手机支付在轨道交通自动售检票系统实现的方案分析

2015-12-05孙虹

天津建设科技 2015年1期

□文/孙虹

□文/孙虹

文章分析了自动售检票系统常用票卡，比较手机支付三种主要模式RF-SIM、SIMPASS和NFC，得出NFC技术与轨道交通读写器频率一致，适应性最强。根据既有线读写器情况和改造大小介绍三种手机支付（NFC）方案，地铁可根据各自读写器情况和接受改造程度的不同，选择不同的手机支付方案。

自动售检票系统；手机支付；NFC；轨道交通

1　自动售检票系统

自动售检票系统（AFC，Auto Fare Collection sys-tem）是基于计算机、通信、自动控制等技术实现购票、检票、计费、收费、设备状态监控、统计、财务结算、客流数据统计分析等功能的自动化系统[1]，包括线路中心计算机系统（LC）、车站计算机系统（SC）、培训测试中心、票务中心（TC）、维修中心（MC）、车站终端设备（SLE）、票卡、网络、电源和接地等。车站终端设备（SLE）包括自动售票机（TVM）、自动检票机（AG）、半自动售票机（BOM）、自动查询机（EQM）和便携式验/检票机（PCA）等。

2　自动售检票系统常用票卡分析

自动售检票系统应用的票卡从功能上分主要包括一票通和一卡通。一票通包括单程票、出站票、纪念票、福利票、测试票、员工票等。一卡通指的是城市一卡通。

自动售检票系统应用的票卡从介质上分主要包括UL卡、M1卡和CPU卡。

UL卡是非加密存储卡，有数据存储区，没有数据计算能力，对卡上数据的读取不能进行控制，安全性较低。

M1卡是逻辑加密卡，内置硬件加密逻辑电路，通过校验密码（KEYA、KEYB）的方式对存储区数据的存取进行安全控制，密钥固定，有一定的安全性，但无法防止恶意攻击。

CPU卡也叫智能卡，与上述两种卡片最大的区别是具有微处理器芯片以及片上操作系统COS。因此，CPU卡不仅具有存储数据的空间，还有数据计算的能力，能执行命令和保护数据，能实现一用一密钥，安全性很高。

由于单程票等属回收性质的票卡，存储数据量较小，应用环境较安全，不易发生复制卡片等恶意事件，目前各城市单程票等主要使用成本较低的UL卡。城市一卡通等储值票由于不予回收，安全性要求较高，存储数据量较大，各城市主要使用M1卡或CPU卡。

3　手机支付

3.1概述

近年来，随着手机支付技术越来越成熟，手机支付的便捷性越来越被人们认可，手机成为一种新的票卡介质。利用手机或手机内的SIM卡，模拟成轨道交通既有的传统储值卡或金融卡，手机支付成为在地铁乘车甚至周边商圈的一种支付新手段。

3.2模式比较

手机支付发展至今，主要有3种技术[2]，见表1。

表1　手机支付3种技术对比

通过表1可知，NFC技术和轨道交通读写器频率一致，适应性最强，在实际应用中用户更容易接受，因此，NFC技术已经开始成为手机支付的主流技术。

3.3NFC技术

NFC(Near Field Communication)近场通信技术，是一种短距高频的无线电技术，在13.56MHz频率运行于20 cm距离内。由于NFC采取了独特的信号衰减技术，具有距离近、带宽高、能耗低、安全性较高等特点。

NFC手机集成了NFC模块，可以实现乘客持手机轻轻一刷，无须输入密码，即刻完成进出站交易。NFC手机有3种应用模式，分别是卡模式、NFC模式或者点对点模式、读卡器模式。将NFC手机设置为卡模式，通过下载APP软件，就可以模拟地铁储值卡。以前人们出门需要携带乘车卡、手机，现在只需要携带一款NFC手机，就能满足出行的需求。

4　手机支付(NFC)的实现方案

由于轨道交通自动售检票系统是一个线网化运行的、成熟的系统，手机支付这种新兴外来的技术如果想成功地在自动售检票系统应用，必须要与自动售检票系统检票机内的读写器相适应。手机支付的不同方案，对读写器的要求不同。

方案一NFC手机模拟地铁储值票M1卡，在地铁或运营商网点发卡或充值，不能用手机查询交易记录和余额。这种方案对地铁读写器要求最低，地铁既有的读写器就可以实现手机支付。只要NFC手机按照地铁技术规范设置票卡结构，对读写器而言，NFC手机和普通的M1储值卡就没有任何区别。因此，地铁读写器不需做任何改造。

由于NFC手机在地铁或运营商网点充值，地铁只和运营商有合作关系，需和运营商进行商务谈判，协商发卡方、沉淀资金和手续费等问题。

NFC手机模拟的是M1卡，由于M1卡加密算法是保密的，因此，手机APP无法模拟M1卡加密算法，也就无法读取卡片的交易记录和余额。与传统地铁储值票相比，本方案带来的便利性是乘客可以少带一张地铁卡，只需携带手机出门。

方案二NFC手机模拟地铁储值票CPU卡，在地铁或运营商网点发卡或充值，能用手机查询交易记录。相比方案一能体现NFC手机票的优越性，实现了票卡的可视性，乘客可以随时在手机上查询票卡的余额和交易明细。但是，这种方案对地铁读写器的要求也相对较高，要求读写器能读写CPU票卡。目前既有地铁线路，除非特殊要求，原来一般是不能处理CPU卡的，只能处理Ultralight卡和M1卡，所以需要对读写器软件进行升级，使其能处理CPU卡。此外，对整个AFC系统，如SC、LC、ACC软件也要做相应的调整，但不涉及硬件的改动。

方案三NFC手机模拟地铁储值票CPU卡，能在线空中发卡、充值，能用手机查询交易记录。这种方案是最彻底的NFC手机支付方案，能完全体现NFC手机支付的优越性，既实现了票卡的可视性，乘客可以随时在手机上查询票卡的余额和交易明细，又可以通过下载APP，实现空中发卡和充值，而不需要去营业点办理。如果使用这种方案，乘客接受NFC手机支付的意愿更大，实施更容易推动，但对地铁读写器的要求也最高。

空中充值是指将银行卡的电子现金向手机票圈存，因此涉及银行等金融机构，要求地铁读写器满足中国人民银行于2013年2月颁布的PBO C3.0标准且通过中国人民银行授权的银行卡检测中心的相关认证。PBO C3.0标准对分段分时领域计费（地铁）的复合应用消费交易流程进行了详细规定；PBO C3.0标准要求的非对称加密算法更加复杂，如果不提高读写器的运算能力，乘客的通行速度将会很慢，不能被地铁所接受。因此，PBO C3.0标准不仅对地铁读写器软件有详细要求，对读写器的硬件（如计算能力等）也提出了更高的要求。

因此，由于地铁网络化运营、无障碍换乘的特点，要实现本方案，地铁既有线的读写器需更换为符合PBO C3.0标准的读写器，地铁新线招标时需明确要求读写器符合PBO C3.0标准且通过银行卡检测中心的相关认证。