對各自的二維碼管理平臺及官方APP平臺進行相應的功能調整，改造工作量較大。假設有10家城軌企業(yè)，各家分別按該方案與其余9家進行互聯(lián)互通改造，則共需進行（即45）次改造工作。但是，各城軌企業(yè)地位平等，能夠自主選擇互聯(lián)互通的城市，并由雙方自行協(xié)定互通方案。對于乘客，只需下載安裝一個本地官方APP，即可在多個城市實現(xiàn)二維碼乘車功能。

2.3 第三方二維碼管理平臺接入（方案3）

各城軌企業(yè)通過自身互聯(lián)網(wǎng)票務系統(tǒng)及官方APP接口業(yè)務改造，實現(xiàn)與第三方管理平臺（簡稱第三方平臺）的業(yè)務接入。乘客需提前利用本地官方APP在第三方平臺進行用戶注冊，異地乘車時利用本地官方APP向第三方平臺申請對應城市的二維碼車票。第三方平臺接入方案如圖5所示。

圖5 第三方平臺接入方案Fig.5 Access scheme of third-party platform

第三方平臺充當互聯(lián)互通的中間媒介，其并不發(fā)行乘車二維碼，而是對乘客所在地城軌企業(yè)二維碼進行轉發(fā)。城軌企業(yè)只需一次改造接入第三方平臺，即可實現(xiàn)與平臺上所有城市的互聯(lián)互通，避免了繁瑣的改造工作。但是，該第三方平臺運營方需具備一定的行業(yè)地位，能夠有力協(xié)調各家城軌企業(yè)，積極推進該互聯(lián)互通方案。對于乘客，只需下載安裝一個本地官方APP，即可在多個城市實現(xiàn)二維碼乘車功能。

2.4 方案對比

以上3種方案，其優(yōu)缺點綜合對比如表2所示。

表2 各方案綜合對比Tab.2 Comprehensive comparison of each scheme

3 方案評價

針對3種不同方案，通過分析方案實施的影響因素建立二維碼車票互聯(lián)互通方案評價指標體系。然后依據(jù)該指標體系，結合蘇州地鐵互聯(lián)網(wǎng)票務系統(tǒng)的實際建設情況，利用層次分析法，對蘇州地鐵的互聯(lián)互通方案選擇進行合理評價。

3.1 評價案例

通過搭建互聯(lián)網(wǎng)票務系統(tǒng)，并對既有AFC系統(tǒng)進行升級改造，蘇州地鐵于2018年實現(xiàn)手機二維碼過閘功能?！疤KE行”手機APP作為蘇州地鐵官方APP，是二維碼乘車業(yè)務的主要入口。當前，其注冊用戶已達1 200萬，日均進站客流34萬，不僅為廣大乘客提供了便利，也提高了運營管理水平，提升資源開發(fā)能力，創(chuàng)造了巨大的社會效益及經(jīng)濟效益。

與此同時，為便于乘客跨區(qū)域乘車，蘇州地鐵積極與中城協(xié)、上海地鐵等機構及地鐵公司進行互聯(lián)互通的對接，并基于方案2及方案3，已實現(xiàn)與部分地鐵公司二維碼乘車業(yè)務的互聯(lián)互通。

3.2 評價體系

綜合考慮方案實施成本、城軌運營效益、用戶體驗、方案的可持續(xù)性等因素，構建二維碼車票互聯(lián)互通方案評價指標體系。實施成本包括技術成本及商務成本，其中技術成本為方案實施所需的人力成本、軟硬件成本等，而商務成本為方案實施涉及的商務費用。運營效益考慮城軌官方APP的發(fā)展，選取系統(tǒng)獨立性、信息共享性、應用擴展性作為評價指標。乘客體驗包括注冊便利性及使用便利性。可持續(xù)性包括方案的擴展性、兼容性及接口要求。評價指標體系具體如圖6所示。

圖6 二維碼車票互聯(lián)互通方案評價指標體系Fig.6 Evaluation index system of QR code ticket interconnection scheme

3.3 評價結果

選用層次分析法對各互聯(lián)互通方案進行綜合評價。該評價方法將定性與定量指標相結合，建立系統(tǒng)化和層次化的結構體系，能增加決策的準確性，具體過程如圖7所示。

圖7 層次分析法分析過程Fig.7 Aanalytic process of AHP

如圖7所示，結合蘇州地鐵實際建設情況，采用1-9比率標度法確定各因素的相對重要系數(shù)。由此，即可利用各因素的相對重要系數(shù)構建評價矩陣，進而求得評價矩陣的特征向量，并將其作為各因素的權重系數(shù)。然后，自上而下地計算各級要素對總體的綜合重要度，即確定各方案的重要度，并得出各方案的最優(yōu)排序為方案3＞方案2＞方案1，因此蘇州地鐵與其他城市二維碼車票互聯(lián)互通采用方案3最優(yōu)。

4 結語

城市軌道交通票務系統(tǒng)的互聯(lián)互通是城軌互聯(lián)互通的重要組成部分。電子二維碼車票的使用及推廣為城軌票務互通提供了新的解決方向。在票卡發(fā)行、認證、結算等環(huán)節(jié)，電子二維碼車票解決了傳統(tǒng)票務系統(tǒng)互通存在的票卡標準不統(tǒng)一、改造成本高昂、跨區(qū)域結算流程繁瑣等難題。各城軌企業(yè)應結合自身互聯(lián)網(wǎng)票務系統(tǒng)的建設和運營模式，選擇合適的互聯(lián)互通模式。對既有3種互聯(lián)互通方案的分析，為二維碼車票互聯(lián)互通的進一步發(fā)展提供參考依據(jù)。