“互联网+”模式二维码支付在轨道交通AFC系统的支付应用研究

摘要：本文分析了城市轨道交通票务支付业务使用票卡所造成的问题，指出了地铁票务推进虚拟支付研究应用的必然性，并结合互联网支付技术提出了一种二维码扫码乘地铁的虚拟检票方式。本文介绍了二维码扫码检票实现过程中二维码数据结构、交易方式、复合消费文件、通信方式、读写设备扫描头安装位置等具体技术环节，通过这项研究由原来的实体票卡直接过渡到虚拟账户支付，跨越了“虚拟票卡”、“虚拟货币”这些阶段，乘客使用手机就可直接进出站。二维码扫码过闸运用到客运服务中，提高了运营效率，改善了城市窗口服务形象，加快了城市轨道交通队针对互联网技术探索应用的步伐。

关键词：轨道交通；二维码支付；移动支付；虚拟检票

1 绪论

由于轨道交通大客流高密度、快速通行、检查进出站次序、多级票价等特点，决定了传统轨道交通支付采用脱机电子钱包消费模式，即先充值再消费这种预付费方式。目前使用的单程票、交通卡均属于这种方式，造成乘客购票或充值不便，支付效率低、支付体验不佳等缺点。

随着互联网技术的快速发展，手机二维码支付得到广泛关注和研究，这种移动支付方式也受到广大市民乘客的接受和认可。一些城市轨道交通针对互联网支付技术，也进行了诸如云购票机、手机地铁票等课题充分的研究探索，形成了一定的技术储备。城市轨道交通客运服务APP的系统建设，提供了以乘车业务为核心的乘客综合服务窗口，为传统票务支付和互联网技术融合提供了机遇，为票务业务升级发展提供了广阔平台。因此，城市轨道交通实现“互联网+”模式二维码支付，是地铁票务支付结合互联网技术发展的必然要求。

很多城市轨道交通已覆盖绝大多数行政区域，轨交车站连通商业中心、大型居民区、公共设施、城际交通等各重要节点，骨干交通的超大客流集散效应日益显现。轨道交通。通勤、购物、游玩等客流叠加下，多次推动路网客流连创新高。传统的票务支付方式限制了地铁的服务质量和乘客的出行体验，面对“互联网+”形势下提出的二维码进站的问题，对城市轨道交通而言是势在必行一项重大举措。

以往的NFC手机支付对手机机型要求较高，消费群体受限，市民乘客对支付宝、微信等第三方支付并不陌生。二维码支付方式比较简单，具有信息量大、安全性高、操作简便等优点，只要是智能手机都可以使用二维码支付。乘客用手机端进行二维码支付已成为业内共识。

轨道交通售检票设备或者部件结构，例如单程票自动售票机、交通卡自动充值机、检票机单程票回收模块等，都是针对传统的实体票卡业务流程设计的，这些设备对车站而言产生了一定的维护成本和工作压力，实现二维码进站以后，可以减轻车站的工作量和减少售票设备的维护成本。

单程票购票的兑换零钱、交通卡人工充值、交通卡办卡退卡，增加了车站服务中心的工作量。由于这些票卡业务都和现金相关，增加了车站金融管控的风险。实现二维码支付可缓解这些难题，减少车站工作量。通过二维码支付即非现金支付，可以减低车站现金周转和管控风险。可以减少停留在车站排队购票充值的客运组织压力，方便乘客快速进出站。

传统的轨道交通票务支付方式采用脱机的电子钱包的支付方式，这是由于AFC系统网络架构是一个封闭的网络架构所决定的。面对不断发展的互联网技术，AFC系统需要研究解决预付费、信用消费的问题，加快互联网技术和第三方支付技术在AFC系统的应用和创新，提升城市轨道交通的影响力和社会形象。二维码进站作为一种新型的支付方式，可以减少单程票使用量，降低单程票采购成本。

2 关键问题的研究与解决

对城市轨道交通移动支付应用经验总结和分析后不难发现，与手机APP二维码相比较，手机电子钱包受移动运营商约束，在用户群体中较难推广。云闪付HCE和手机PAY需要联网交易，交易时间较长。银联ODA消费方式，容易产生进出站不能配对的交易，增加了票款结算的难度。手机APP二维码检票需要解决以下关键问题。

2.1 二維码数据结构

二维码数据结构是指手机APP二维码采用何种编码格式、长度、进制，明文或密文，确保二维码进出轨交车站能被检票机快速扫描识别，采用轨道交通自主设计的二维码，而非任何第三方支付的二维码。二维码数据结构具有开放性、通用性，无排他性，可接入任何一家第三方支付平台。可支持双脱机使用，即闸机端和手机端在没有网络的条件下也能使用，适合轨交复合交易、阶梯票价的特点。

2.2 交易方式

交易方式是指交易过程中对手机APP二维码的认证方式，如果采用典型的二维码联机交易，交易时间较长，遇到网络通信故障，交易时间会更长，不能适应大客流快速通过的运营需求。采用脱机安全认证的技术，进出站时间较短，可以在本地进行安全验证，不需要连到后台进行密钥认证。

2.3 复合消费文件

过程文件是指二维码在轨交进出站的应用信息，由于二维码不同于以往票卡只能被单向读取数据的特点，如果采用不回写方案，有相当比例的单进单出交易后台无法配对，造成不能结算票款。

因此采用复合交易回写方案，打破了二维码数据单向读取的局限性，实现方式接近于传统票卡，前端设备完成了所有业务逻辑的判断，后台系统不会过于复杂。交易过程中需要用到手机设备信息，云闸机可识别二维码是否为用户本人手机生成，不会发生盗刷现象，防止二维码被复制盗用的风险。

2.4 通信方式

通信方式是指支持二维码支付的终端设备与第三方支付后台数据交换的方式，通信方式不仅要满足脱机交易的应用要求，还需要为联机交易预留条件。

如果采用终端设备直接连到第三方支付平台的方法，需要在检票机内安装4G上网模块，检票机通过互联网与第三方支付平台联机认证，同时通过AFC系统网络把交易记录上传至地铁清分系统，清分系统与第三方支付平台通过脱机文件对帐。这种方式的缺点是无线网络不稳定，影响扫码效果。地铁清分系统需要人工以脱机文件和第三方支付平台对帐与结算票款，不符合互联网思维。终端设备与互联网直接连接，安全性不高。需购买上网模块和流量，运行成本较高。必须要对所有设备包括后期新增设备进行改造，改造成本较高。

采用平台对接的方式，在地铁清分系统一侧设立网关，通过专线连到结算平台。这种方式的优势是，AFC系统维持原有网络架构，通过内网通信网络较为稳定。只有一条数据流，数据统计较准确。只需要开发支付平台和建立专线连接，所有终端设备无须改造网络硬件。

2.5 读写器扫描头位置

读写器扫描头是指检票机读取二维码数据的设备，读写器扫描头位置直接影响了二维码读取效果。如果在闸机表面将刷卡天线和二维码扫描头分开安装，增加二维码扫码功能后，不改变原有票卡刷卡性能，两个天线相互干扰小。这种方式的不足之处是改变乘客的既有使用习惯，特别是手机PAY和二维码扫码同为移动支付，判断何处扫码时间较长。而且检票机外观改动较大，影响检票机的人体工学和外形美观。

采用一体式天线，即在检票机表面将二维码扫描头整合到原有刷卡天线中进行安装。一体式天线的方式对所有车票兼容性更好，地铁单程票、城市公共交通卡、金融IC卡、手机APP二维码共用一套读写设备，对检票机空间利用效率更高。这种方式的难点是要解决部分手机PAY在手机APP二维码扫码时跳出的兼容性问题。

3 研究成果特点

（1）用于检票的二维码数据结构，是地铁自主设计的二维码数据结构，而非第三方支付手机应用的二维码。手机APP二维码除了必要信息，没有冗余信息，保证了二维码显示不会过于密集，闸机可以快速准确识别二维码。手机屏幕以较为合适的尺寸和亮度展示二维码，可以取得理想的扫码效果。

（2）手机端和闸机端双脱机交易。手机端可脱机生成二维码，闸机端可脱机扫码检票，解决了联机交易速度慢、断网无法使用的问题。手机APP二维码联机申请和脱机刷新的时间间隔，地铁运营方可根据实际需要自行设置。

（3）闸机端在将地铁复合消费信息写入手机APP之前，可以根据手机设备信息与手机建立连接，在半秒内可完成检票过闸，可以说是“秒刷过闸”。

（4）二维码采用不同密钥保护，交易过程中采用多重安全认证，扫码时闸机端需对帐户信息进行认证，闸机端和手机端需完成握手认证和回写权限认证，账户注册开通绑定第三方支付时需进行实名制认证，对用户账户保护级别达到金融级安全等级。

（5）票务结算平台，系统峰值交易处理能力达到3000笔/秒，日交易处理能力达到400万笔/日，符合票务处理需求。

（6）全新二维码扫码技术与现有的轨道交通检票机有机融合，全票种在闸机上的读取共用一套读写设备，实现“全支付”。

4 手机APP扫码在轨交支付应用效果

“互联网+”模式云支付，用手机APP二维码就可以在轨道交通检票机通道扫码通过。经过优化的二维码支付不仅体现了“双脱机，可回写”的优势，而且支持预充值和先乘后付两种消费方式。结算平台在收到进出站记录后可按照设定的优先顺序对帐户余额或关联的账户进行扣款。我们不仅在测试环境实现了二维码扫码乘地铁，而且在磁浮线进行了试点，乘客可以选择多种支付方式，提高了支付效率。

因为采用脱机安全认证技术，手机APP二维码具有很好的防伪性，遇到地铁高峰大客流可以快速检票，适应地铁运营特点。由于实行通用的、标准化的技术方案，可接入任何一家第三方支付和银行。地铁运营方只需要与统一的结算平台对帐与结算票款，简化了清结算流程。

与传统二维码的联机扫码支付不同的是，我们实现了手机端和设备端在脱机状态下也可以进出站扫码检票的创新应用技术，因此在响应时间和通信速度方面不受网络条件影响，检票更为高效。

研发的地铁二维码扫码支付系统可实现手机直接进出站移动支付，进出站扫描时间较短，能达到安全防复制的目的。客运服务APP不仅能在地铁票务开通使用，后期还可支持在地鐵商户支付应用，形成地铁大支付概念，进一步改善乘客支付体验。手机APP虚拟账户实名制认证，不仅可以保障轨交安全运行，还可以对乘客信息开发利用或其它资产经营开发提供数据基础。以扫二维码支付为代表的虚拟支付的应用，可降低单程票的使用量，还可以减少售票设备的配置数量和采购成本，可减轻车站大量现金管理压力，全面降低运营成本。可引入任何第三方支付和银行卡，可借助第三方支付的营销策略拓宽地铁票务的销售渠道，提高运营收入。

5 结语

“互联网+”模式二维码支付，是城市轨道交通结合互联网技术，主动对接市场，服务市民，对原有地铁售检票系统实施的云支付的颠覆性改造，实现了移动支付直接检票。

手机APP二维码支付不仅可以用于地铁乘车业务，未来可以在地铁周围商户进行支付。城市轨道交通也可以客运服务APP的建设，配合上盖综合开发，对地铁周边业态分布进行统筹规划，未来的轨道交通不仅是出行的工具，而是一个集出行、购物、休闲、消费的综合性服务功能体。未来还可以对其他城市轨道交通提供参考，客运服务APP可以定位到其它城市，提供不同城市轨道交通的乘车信息和车票信息，不同城市轨道交通的票务系统通过软硬件升级，均可实现二维码扫码检票。

作为公共服务型组织，城市轨道交通在考虑社会责任和掌握核心技术的同时，应不断发挥市场作用，带给乘客更先进、更具科技感的出行体验。

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作者简介：龚迥（1982），男，汉族，浙江杭州人，工程硕士，中级职称，研究方向：轨道交通AFC系统支付新技术。