摘 要：對(duì)目前國內(nèi)城軌所采用的NFC手機(jī)支付、二維碼過閘、生物識(shí)別、無感支付等各種新型支付方式的應(yīng)用探討分析后，指出未來城軌支付方式的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：NFC手機(jī)支付；二維碼；生物識(shí)別；無感支付

“十三五”期間，城軌交通進(jìn)入快速發(fā)展新時(shí)期，2017年中國城軌交通全年累計(jì)完成客運(yùn)量184.8億人次，比上年增長(zhǎng)23.9億人次，增幅為14.9%，充分突顯了城軌交通超大規(guī)模客流的集散效應(yīng)。近年來國內(nèi)城市軌道交通不斷探索和應(yīng)用移動(dòng)支付為主的新型支付方式，新型支付方式可以從減少單程票采購制作成本、減少車站售票設(shè)備配置數(shù)量、降低車站現(xiàn)金票款的繳交難度等方面全面降低運(yùn)營(yíng)成本，新型支付方式大致分為NFC手機(jī)支付、二維碼支付、生物識(shí)別技術(shù)和無感支付。新的支付方式主要采用虛擬票取代實(shí)體票，支持預(yù)充值方式和綁定賬戶后付費(fèi)方式，形式上表現(xiàn)為“無卡過閘，異步扣款”。新型支付方式不僅要把進(jìn)出站檢票時(shí)間控制在較短時(shí)間內(nèi)，還要兼顧交易安全性和系統(tǒng)安全性。

一、NFC手機(jī)支付

NFC手機(jī)支付是一種把手機(jī)變成虛擬卡的卡模擬技術(shù)，是一種近場(chǎng)高頻無線通信技術(shù)，允許設(shè)備間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)非接觸式數(shù)據(jù)交互，由非接射頻RFID技術(shù)演變而來。NFC設(shè)備靠近非接讀卡器后NFC設(shè)備進(jìn)入工作狀態(tài)，NFC設(shè)備與讀卡器根據(jù)APDU協(xié)議建立交互，讀卡器將敏感數(shù)據(jù)發(fā)給NFC設(shè)備的安全載體進(jìn)行處理，NFC設(shè)備將響應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)給讀卡器。

（一）電子現(xiàn)金方式

電子現(xiàn)金方式是根據(jù)PBOC3.0標(biāo)準(zhǔn)，把銀行卡數(shù)據(jù)寫入手機(jī)SIM卡或安全芯片SE，支持軌道交通復(fù)合消費(fèi)應(yīng)用，軌道交通擴(kuò)展應(yīng)用文件可記錄進(jìn)出站信息，需要預(yù)先從銀行主賬戶向電子現(xiàn)金圈存一定金額，乘客直接刷手機(jī)進(jìn)出站并完成脫機(jī)扣款，使用效果相當(dāng)于手機(jī)交通卡，目前上海、寧波都已實(shí)現(xiàn)這種方式。

（二）主機(jī)卡模擬HCE技術(shù)

HCE技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于它能夠解決NFC設(shè)備安全載體的硬件問題，安全載體是由軟件來實(shí)現(xiàn)的。HCE通過安卓操作系統(tǒng)服務(wù)實(shí)現(xiàn)的，可在系統(tǒng)后臺(tái)運(yùn)行不需要調(diào)出用戶界面就可刷手機(jī)進(jìn)出站。HCE可同通過臨時(shí)授權(quán)或臨時(shí)密鑰支持脫機(jī)交易，手機(jī)APP可通過過程文件記錄進(jìn)出站信息。廣州地鐵開通的地鐵云卡就是采用HCE技術(shù)。

（三）ODA信用消費(fèi)技術(shù)

乘客使用手機(jī)模擬銀行卡直接進(jìn)出站并延遲扣款，不需要聯(lián)機(jī)到后臺(tái)進(jìn)行賬戶認(rèn)證，根據(jù)進(jìn)出站交易配對(duì)結(jié)算票款。容易產(chǎn)生單邊交易，進(jìn)出站交易不匹配不能結(jié)算票款。通常采用車站級(jí)服務(wù)器或云端服務(wù)器控制用戶的進(jìn)出站狀態(tài)，需要對(duì)所有車站進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)改造，改造難度大、后臺(tái)壓力較大、票務(wù)優(yōu)惠策略邏輯處理難度較大。目前廣州地鐵和上海磁浮線都已開通ODA應(yīng)用。

（四）升級(jí)版ODA信用消費(fèi)技術(shù)

升級(jí)版ODA方式是對(duì)ODA信用消費(fèi)技術(shù)的優(yōu)化，在手機(jī)SE中開通自由讀寫區(qū)，建立記錄文件寫入開通記錄和交易記錄，主要可避免產(chǎn)生單邊交易不能配對(duì)進(jìn)出站記錄的問題。目前上海地鐵已完成相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究制定和技術(shù)儲(chǔ)備。

（五）四種技術(shù)分析

電子現(xiàn)金方式因與硬件安全載體捆綁，需要與移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商或手機(jī)廠商合作，開通手續(xù)較為繁瑣，用戶門檻和限定較多，不利于大面積推廣。HCE技術(shù)脫離了硬件安全載體，以軟件的方式解決了安全載體的問題，但認(rèn)證信息和密鑰信息存儲(chǔ)在NFC設(shè)備內(nèi)存中，容易被復(fù)制，對(duì)交易安全有一定影響。HCE技術(shù)只用于安卓系統(tǒng)，影響用戶的推廣。ODA信用消費(fèi)技術(shù)體現(xiàn)了“脫機(jī)刷卡，延遲聯(lián)機(jī)扣款”的特點(diǎn)，容易產(chǎn)生單邊交易不能結(jié)算票款。升級(jí)版ODA方案解決了進(jìn)出站記錄配對(duì)的問題，但I(xiàn)OS系統(tǒng)不能開通自由讀寫區(qū)，用戶群體受到限定。

二、二維碼支付

二維碼支付是指用戶使用第三方支付APP在售票設(shè)備上購票，或是用地鐵APP綁定銀聯(lián)或第三方支付賬戶在地鐵進(jìn)出站刷碼過閘。

（一）二維碼刷碼購兌票

乘客在手機(jī)端使用第三方支付展示二維碼，在云購票機(jī)上刷碼支付購買車票?；蚴怯脙镀倍S碼在售票設(shè)備上兌換車票，以實(shí)現(xiàn)線上購票線下兌票。這是一種線下（Offline）對(duì)線上（Online）的購票方式，手機(jī)端可離線，設(shè)備端必選在線，售票設(shè)備對(duì)二維碼聯(lián)機(jī)認(rèn)證后完成出票。這種技術(shù)在廣州、杭州等多個(gè)城市實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，上海地鐵云購票機(jī)也已在商業(yè)旅游景點(diǎn)站和交通樞紐站上線。

（二）二維碼掃碼購票

乘客在TVM設(shè)備上選擇車站信息后，TVM設(shè)備通過ACC向第三方支付平臺(tái)申請(qǐng)二維碼數(shù)據(jù)，并在屏幕上展示二維碼，乘客用第三方支付APP掃碼支付，第三方支付平臺(tái)通過ACC向TVM設(shè)備發(fā)送出票通知，TVM完成出票。ACC采集TVM設(shè)備上傳的交易數(shù)據(jù)，與第三方支付平臺(tái)結(jié)算票款。這種“主掃付”的方式相對(duì)于“被掃付”的方式，可減少硬件改動(dòng)，只需要軟件優(yōu)化就可實(shí)現(xiàn)主掃支付。目前掃碼購票已在上海地鐵部分站點(diǎn)試運(yùn)行。

（三）聚合碼掃碼購票

乘客在TVM設(shè)備上選擇站點(diǎn)信息后，TVM設(shè)備屏幕展示聚合的二維碼，乘客使用銀聯(lián)APP或第三方支付APP支付掃碼購票。TVM設(shè)備根據(jù)購票信息，向ACC申請(qǐng)聚合碼數(shù)據(jù)，并在屏幕上展示聚合碼。乘客用銀聯(lián)APP或第三方支付APP掃碼后，手機(jī)客戶端訪問后臺(tái)服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)APP信息，將交易送往對(duì)應(yīng)支付系統(tǒng)，支付完成后通知TVM設(shè)備出票。聚合碼掃碼購票只需要接入聚合碼支付平臺(tái)，目前這種方式已在上海地鐵部分站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

（四）二維碼過閘

手機(jī)二維碼刷碼過閘，按手機(jī)端和閘機(jī)端是否聯(lián)機(jī)，可分為脫機(jī)配對(duì)、聯(lián)機(jī)刷碼、聯(lián)機(jī)回寫和雙脫機(jī)回寫四種方式。

1.脫機(jī)配對(duì)

手機(jī)端聯(lián)機(jī)或脫機(jī)，閘機(jī)端處于脫機(jī)狀態(tài)，采用信用消費(fèi)方式，手機(jī)端生成二維碼，進(jìn)出站后二維碼不刷新進(jìn)出站狀態(tài)，后臺(tái)對(duì)進(jìn)出站交易配對(duì)。容易產(chǎn)生單邊交易，配對(duì)不成功，造成票款損失。西安、無錫、福州、南昌、大連、蘇州采用這種方式。

2.聯(lián)機(jī)刷碼

手機(jī)端聯(lián)機(jī)或脫機(jī)，閘機(jī)端需要聯(lián)網(wǎng)，乘客用手機(jī)二維碼刷碼進(jìn)出站，閘機(jī)聯(lián)機(jī)對(duì)后臺(tái)賬戶進(jìn)行認(rèn)證，二維碼不刷新進(jìn)出站狀態(tài)。聯(lián)機(jī)認(rèn)證對(duì)車站網(wǎng)絡(luò)要求高，交易速度較慢，影響通行能力，只適用于客流較少線路。目前北京、深圳、杭州、成都、寧波等城市采用聯(lián)機(jī)認(rèn)證的方式。

3.聯(lián)機(jī)回寫

手機(jī)端和閘機(jī)端都需要聯(lián)網(wǎng)，乘客用手機(jī)生成二維碼刷碼進(jìn)出站，閘機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)改寫二維碼進(jìn)出站狀態(tài)，對(duì)車站網(wǎng)絡(luò)要求較高，大客流通行對(duì)移動(dòng)基站不堪重負(fù)。該技術(shù)已在青島、南寧實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

4.雙脫機(jī)回寫

閘機(jī)端和手機(jī)端都無需聯(lián)網(wǎng)，閘機(jī)通過藍(lán)牙回寫技術(shù)，把進(jìn)出站信息寫入二維碼。雙脫機(jī)回寫方案采用脫機(jī)安全認(rèn)證技術(shù)，車站網(wǎng)絡(luò)沒有要求，整個(gè)進(jìn)出站時(shí)間控制在半秒以內(nèi)。支持地鐵復(fù)合消費(fèi)，解決“一碼多進(jìn)”、“一碼多出”的難點(diǎn)，避免產(chǎn)生單邊交易，是一種等同于刷卡的過閘方式。目前該技術(shù)已在上海地鐵全網(wǎng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，長(zhǎng)沙、武漢也采用這種方式。

（五）四種技術(shù)分析

二維碼刷碼購票的方式對(duì)設(shè)備硬件改動(dòng)較大，采用TVM設(shè)備與第三方支付系統(tǒng)直連模式，對(duì)車站網(wǎng)絡(luò)要求較高。二維碼掃碼購票可減少TVM設(shè)備硬件投入，只需通過軟件優(yōu)化就可實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)購票。云購票機(jī)和掃碼購票的方式，系統(tǒng)接入第三方支付系統(tǒng)調(diào)試的工作量較大，聚合碼掃碼購票的方式只需接入一家聚合碼支付平臺(tái)，地鐵只需與一家結(jié)算平臺(tái)結(jié)算票款?？傮w而言，云購票機(jī)、掃碼購票、聚合碼購票的方式，通過實(shí)體票進(jìn)出站，不能減少車站TVM設(shè)備的配置數(shù)量，不能降低單程票采購、制作、管理、流失的運(yùn)營(yíng)成本。

二維碼過閘方案中，脫機(jī)配對(duì)的方式，不能控制二維碼進(jìn)出站狀態(tài)，容易造成進(jìn)出站交易配對(duì)不成功。聯(lián)機(jī)刷碼的方式，進(jìn)出站時(shí)間較長(zhǎng)，不能適應(yīng)城軌大客流通行的特點(diǎn)。聯(lián)機(jī)回寫的方式，對(duì)車站網(wǎng)絡(luò)要求較高，必須保證網(wǎng)絡(luò)通信較好，否則無法進(jìn)出站。雙脫機(jī)回寫方案，采用脫機(jī)安全認(rèn)證技術(shù)，檢票速度不受網(wǎng)絡(luò)條件影響，安全性高、交易速度快、支持城軌階梯票價(jià)，把二維碼等于同于實(shí)體卡，降低票務(wù)處理難度。

三、生物識(shí)別技術(shù)

生物識(shí)別是指利用人體生理特征或行為特征，進(jìn)行身份鑒別的技術(shù)，包括掌靜脈識(shí)別、指紋識(shí)別、人臉識(shí)別、虹膜識(shí)別、聲紋識(shí)別等。生物識(shí)別技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，將成為城軌創(chuàng)新支付方式的重要推動(dòng)力。隨著人工智能技術(shù)的不斷成熟，生物識(shí)別的準(zhǔn)確率將大幅提高，生物識(shí)別技術(shù)將廣泛應(yīng)用于各種認(rèn)證和智能終端。生物識(shí)別技術(shù)不僅可以改善乘客的支付體驗(yàn)，還可提高城軌的安防水平。

生物特征是人體所固有的不可復(fù)制的唯一性，不易丟失、復(fù)制、盜用，具有高安全性。生物識(shí)別系統(tǒng)對(duì)生物進(jìn)行取樣，提取唯一特征，將該特征數(shù)字化并組合成特征模板。交互認(rèn)證時(shí)，識(shí)別系統(tǒng)再次獲取生物特征，與特征模板進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)匹配結(jié)果鑒別身份。其中，因生物特征穩(wěn)定性高，人臉識(shí)別、掌靜脈識(shí)別、虹膜識(shí)別將表現(xiàn)出極大優(yōu)勢(shì)。

上海地鐵正在研究刷臉過閘的應(yīng)用，乘客開通時(shí)需提供人臉圖像，并在手機(jī)APP上完成實(shí)名認(rèn)證和代扣簽約。后臺(tái)向公安系統(tǒng)驗(yàn)證身份信息，并將人臉信息保存在云服務(wù)器上。云服務(wù)器將人臉信息、手機(jī)APP賬戶號(hào)、身份證號(hào)等信息下發(fā)到指定站點(diǎn)。車站需設(shè)置一臺(tái)人臉識(shí)別前端服務(wù)器，過閘前乘客需確認(rèn)手機(jī)APP在前臺(tái)運(yùn)行，閘機(jī)與手機(jī)建立藍(lán)牙連接獲取用戶ID，乘客接近閘機(jī)掃臉，閘機(jī)提取人臉特征并將人臉數(shù)據(jù)和用戶賬戶號(hào)上送到前端服務(wù)器，前端服務(wù)將交易記錄上送到ACC，ACC通過云端將進(jìn)出站信息回寫到手機(jī)APP中，并上送交易記錄結(jié)算票款。該方案中，需用到手機(jī)APP作為電子標(biāo)簽，且使用人數(shù)受到限定，上海地鐵正對(duì)掃臉過閘方案進(jìn)行優(yōu)化。

上海APM線特殊人群專用通道已應(yīng)用掌靜脈識(shí)別技術(shù)，通過掌靜脈識(shí)別特殊人群，方便特類人群乘坐地鐵外，降低了冒用證件的票務(wù)處理難度。今后，上海地鐵漢中路、諸光路等智慧車站還將實(shí)現(xiàn)特類人群使用掌靜脈識(shí)別乘地鐵。上海地鐵未來還將探索生物識(shí)別技術(shù)，利用生物特征作為虛擬車票的過閘研究。

四、無感支付

無感支付，又可理解為不刷卡支付，在停車場(chǎng)、高速公路收費(fèi)、無人超市等領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。用戶在手機(jī)APP中將車牌號(hào)與銀行卡綁定，通過對(duì)車牌自動(dòng)識(shí)別，從綁定的銀行卡賬戶上自動(dòng)扣除費(fèi)用，促進(jìn)了“智慧出行”的發(fā)展。

在城軌交通領(lǐng)域，今后可探索利用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)“無刷卡過閘”這一無感支付方式。乘客接近閘機(jī)時(shí)，閘機(jī)與手機(jī)建立藍(lán)牙連接，自動(dòng)識(shí)別賬戶號(hào)、復(fù)合消費(fèi)文件及安全認(rèn)證等信息，將地鐵消費(fèi)信息通過藍(lán)牙通信寫入手機(jī)APP中，并從手機(jī)APP綁定的銀行卡賬戶或第三方支付賬戶中自動(dòng)扣除費(fèi)用。

五、今后發(fā)展趨勢(shì)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日新月異為城軌票務(wù)云支付的改革創(chuàng)新發(fā)展提供廣闊平臺(tái)，使用電子虛擬票取代實(shí)體票已成為業(yè)內(nèi)共識(shí)，也是城軌票務(wù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

（1）NFC手機(jī)支付今后將主要采用卡模擬技術(shù)，具體形式為使用“手機(jī)PAY-升級(jí)版ODA”方案或者“手機(jī)APP-HCE技術(shù)-token授信”方案，綁定銀行卡并加載城軌行業(yè)應(yīng)用信息，進(jìn)出站脫機(jī)支付。NFC手機(jī)支付可完善銀行卡在城軌的受理環(huán)境，避免銀行卡換卡、電子現(xiàn)金在特定設(shè)備上圈存余額等問題。

（2）二維碼支付對(duì)手機(jī)沒有硬件要求，只要是智能手機(jī)都支持二維碼支付。二維碼過閘支付將不斷適應(yīng)城軌客流密度高、快速通行的特征，帶回寫功能的脫機(jī)二維碼更符合城軌運(yùn)營(yíng)實(shí)際需求。二維碼支付系統(tǒng)建設(shè)一要注重標(biāo)準(zhǔn)化，二要與其它交通行業(yè)互聯(lián)互通。APP專用文件和藍(lán)牙回寫技術(shù)結(jié)合使用，可實(shí)現(xiàn)交通部二維碼在城軌應(yīng)用。過閘信息存儲(chǔ)在APP專用文件內(nèi)，閘機(jī)通過藍(lán)牙讀寫專用文件計(jì)算票價(jià)，解決后臺(tái)匹配交易、負(fù)荷大的缺點(diǎn)。脫機(jī)二維碼在上海有大規(guī)模運(yùn)營(yíng)的成熟經(jīng)驗(yàn)，總體效果平穩(wěn)可靠。二維碼支付體系標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，有利于推動(dòng)跨行業(yè)、跨區(qū)域的互聯(lián)互通。

（3）NFC手機(jī)支付和二維碼支付都屬于移動(dòng)支付，生物識(shí)別和無感支付不需要用到手機(jī)直接支付，具有廣闊應(yīng)用前景?，F(xiàn)階段單一的生物識(shí)別很難滿足城軌快速支付的要求，上海城軌的人臉識(shí)別只是在車站門禁系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，生物識(shí)別和電子標(biāo)簽相融合的多重識(shí)別識(shí)別技術(shù)將成為今后發(fā)展方向。無感支付未來將利用手機(jī)APP把虛擬賬戶關(guān)聯(lián)實(shí)體賬戶，自動(dòng)識(shí)別用戶ID，并在關(guān)聯(lián)的實(shí)體賬戶中自動(dòng)扣除費(fèi)用。

國內(nèi)很多城軌都在圍繞互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加緊前瞻性布局，爭(zhēng)相進(jìn)入人工智能和云支付的新時(shí)代，準(zhǔn)確把握新型支付方式發(fā)展趨勢(shì)，有助于城軌票務(wù)系統(tǒng)建設(shè)科學(xué)統(tǒng)籌與頂層設(shè)計(jì)，整體提高城軌智能化水平和信息化建設(shè)水平。

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[3]李鵬飛，淡美俊，姚宇顫.生物識(shí)別技術(shù)綜述.電子制作，2018，10.

作者簡(jiǎn)介：龔迥（1982-），男，漢族，浙江杭州人，工程碩士，中級(jí)職稱，研究方向：軌道交通AFC系統(tǒng)支付新技術(shù)。