陳青云 顧 洋

(貴陽市城市軌道交通有限公司,550081,貴陽//第一作者,工程師)

手機支付在城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)中的應(yīng)用

陳青云 顧 洋

(貴陽市城市軌道交通有限公司,550081,貴陽//第一作者,工程師)

介紹了手機支付在城市軌道交通自動售檢票(AFC)系統(tǒng)中的設(shè)計應(yīng)用,包括手機支付AFC系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)、各參與方需完成的功能及對接方案、系統(tǒng)部署方案,以及手機支付AFC系統(tǒng)終端設(shè)備應(yīng)滿足的條件及支付流程。通過移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建新型手機支付AFC系統(tǒng),對推動城市軌道交通AFC系統(tǒng)的創(chuàng)新、降低運維管理成本、加快傳統(tǒng)行業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)+升級、全面提升軌道交通行業(yè)的創(chuàng)新服務(wù)水平具有重要意義。

城市軌道交通; 自動售檢票系統(tǒng); 手機支付

Author′s address Guiyang Urban Rail Transit Co.,Ltd.,550081,Guiyang,China

1 自動售檢票系統(tǒng)及其存在的問題

傳統(tǒng)的城市軌道交通自動售檢票(AFC)系統(tǒng)是基于計算機、通信、自動控制等技術(shù)實現(xiàn)購票、檢票、計費、收費、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、統(tǒng)計、財務(wù)結(jié)算、客流數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等功能的自動化系統(tǒng)[1]。其包括軌道交通AFC清分中心(ACC)、線路中心(LC)、車站中心(SC)、車站終端設(shè)備(SLE)、培訓(xùn)系統(tǒng)、維修系統(tǒng)、模擬測試開發(fā)系統(tǒng)、車票及相關(guān)通信網(wǎng)絡(luò)等。車站AFC終端設(shè)備包括自動售票機(TVM)、半自動售票機(BOM)、自動檢票機(AG)、自動驗票機和便攜式驗票機等[2]。

經(jīng)過多年的發(fā)展,AFC系統(tǒng)在提供乘客交通便利、促進城市發(fā)展的同時,開始形成一個個影響自身發(fā)展的瓶頸,主要有以下幾個方面:

(1) 系統(tǒng)運營的困難:每天運營結(jié)束后,清點硬幣和紙幣耗費大量的人力和物力?，F(xiàn)金交易時,若售票機設(shè)備調(diào)整精度過高,將給乘客帶來巨大困擾,給車站帶來混亂和擁擠;而自動售票機設(shè)備調(diào)整精度過低,將可能收到假幣,給地鐵運營帶來經(jīng)濟損失。

(2) 車站購票的困難:乘客對AFC設(shè)備的使用成熟度不同,使得整個購票流程存在不確定性,特別是大型人流密集型車站,集中購票給車站帶來混亂和擁擠,存在很大的安全隱患。

(3) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已不適合現(xiàn)階段運營要求:SC-LC-ACC多層次結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)通信手段成熟穩(wěn)定的情況下,已成為建設(shè)、調(diào)試、運行、維護的負(fù)擔(dān)。車站、線路、路網(wǎng)每一層次的核心工作不清晰,對信息系統(tǒng)的需求也不同。

(4) 既有線路運行維護、改造成本增加:大量現(xiàn)金、車票處理模塊的故障率不斷增高,維修成本居高不下,多層次的系統(tǒng)架構(gòu)使得改造牽一發(fā)而動全身,技術(shù)風(fēng)險和管理風(fēng)險增加。

(5) 軌道交通儲值卡充值要在車站或指定地點辦理,辦卡需交押金且卡片不記名不掛失,一旦丟失,持卡人將遭受一定的經(jīng)濟損失。

2 手機支付AFC系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

考慮到現(xiàn)有AFC系統(tǒng)支付方式中存在的問題與不足,為了實現(xiàn)更為便捷、滿足運營要求、方便乘客使用的新型AFC系統(tǒng),在滿足傳統(tǒng)支付方式的基礎(chǔ)上,設(shè)計實施了AFC手機支付系統(tǒng)。手機支付AFC系統(tǒng)主要包括手機車票管理、手機車票應(yīng)用、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換等功能。

2.1 手機車票管理

(1) 車票規(guī)則制定:設(shè)計一種專門的手機支付車票業(yè)務(wù)規(guī)則,其既要滿足交通部制定的《城市公共交通IC卡技術(shù)規(guī)范》,又要滿足貴陽軌道交通1號線AFC系統(tǒng)對車票生產(chǎn)、使用、數(shù)據(jù)清分的需要。

(2) 手機車票生產(chǎn):作為ACC車票管理功能的一個組成部分,專門用于手機車票的生產(chǎn)。手機車票生產(chǎn)需同時支持批量預(yù)制手機車票(即線下手機車票的批量預(yù)制)和單張車票空中發(fā)行(即在線車票發(fā)行)。其中包含車票數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和制卡訂單監(jiān)管。為了實現(xiàn)以上功能,需單獨設(shè)計一套發(fā)卡子系統(tǒng),與ACC的票務(wù)管理系統(tǒng)、密鑰管理系統(tǒng)(KMS)對接,以滿足制卡的需要。

2.2 手機車票應(yīng)用

(1) 空中圈存:通過各參與方(ACC和移動運營商)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)對接,借助移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),在線更新用戶使用的Applet中的電子錢包余額,實現(xiàn)錢包加值處理。

(2) 空中鎖卡/解鎖:通過手機支付APP (應(yīng)用軟件)后臺服務(wù)器與手機支付APP的配合,在線完成對車票的鎖卡、解鎖操作,進而改變卡片的應(yīng)用狀態(tài)。

(3) 手機車票使用:通過與讀寫器配合,完成手機車票特定票種的消費業(yè)務(wù)、更新業(yè)務(wù),并產(chǎn)生相應(yīng)的交易數(shù)據(jù),滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理和交易核算的需要。

2.3 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換

(1) 參數(shù)數(shù)據(jù)交換:空中發(fā)卡、空中圈存中,需要為用戶提供相應(yīng)的票價查詢、站點選擇等服務(wù),為了獲取這些信息,需與ACC 的運營管理中心對接,獲取相應(yīng)的線網(wǎng)運行參數(shù)。

(2) 交易數(shù)據(jù)交換:空中圈存、空中鎖卡/解鎖過程中,會產(chǎn)生相應(yīng)的車票充值交易、鎖卡/解鎖交易,同時,用戶在使用手機車票過程中,也會在終端設(shè)備上產(chǎn)生消費交易數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)需要上傳到ACC的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中,作為后續(xù)交易核算的依據(jù)。

3 系統(tǒng)對接各參與方要求

為了實現(xiàn)手機支付AFC系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能,需要以下各參與方共同配合,完成相關(guān)功能的對接。

·ACC。手機支付作為完整的軌道交通AFC系統(tǒng)車票業(yè)務(wù),需由ACC參與制定相應(yīng)的規(guī)則,并搭建滿足車票管理、數(shù)據(jù)管理所需的業(yè)務(wù)子系統(tǒng)。具體功能包括:

(1) 與手機支付業(yè)務(wù)服務(wù)提供商共同商定,明確手機車票相關(guān)業(yè)務(wù)規(guī)則及手機車票應(yīng)用系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互規(guī)則;

(2) 開發(fā)滿足車票發(fā)行所需的手機車票發(fā)行系統(tǒng),以及滿足手機車票管理所需的相關(guān)功能需要;

(3) 提供獨立的票卡密鑰封裝接口供手機支付系統(tǒng)調(diào)用,以滿足手機車票的發(fā)行、空圈、鎖卡/解鎖功能;

(4) 提供相應(yīng)的讀寫器軟件,滿足手機車票的消費使用;

(5) 提供前置業(yè)務(wù)處理服務(wù)器,負(fù)責(zé)與手機支付系統(tǒng)對接,完成AFC系統(tǒng)與手機支付系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。

·交通部清分結(jié)算中心。作為交通部卡片標(biāo)準(zhǔn)的制定方,主要負(fù)責(zé)提供以下功能:

(1) 交通部密鑰的授權(quán)和發(fā)放:通過必要的申請流程,發(fā)放交通部標(biāo)準(zhǔn)的票卡密鑰,滿足車票管理、車票應(yīng)用的需要;

(2) 數(shù)據(jù)清分結(jié)算:接收滿足《城市公共交通IC卡技術(shù)規(guī)范》的交易數(shù)據(jù),并依據(jù)這些交易數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)審核、清分、對賬。

·手機APP應(yīng)用平臺。作為手機刷卡業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)提供商,主要負(fù)責(zé)串聯(lián)整個業(yè)務(wù)鏈路上的所有系統(tǒng),并為用戶提供可操作的移動應(yīng)用平臺。平臺的主要職能包括:

(1) 提供滿足城市軌道交通手機車票標(biāo)準(zhǔn)的applet:參與設(shè)計并研發(fā)手機車票的applet,并保證applet可與讀寫器配合,完成車票業(yè)務(wù)規(guī)則中規(guī)定的各種業(yè)務(wù)流程;

(2) 卡片管理:負(fù)責(zé)完成applet的在線管理,包括在線下發(fā)、更新、刪除(有條件下)等相關(guān)功能;

(3) 為移動用戶提供訪問入口:為用戶提供app下載、注冊、支付,以及后續(xù)的applet管理等相關(guān)功能;

(4) 為移動用戶提供業(yè)務(wù)響應(yīng):響應(yīng)移動端用戶的業(yè)務(wù)處理請求,完成后臺業(yè)務(wù)的觸發(fā)。同時,與相關(guān)對接方進行交易統(tǒng)計、財務(wù)清算;

(5) 數(shù)據(jù)交換:分別與地鐵ACC系統(tǒng)、交通部清分清算系統(tǒng)進行對接,上傳手機車票對應(yīng)的交易數(shù)據(jù),并參與數(shù)據(jù)審核對賬。

·移動運營商平臺。負(fù)責(zé)提供支持NFC(近場通信)功能的SWP SIM卡(單線協(xié)議SIM卡)以及相應(yīng)的應(yīng)用管理平臺,進而實現(xiàn)遠(yuǎn)程卡片支付和管理[3]。

·第三方支付通道。第三方支付通道專指能夠提供在線支付業(yè)務(wù)的第三方支付機構(gòu)。其主要配合手機APP應(yīng)用平臺完成電子錢包賬戶的充值功能。

4 業(yè)務(wù)設(shè)計

4.1 票卡結(jié)構(gòu)定義

手機票的票卡結(jié)構(gòu)和普通票卡一樣,都遵循交通部的《城市公共交通IC卡技術(shù)規(guī)范》。在此規(guī)范的“發(fā)卡機構(gòu)自定義區(qū)”中,可補充地鐵自定義的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),以滿足地鐵本地化的一些業(yè)務(wù)需求。自定義的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)主要包括地鐵專屬子卡類型(擴展支持地鐵的全票種)、進出站點模式、線路限制模式、乘次/月票控制參數(shù)等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

4.2 手機車票空中發(fā)行

ACC票務(wù)管理系統(tǒng)需提前向手機車票發(fā)卡系統(tǒng)分配手機車票卡的邏輯卡號范圍數(shù)據(jù),供空中發(fā)卡使用。乘客在手機APP上發(fā)起發(fā)卡請求,發(fā)卡系統(tǒng)調(diào)用手機車票專用KMS接口,進行發(fā)卡數(shù)據(jù)準(zhǔn)備;數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完成后,手機APP后臺服務(wù)器發(fā)送發(fā)卡數(shù)據(jù)指令流,由手機APP后臺服務(wù)器完成空中寫卡操作;寫卡成功后,反饋發(fā)卡結(jié)果給手機車票發(fā)行系統(tǒng),產(chǎn)生的交易數(shù)據(jù)上傳到ACC的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中,進行數(shù)據(jù)校驗、解析入庫處理。

5 手機支付AFC系統(tǒng)方案

由于地鐵建設(shè)工期緊張,為保證在傳統(tǒng)支付方式的AFC系統(tǒng)順利開通的基礎(chǔ)上實現(xiàn)手機支付AFC系統(tǒng),必須繞開傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)的復(fù)雜性。本文在傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)復(fù)雜的專用網(wǎng)絡(luò)之外,利用移動互聯(lián)網(wǎng)旁路,優(yōu)化傳統(tǒng)支付方式的AFC系統(tǒng)層級結(jié)構(gòu),考慮數(shù)據(jù)集中、管理集中的思路構(gòu)建手機支付的AFC系統(tǒng)。

5.1 手機支付AFC系統(tǒng)的對接設(shè)計方案

手機支付系統(tǒng)設(shè)計主要考慮與ACC、移動運營商平臺以及第三方支付機構(gòu)的系統(tǒng)對接設(shè)計。手機支付AFC系統(tǒng)相關(guān)業(yè)務(wù)參與方之間的系統(tǒng)對接關(guān)系如圖1所示。

圖1 手機支付AFC系統(tǒng)各參與方對接方案

在ACC中,需單獨設(shè)立手機車票發(fā)行系統(tǒng),該系統(tǒng)與ACC相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)直接對接,具備同時支持手機車票批量預(yù)制發(fā)行和空中發(fā)卡的功能。手機車票發(fā)行系統(tǒng)需與ACC票務(wù)管理系統(tǒng)、手機車票專用KMS對接,獲取必要的訂單數(shù)據(jù)和密鑰數(shù)據(jù)。同時,配備批量預(yù)制手機票卡設(shè)備,用于批量發(fā)卡操作。

數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)作為手機APP后臺服務(wù)器的前置業(yè)務(wù)服務(wù)器,與ACC進行數(shù)據(jù)交換。為保證手機支付系統(tǒng)不對傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)造成過大的影響,將數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)作為一條虛擬線路的LC系統(tǒng)服務(wù)器,由ACC分配一個線路節(jié)點,這樣,ACC與數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換就可按照ACC-LC之間的交換協(xié)議進行,只需限定雙方的數(shù)據(jù)交換范圍即可。

手機支付APP后臺服務(wù)器作為業(yè)務(wù)交互平臺,需與ACC完成各類數(shù)據(jù)的交換、與第三方支付機構(gòu)完成支付和結(jié)算,同時與運營商提供的SE TSM (安全模塊可信服務(wù)管理)平臺完成安全模塊SE狀態(tài)通知,以及與SWP SIM卡完成APDU (應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元)指令流的通信功能,從而完成手機支付業(yè)務(wù)的整體流程。

各個系統(tǒng)參與方根據(jù)自身系統(tǒng)設(shè)計、實現(xiàn)的需要,設(shè)置相應(yīng)的系統(tǒng)對接方式。系統(tǒng)間只需保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院桶踩浴拥脑瓌t要保證不影響各自既有的實現(xiàn)方式。

5.2 手機支付AFC系統(tǒng)部署方案

(1) 手機票發(fā)行系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)均遵循ACC 統(tǒng)一的系統(tǒng)部署要求,實際的物理服務(wù)器部署在ACC 生產(chǎn)系統(tǒng)環(huán)境內(nèi);

(2) 手機車票發(fā)行系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)作為ACC 生產(chǎn)系統(tǒng)的一個組成部分,直接通過局域內(nèi)網(wǎng)的方式,與其他ACC 模塊進行數(shù)據(jù)交換;

(3) 在ACC 生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)部,可進行內(nèi)部局域網(wǎng)隔離,以保證對ACC 系統(tǒng)其他模塊的安全運行不造成影響;

(4) 手機車票發(fā)行系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)同樣需與手機支付APP移動平臺進行數(shù)據(jù)交換。為了保證交換的可靠性,需要在網(wǎng)絡(luò)的兩端增設(shè)網(wǎng)絡(luò)防火墻和防入侵檢測系統(tǒng)。同時,使用專網(wǎng)(虛擬私密網(wǎng))接入的方式,與ACC進行數(shù)據(jù)交換,進而保證數(shù)據(jù)交換效率以及可靠性。

6 手機支付AFC系統(tǒng)終端設(shè)備應(yīng)滿足的條件和支付流程

6.1 支付條件

(1) 內(nèi)置在手機中的支持NFC功能的SWP SIM卡需分配帶有密鑰保護的安全區(qū)域,包含AFC系統(tǒng)車票應(yīng)用所需要的密鑰數(shù)據(jù)和信息字段。手機支付采用基于對稱密鑰體系的電子錢包模式。

(2) 手機需要具備支持NFC功能,通過手機支付APP移動平臺配合SWP SIM卡添加儲值票充值,并能與讀寫器進行數(shù)據(jù)交互,刷手機進出站。

(3) TVM、AG的讀寫器應(yīng)安裝相應(yīng)的PSAM卡并能夠識別手機NFC車票應(yīng)用,通過NFC與手機進行通信。AFC設(shè)備通過調(diào)用讀寫器提供的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接口完成手機支付車票的業(yè)務(wù)處理。整個業(yè)務(wù)處理由讀寫器獨立完成。讀寫器完成業(yè)務(wù)處理后返回執(zhí)行狀態(tài)值和回傳參數(shù),AFC設(shè)備根據(jù)讀寫器返回的信息完成通行邏輯處理及行政業(yè)務(wù)處理。

6.2 支付流程

手機支付方式是乘客持手機在AG上按照進出站順序完成乘車的過程,其通過ACC和移動平臺運營商制定的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范實施。具體流程如下[4]:

(1) 乘客通過手機APP在線充值手機儲值卡車票,充值信息存入移動運營商平臺,并通過ACC手機車票管理系統(tǒng)上傳至ACC。

(2) 乘客使用手機在進站AG上讀寫信息后進站,交易信息寫入SWP SIM卡的電子錢包區(qū),且進站檢票信息由AG→SC→LC→ACC上傳。

(3) 乘客使用手機出站時,出站AG根據(jù)SWP SIM卡上的進站記錄,結(jié)合票價規(guī)則和預(yù)先指定的優(yōu)惠條件,計算乘車費用并扣費。同時,出站信息由出站AG→SC→LC→ACC上傳。

(4) 進、出站結(jié)束后,ACC將乘客進出站消費交易數(shù)據(jù)從后臺通過手機支付AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上傳至移動運營商平臺。

(5) 在結(jié)算日由ACC統(tǒng)計所有線路中使用手機刷卡進、出站的記錄,并統(tǒng)計所有的手機車票乘車費用。

(6) 在結(jié)算日,移動運營商平臺統(tǒng)計不同線路中所有手機刷卡進出站消費交易的記錄,并統(tǒng)計出所有手機號碼的乘車費用。

(7) ACC與移動運營商平臺進行對賬,無誤后,根據(jù)事先商定好的商業(yè)與結(jié)算規(guī)則,由移動運營商平臺通過銀行向軌道交通運營公司劃賬。

7 結(jié)語

隨著城市軌道交通線網(wǎng)的不斷發(fā)展壯大,票務(wù)的運營管理將成為關(guān)注的重點[5]。手機支付AFC系統(tǒng)通過使用專業(yè)的支付通道,為用戶提供安全的在線支付交易方式;通過手機刷卡進、出站,為乘客提供多樣化的乘車支付方式;且其不直接對既有的AFC系統(tǒng)造成影響,對推動軌道交通行業(yè)AFC系統(tǒng)支付方式的發(fā)展具有重要意義。

[1] 趙時旻.軌道交通自動售檢票系統(tǒng)[M].上海:同濟大學(xué)出版社,2007.

[2] 邱華瑞,張寧,徐文,等.城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)架構(gòu)體系研究[J].都市快軌交通,2014,27(2):74.

[3] 孫虹.手機支付在軌道交通自動售檢票系統(tǒng)實現(xiàn)的方案分析[J].天津建設(shè)科技,2015,25(1):68.

[4] 李道全.城市軌道交通AFC系統(tǒng)支付方式現(xiàn)狀及發(fā)展[J].都市快軌交通,2016,29(1):59.

[5] 袁東.票務(wù)處理流程內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)化讀寫器在地鐵自動售檢票系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].通信與廣播電視,2010(2):38.

Application of Mobile Payment in Urban Rail Transit AFC System

CHEN Qingyun, GU Yang

The design and application of mobile payment in AFC System of urban rail transit,including the design goal,function and docking scheme,system deployment,requirements of AFC terminal equipment, as well as the process of mobile payment are introduced.The construction of new AFC mobile payment system via mobile Internet technology will significantly improve the innovation of metro AFC system,reduce operation and maintenance costs and speed up internet+upgrade,play important role in stimulating the overall and innovative service level of rail transit industry in China.

urban rail transit; automatic fare collection (AFC) system; mobile payment

U293.22

10.16037/j.1007-869x.2017.04.030

2016-05-05)