“互联网+”自动售检票系统变化及应用

2018-02-25陈宇甘灿黄曼全罗玉萍

铁路技术创新 2018年6期

■ 陈宇甘灿黄曼全罗玉萍

根据我国2017年金融行业相关报道：第三方支付市场规模已达154万亿元，城市轨道交通自动售检票（AFC）系统增加移动支付功能势在必行。为了应对互联网移动支付所带来的功能改变，在此重点讨论传统AFC系统引入互联网设备后的各项变化，以及新增设备在车站的安装位置布局等问题。

1 AFC系统架构变化

1.1 传统AFC系统架构

传统AFC系统是基于计算机技术（大型数据库和网络技术等）、现代通信技术、自动控制技术、非接触式射频IC卡技术、机电一体化技术、模式识别技术、传感技术、精密机械技术等多项技术于一体的城市轨道交通收费系统。AFC系统的使用实现了乘客车票的自动发售、检票等，还可实现票款的计费、收取、统计的全过程自动化，减少票务管理人员，提高地铁系统的运行效率和效益。AFC系统也是金融领域的小额消费系统。

传统AFC系统架构按照全封闭的运行方式，以计程收费模式为基础，采用非接触式IC卡为车票介质的组成原则，并根据各层次设备和子系统的功能、管理职能和所处位置划分为5层（见图1）。各层次实现的功能和要求如下：

图1 传统AFC系统架构

第1层：清分系统（ACC），主要功能是统一城市轨道交通AFC系统内部的各种运行参数、收集城市轨道交通AFC系统产生的交易和审计数据并进行数据清分和对账，同时负责连接城市轨道交通AFC系统和城市一卡通清分系统。

第2层：线路中央计算机系统（LC），主要功能是收集本线路AFC系统产生的交易和审计数据，并将此数据传送给ACC，并与其进行对账。

第3层：车站计算机系统（SC），主要功能是对第4层车站终端设备进行状态监控，以及收集终端设备的交易和审计数据。

第4层：车站终端设备，是直接为乘客提供售、检票服务的设备，能够独立工作——孤岛运行，与上层系统进行数据交互，具有一定的数据存储能力。车站终端设备主要包括：售票类设备——半自动售票机（BOM）和自动售票机（TVM）；检票类设备——自动检票机（闸机）和便携式验检票机等；其他设备——车票编码分拣机、车票清单机、自动充值机、自动验票机等。

第5层：车票，是乘客所持的车费支付媒介，传统车票介质采用非接触式IC卡，主要票种为单程票和储值票2种[1-3]。

1.2 互联网+AFC系统架构

互联网+时代的AFC系统是基于计算机技术（数据库和云）、互联网+、二维码、人工智能、加密技术、通信技术、自动控制技术、非接触式射频IC卡技术、机电一体化技术、模式识别技术、传感技术、精密机械技术等多项高新技术于一体的城市轨道交通收费系统。

传统AFC系统引入互联网+概念后，系统架构发生极大改变，从层次划分到设备功能与种类，再到车票种类都有相应变化。互联网+AFC系统架构（见图2）仍采用5层结构，主要是因为5层结构更具有典型性和代表性。

5层结构的上面3层都是计算机中心，由于互联网+的引入和云技术的不断普及，改变了传统AFC系统的封闭模式，但互联网侧业务仅是采取外接/外挂/插件等形式纳入传统AFC系统。就目前我国AFC系统云架构应用情况看，真正的云AFC系统中心还在建设阶段，达到上线开通运营还需要2～3年的时间。以下重点讨论终端设备和车票的变化。

2 AFC系统设备变化

在新建AFC系统中，应增加TVM、BOM和闸机的互联网功能，并且在设备方面还需增加新类型（见表1），具体调整如下：

（1）TVM增加移动支付购票和兑票功能[4]。

（2）闸机增加移动终端设备，即“刷手机”过闸功能。

（3）半自动售票机增加移动支付功能。购/换票功能和“刷手机”过闸功能建议使用二维码为媒介（车票）方式实现。

（4）增加新设备类型。对比传统AFC设备，还应增加一类新型设备：自助票务处理机（STM）。STM的功能是针对互联网车票实现补票、修复、充值等乘客全自助操作；针对传统车票实现补票、充值等乘客全自助操作；不收取乘客的实物现金，现金业务可通过售票员的BOM操作进而半自助实现。STM借力互联网移动支付完成自助票务处理，理论上可替代售票员80%以上的人工操作，大大减轻售票员工作量，从而减少客运人员每公里配置人数，为运营企业减负[5]。

图2 互联网+AFC系统架构

表1 AFC系统新增互联网设备的功能

（5）STM的布置。由于地铁车站空间有限，特别是为AFC系统预留的位置和面积也比较固定，增加新型设备STM后，必须考虑其在地铁车站站厅布置问题。传统AFC设备并不具有移动支付功能，互联网移动支付功能在地铁AFC领域必然是一个逐渐增加的过程。互联网功能正在不断融合进入AFC领域，逐渐成为AFC系统必不可少的组成部分。目前正处于过渡期，因此STM应当逐步增加。

STM应布置在付费区和非付费区2个区域，尽可能做到每组闸机附近布置1台STM，原则上不能影响乘客客流走向，不能影响乘客进出闸机，同时还要方便乘客使用。布置原则为：并排、退让、不远，“并排”原则即与闸机保持一排，无法一排时可以“退让”到不影响乘客进出的位置，退让的距离不能离闸机组太远，需方便乘客使用。具体位置见图3中黄色圆圈区域。

3 车票种类变化

传统AFC系统以非接触式IC卡为车票媒介，主要票种为储值票和单程票。增加互联网功能后，车票类型发生变化，需新增蓝牙、近场通信（NFC）、二维码等车票。

（1）AFC系统传统车票采用非接触式IC卡技术，该技术属于无线射频识别技术（RFID），也称为非接触卡。RFID原理为：由读写器发射一特定频率的无线电波能量给RFID卡，驱动卡电路将内部的代码送出，此时读写器便可以接收此代码，也就是读写器与卡之间进行通信。RFID读写器根据频率可以分为125 kHz、13．56 MHz、900 MHz、2．4 GHz等频段。AFC系统采用的读写器频段多为13．56 MHz。

图3 STM在地铁车站布置示意图

（2）蓝牙是一种无线通信技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换，频段为2 400～2 483．5 MHz，是目前应用最为广泛的技术之一。我国轨道交通AFC系统中有采用蓝牙技术直接作为车票的案例，也有采用二维码车票+蓝牙回写技术的案例。

（3）NFC是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输，在13．56 MHz频率运行于20 cm距离内。该技术由RFID演变而来，利用移动终端（如手机等）实现数据传输。

NFC技术应用在世界范围内受到了广泛关注，国内外电信运营商、手机厂商等纷纷开展应用试点，一些国际性协会组织也积极进行标准化工作。其结果却导致NFC技术被多个层面设置壁垒，无法大规模推广应用。从技术实现上看，NFC应该是互联网+时代AFC领域的最好技术支撑体系。银联云闪付绑定APPLE PAY、SUMSUNG PAY、HUAWEI PAY、小米PAY都是采用NFC技术。我国轨道交通AFC系统中也有采用NFC技术作为车票应用的案例，但总体较少。

RFID、NFC和蓝牙在技术原理上都是基于无线通信技术，主要区别是频率不同。蓝牙只有协议体系，RFID和NFC具有协议体系和专有技术（软件和硬件）。三者都有对应的加密技术支撑，如软件（逻辑）加密、硬件（物理）加密等。

（4）二维码是按一定规律在平面分布的黑白相间的几何图形，在代码编制上利用“0”“1”比特流的概念，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理，不同码制有其特定的字符集，每个字符占有一定宽度，具有一定的校验功能等。在我国随着智能手机的普及、第三方支付的兴起，二维码逐渐成为一种主流消费形式。

根据移动支付市场动态，选用二维码为媒介（车票）实现移动支付功能已非常成熟，但在乘客检票过闸场景中却存在破坏AFC系统封闭性、增加病毒或不良网站攻击的可能性、二维码遭他人冒用、网络离线后无法读取等问题。这些问题经过多轮研讨和现场实践后，已形成解决方案。首先，控制好二维码的发放与核销过程，能够解决破坏系统封闭性、病毒或不良网站攻击等问题；其次，增加动态二维码能够基本解决他人冒用问题；再次，增加二维码加密功能，可解决离线异步读取而提升过闸效率。

AFC系统可采用加密二维码车票实现换票或过闸计费。2018年二维码在AFC行业得到普遍认可，并大面积采用，目前我国已有多个城市AFC系统采用二维码过闸方案。

从当前行业动态看，传统AFC系统与互联网技术相结合，主要集中在采用二维码技术方面，即二维码车票的广泛应用。2018年我国已有十几个城市的轨道交通成功开通上线使用二维码车票（换票或过闸）或已完成招标及合同签订等。同时，为了与其他第三方移动支付习惯保持一致，使用二维码作为AFC系统的车票也是顺应市场发展的行为。就目前技术发展速度看，使用二维码进行AFC系统移动支付不是终点，而是探索新型支付手段的起点。