基于小额免密免签的城市轨道交通购票设备

许海峰 王大彬

（昆明地铁运营有限公司，650021，昆明∥第一作者，工程师）

自动售检票（AFC）系统是实现城市轨道交通售票、检票、计费、收费、统计、清分、管理等全过程的自动化系统，是城市轨道交通运营收益管理的重要手段［1］。该系统自下而上由车票、车站终端设备（SLE）、车站计算机（SC）、线路中央计算机（LCC）和清分中心（ACC）等组成［2］。其中，自动售票机（TVM）作为SLE的重要组成部分，承担着售卖单程票的工作。由于TVM需要乘客使用现金作为单程票票款的支付手段，故配置了昂贵的纸币/硬币模块［4］；另外，乘客使用现金在TVM上购买单程票，导致购票效率较低，极大地影响了乘客的购票体验。同时，TVM发售单程票时，纸币/硬币模块接收乘客投入的大量现金并为乘客找零，使得该模块造成的磨损较大，设备故障率较高，故需投入大量的备品备件及人力对TVM进行维修保养。此外，在TVM日常运营过程中，轨道交通票务人员需花费大量人力从事零钞兑换、加币、补币和清币等票务管理工作。综上所述，目前TVM的日常运营及维护成本较高，乘客购票体验亦较差。因此，如何减少TVM的采购成本、运营维护成本以及减少乘客的购票时间，已成为城市轨道交通AFC系统中的一个研究热点。

针对上述问题，目前最常见的解决方案为：TVM的纸币模块采用纸币循环找零模块［5］，即将该模块接收到的零钞用于为乘客购票找零，从而减少了零钞的使用量，继而减少零钞兑换、TVM补币和加币工作，达到降低TVM运营成本的目的。但纸币循环找零模块不仅需接收乘客投入的纸币，还需为乘客找零，使得在日常的运行过程中，该模块的工作强度非常大，导致设备部件磨损和损坏比非纸币循环找零模块更严重，继而增加了设备维护成本。故该方案仅能在一定程度上减少TVM的运营成本，但增加了TVM的维护成本。另外，近期AFC系统设备厂家已研发出二维码取票的车站终端设备。采用该设备购票的思路为：首先乘客需在线上应用平台完成单程票票款的支付并获得二维码凭证，接着乘客可持该凭证到二维码取票设备上取票。与TVM相比，该设备不使用现金作为支付手段，故而不需安装纸币/硬币模块，减少了自动售票设备采购费用；另一方面，乘客通过该设备进行购票，能有效地减少TVM的使用频次，从而能降低TVM的运营及维护成本。但二维码可进行复制和复印，安全性较低；同时乘客需先在线上完成支付获取二维码后，才能在设备上进行取票操作，过程较繁琐，乘客购票体验较差，严重制约该类设备的推广。但是，非现金的购票方案将会使AFC系统建设中自动售票设备采购费用降低，且随着使用非现金方式购买单程票乘客的增加，TVM的售票压力将会降低，TVM的运营及维护成本亦会随之降低。

因此，提高非现金支付渠道的安全性以及简化乘客的购票流程亟待解决。针对此类问题，本文提出了基于小额免密免签的城市轨道交通购票设备：通过在AFC系统中接入一种电子支付售票机（eTVM），利用金融IC（集成电路）卡的小额免密免签业务完成票款的支付。

1 小额免密免签的城市轨道交通购票设备

1.1 方案思路

金融IC卡具备一卡多用、安全保密性好的特点，同时兼具安全的小额免密免签的快捷支付业务。利用该快捷支付业务可替代现金完成票款的支付工作。小额免密免签即银联卡闪付联机小额快速支付服务。当持卡人使用带有“闪付”标识的金融IC卡在指定商户进行一定金额（国内通常为300元人民币及以下）的交易时，只需将金融IC卡靠近销售终端（POS）的“闪付”感应区，一挥即可完成支付。在支付过程中，持卡人无需输入密码、无需签名。金融IC卡在完成票款支付后，告知轨道交通发售单程票模块支付已完成，接着发售单程票模块向乘客发售单程票，即可完成非现金购买单程票的工作。

此外，随着银联大力推广金融IC卡，乘客将普遍持有金融IC卡，为金融IC卡在城市轨道交通的支付应用打下了坚实的用户基础。

1.2 方案实现

通过在城市轨道交通AFC系统中接入具有银联“闪付”的POS及eTVM，即可向乘客提供一种非现金购买单程票的途径。非现金购买单程票的设备架构如图1所示。

图1的架构中，eTVM主要由支持银联“闪付”的POS、单程票发卡模块、工控机以及票款选定模块等部件组成。POS通过专线APN（接入点名称）与银联清算系统连接，完成金融IC卡小额免密免签的快捷支付业务。当持卡人持金融IC卡在eTVM的POS的感应区一挥时，POS将会扣除乘客购买单程票的票款；并在扣费成功后，向银联清算系统及eTVM单程票的发卡模块发送扣费成功的信息，同时向ACC发送金融IC卡扣费金额信息。eTVM单程票发卡模块接收到扣费成功的信息后，向乘客发售单程票，并将发售的单程票信息依次通过SC、LCC发送给ACC。其中，单程票包涵单程票卡号及其对应的票价等信息，ACC通过网络专线与银联清算系统连接。该链路用于将ACC记录的金融IC卡扣费金额统计数，与银联清算系统记录的金融IC小额免密免签下账金额统计数进行对账使用。

图1非现金购买单程票设备架构

另外，为提高系统网络的健壮性，当POS与银联清算系统之间的专线APN出现通信故障时，POS可以依次通过与工控机的链路、eTVM与ACC之间的AFC网络，以及ACC与银联清算系统之间的网络专线，建立通信链路。同时，为保证AFC系统的安全，除POS与银联清算系统之间采用专线APN进行连接通信外，工控机使用AFC系统内网网络地址负责eTVM在AFC系统内的数据交互，与使用专网APN私有地址的POS不进行网络互连，二者之间的数据交互通过应用程序实现，从而有效地保证了AFC系统的安全。

1.3 主要业务流程

1.3.1 购票业务

小额免密免签购票业务流程如下：①S11：乘客在eTVM上，通过票款选定模块，选定购买单程票的票价、目的站点及购票张数，即确定此次购票的总票款；②S12：乘客将金融IC卡靠近eTVM的“闪付”感应区，POS寻到金融IC卡后，按照小额免密免签业务流程对金融IC卡进行扣款操作；③S13：判断扣费操作是否成功，“是”则执行步骤S14，“否”则执行步骤S15；④S14：eTVM单程票发卡模块向乘客发售购买的单程票；⑤S15：结束购票流程，并退出。

1.3.2 对账业务

小额免密免签对账业务流程如下：①S21：eTVM按照小额免密免签业务流程对乘客金融IC卡完成扣费操作后，将扣费成功信息发送给银联清算系统和eTVM单程票发卡模块，同时将金融IC卡扣费金额信息发送给ACC；②S22：eTVM单程票发卡模块将发售单程票的信息依次通过SC、LCC发送给ACC，单程票的信息包括单程票卡号及其对应的票价等信息；③S23：ACC将eTVM发售单程票票价的统计数与金融IC卡扣费金额的统计数进行对账，达到AFC系统内部对账的目的；④S24：ACC将金融IC卡扣费金额的统计数与银联清算系统记录的金融IC卡下账金额的统计数进行对账，达到AFC系统外部对账的目的。

2 系统性能分析

非现金购票与传统AFC系统中的TVM现金购票方式相比，具有以下优点：

（1）降低了自动售票设备采购费用。基于小额免密免签的城市轨道交通购票设备采用了eTVM作为售卖单程票设备，与TVM相比，eTVM采用支持银联“闪付”的POS完成单程票票款的收取，不用配置昂贵的纸币/硬币模块。经估算，eTVM的采购费用为TVM采购费用的50%～60%。在AFC系统中，使用eTVM替代部分TVM完成售卖单程票的工作，从而降低AFC系统中自动售票设备的采购成本。

（2）加快了购票速度。随着金融IC卡的普及，乘客普遍持有金融IC卡，乘客在购票时，只需将金融IC卡靠近eTVM内部POS的“闪付”感应区，一挥即可完成票款的支付，其支付速度远高于现金支付。以昆明地铁AFC系统中采用纸币循环找零模块的TVM为例，乘客采用现金完成票款支付的时间一般为10 s左右，而利用小额免密免签完成票款支付的时间小于5 s。故eTVM购票速度较TVM快，有效地减少了用户的购票时间。

（3）降低了自动售票设备维护成本。根据实际城市轨道交通运营统计数据分析可知，目前TVM中的纸币/硬币模块的故障占了SLE设备模块故障的50%以上，故需大量的维修人员投入到纸币/硬币模块的维修工作中。另外，为保证纸币/硬币模块的正常使用，需对模块内的部件进行更换，其1年的备品备件费用占到了纸币/硬币模块采购费用的10%～15%。而采用无纸币/硬币模块的eTVM设备，将减少自动售票设备的维护成本。

（4）降低了设备运营成本。在基于小额免密免签的城市轨道交通购票设备中，乘客使用非现金完成支付，使票务人员不必花费大量人力从事零钞兑换和TVM加币、补币以及清币等票务管理工作，从而减少了发售单程票设备的运营成本。

综上所述，基于小额免密免签的城市轨道交通购票设备与采用现金购票的相比，其在购票速度、自动售票设备采购费用以及设备的维护运营成本等方面均具备较强优势。

3 结语

为降低AFC系统的建设成本和TVM的运营维护成本，节省乘客的购票时间，提出了基于小额免密免签的城市轨道交通购票设备。在该设备中，乘客只需使用金融IC卡即可在eTVM上通过非现金支付方式完成购买单程票工作；同时eTVM无需配置纸币/硬币模块，故而达到了降低AFC系统的建设成本和TVM的运营维护成本以及提高乘客购票体验的目的。但该设备目前仅接受金融IC卡的非现金支付，支付手段单一。因而，今后应继续完善本设备，使其能支持更多非现金支付方式，从而节省乘客的购票时间。

［1］ 邓先平，陈凤敏.我国城市轨道交通AFC系统的现状及发展［J］.都市快轨交通，2005，18（3）：18.

［2］ 丘华瑞，张宁，徐文，等.城轨交通自动售检票系统架构体系研究［J］.都市快轨交通，2014，27（2）：86.

［3］ 陈鹏辉.城市轨道交通自动售检票系统的现状与发展趋势［J］.城市轨道交通研究，2009（5）：10.

［4］ 宋文婷.地铁自动售票机纸币接收模块使用现状的研究与分析［J］.信息通信，2015（7）：262.

［5］ 范巍.纸币循环找零技术在自动售检票系统中的应用［J］.城市轨道交通研究，2015（2）：119.