城市轨道交通二维码车票互联互通方案

付保明，张 宁，吴 超

（1.苏州市轨道交通集团有限公司，江苏苏州 215006；2.东南大学智能运输系统研究中心轨道交通研究所，南京 210018）

城市轨道交通票务系统互联互通经历了线路间互联互通、轨道交通与公交等其他城市内公共交通的互联互通、城市间轨道交通票务系统互联互通以及城市轨道交通与国铁系统互联互通等阶段。通过发行符合交通部/住建部交通一卡通标准的储值票卡，一些城市实现了城市间公共交通的互联互通。但受制于发卡成本、票务系统改造成本等因素，传统实体票卡的互联互通工作推进缓慢。

随着互联网的引入，乘客出行票卡介质逐渐由实体车票向电子二维码车票、甚至是人脸等生物特征车票转变。互联网票务系统已成为城市轨道交通票务系统的重要组成部分，其发行的电子二维码车票极大的方便了乘客的出行，并逐步占据主导地位。因此，互联互通工作重心亦由实体车票转向电子/生物车票。同时，随着区域一体化的发展，城市间的出行需求日益增多，城轨票务系统的互联互通工作显得更加必要和紧迫。

为实现城市间轨道交通电子二维码车票的互联互通，中国城市轨道交通协会（简称中城协）、上海地铁等开展了大量的研究工作，制定了一系列的互联互通技术标准。一些城市已实现与其他城市二维码车票的互联互通，但技术实现方案不尽相同。因此，对既有互联互通方案进行分析、研究，并建立评价指标体系，对各技术方案进行评价，对互联互通的进一步发展有着重要意义。

1 二维码车票

电子二维码作为一种票卡凭证，其在定义、发行、使用等方面与传统IC卡存在巨大的差异。因此，需建立专用的互联网票务系统，并对既有传统票务系统进行改造，以使其适应城市轨道交通的业务场景。

1.1 互联网票务系统

城市轨道交通互联网票务系统一般由票务管理平台、二维码管理平台等组成，并与传统线网清分中心（Central Clearing House System，CCHS）、自 动 售 检 票 系统（Automatic Fare Collection，AFC）以及互联网构成完整的票务系统，其系统架构如图1所示。

图1 互联网票务系统架构Fig.1 Architecture of internet ticketing system

票务管理平台作为轨道交通数字票务的支撑平台，实现发码接入管理、票务管理、行程管理、计费管理、三方(CCHS、票务管理平台、二维码管理平台)清结算及交易对账、运营分析等功能。此外，票务管理平台对接闸机，实现对闸机实时监控、处理扫码进出站业务，并接收闸机上传进出站数据等。

二维码管理平台与票务管理平台对接，提供城轨二维码车票业务的接入能力，处理城轨业务应用的二维码车票请求。同时，二维码管理平台为城轨二维码车票业务提供密钥管理、接入权限认证、二维码的生成、二维码签名、发码以及二维码交易结果的通知和对账等能力。

1.2 车票类型

城市轨道交通二维码车票一般由二维码基础信息域、二维码管理平台授权域、APP平台授权域等信息域组成，二维码的像素密度越高，其包含的信息就越多。某城轨电子二维码车票所含信息如表1所示。

表1 二维码车票信息内容Tab.1 Information of QR code ticket

根据手机APP申码、闸机处理二维码是否需要与票务管理平台进行实时数据交换，二维码车票可简单划分为联机申码联机验码二维码、联机申码脱机验码二维码、脱机申码联机验码二维码以及脱机申码脱机验码二维码。同时，根据是否区分进出站，二维码可分为通用二维码、进/出站二维码。各类二维码车票在网络要求、乘客体验、计费方式、服务器发码压力等方面各有优缺点。

1.3 交易流程

乘客使用电子二维码车票乘车时，其交易过程包含乘客申码、互联网票务系统发码、AFC终端设备验码、交易数据上传、行程匹配、行程计费、行程扣费等。联机通用二维码模式下乘客进出站交易流程如图2所示。

图2 二维码交易流程示意Fig.2 Flow chart of QR code transaction

2 互联互通方案

根据二维码发行方及手机APP展示方的不同，结合各城轨企业二维码车票互联互通既有经验，总结3种互联互通方案，分别是第三方APP接入（方案1）、官方APP互联（方案2）、第三方二维码管理平台接入（方案3）。

2.1 第三方APP接入（方案1）

各城轨企业对第三方手机APP开放接口，第三方手机APP分别接入各城轨企业互联网票务系统二维码管理平台。乘客需提前利用第三方手机APP在各城轨互联网票务系统分别进行用户注册，乘车时利用第三方手机APP申请对应城市的二维码车票。第三方APP接入方案如图3所示。

图3 第三方APP接入方案Fig.3 Access scheme of third-party APP

一些城市在进行互联网票务系统建设的过程中，已对第三方手机APP开放了接口。因此，为实现互联互通，只需部分城轨企业对互联网票务系统进行接口调整，且只需与该APP进行接口对接。为方便乘客利用第三方APP进行跨城市乘车，该APP需具有全国性、拥有海量用户等属性。除接口改造等技术问题，城轨企业需与该APP运营主体协商APP接入可能存在的商务问题。而且，仅通过一个第三方APP实现所有城市的互联互通，尚有地域壁垒及商业壁垒需要突破。对于乘客，只需下载安装该第三方APP，即可在多个城市实现二维码乘车功能。

2.2 官方APP互联（方案2）

任意两城轨企业的官方APP需分别与对方的互联网票务系统进行接口对接。乘客需提前利用本地官方APP在异地城轨互联网票务系统进行用户注册，异地乘车时利用本地官方APP申请对应城市的二维码车票。官方APP互联方案如图4所示。

图4 官方APP互联方案Fig.4 Interconnection scheme of official APP

由图4可知，各城轨企业间需多次进行接口业务对接，对各自的二维码管理平台及官方APP平台进行相应的功能调整，改造工作量较大。假设有10家城轨企业，各家分别按该方案与其余9家进行互联互通改造，则共需进行（即45）次改造工作。但是，各城轨企业地位平等，能够自主选择互联互通的城市，并由双方自行协定互通方案。对于乘客，只需下载安装一个本地官方APP，即可在多个城市实现二维码乘车功能。

2.3 第三方二维码管理平台接入（方案3）

各城轨企业通过自身互联网票务系统及官方APP接口业务改造，实现与第三方管理平台（简称第三方平台）的业务接入。乘客需提前利用本地官方APP在第三方平台进行用户注册，异地乘车时利用本地官方APP向第三方平台申请对应城市的二维码车票。第三方平台接入方案如图5所示。

图5 第三方平台接入方案Fig.5 Access scheme of third-party platform

第三方平台充当互联互通的中间媒介，其并不发行乘车二维码，而是对乘客所在地城轨企业二维码进行转发。城轨企业只需一次改造接入第三方平台，即可实现与平台上所有城市的互联互通，避免了繁琐的改造工作。但是，该第三方平台运营方需具备一定的行业地位，能够有力协调各家城轨企业，积极推进该互联互通方案。对于乘客，只需下载安装一个本地官方APP，即可在多个城市实现二维码乘车功能。

2.4 方案对比

以上3种方案，其优缺点综合对比如表2所示。

表2 各方案综合对比Tab.2 Comprehensive comparison of each scheme

3 方案评价

针对3种不同方案，通过分析方案实施的影响因素建立二维码车票互联互通方案评价指标体系。然后依据该指标体系，结合苏州地铁互联网票务系统的实际建设情况，利用层次分析法，对苏州地铁的互联互通方案选择进行合理评价。

3.1 评价案例

通过搭建互联网票务系统，并对既有AFC系统进行升级改造，苏州地铁于2018年实现手机二维码过闸功能。“苏E行”手机APP作为苏州地铁官方APP，是二维码乘车业务的主要入口。当前，其注册用户已达1 200万，日均进站客流34万，不仅为广大乘客提供了便利，也提高了运营管理水平，提升资源开发能力，创造了巨大的社会效益及经济效益。

与此同时，为便于乘客跨区域乘车，苏州地铁积极与中城协、上海地铁等机构及地铁公司进行互联互通的对接，并基于方案2及方案3，已实现与部分地铁公司二维码乘车业务的互联互通。

3.2 评价体系

综合考虑方案实施成本、城轨运营效益、用户体验、方案的可持续性等因素，构建二维码车票互联互通方案评价指标体系。实施成本包括技术成本及商务成本，其中技术成本为方案实施所需的人力成本、软硬件成本等，而商务成本为方案实施涉及的商务费用。运营效益考虑城轨官方APP的发展，选取系统独立性、信息共享性、应用扩展性作为评价指标。乘客体验包括注册便利性及使用便利性。可持续性包括方案的扩展性、兼容性及接口要求。评价指标体系具体如图6所示。

图6 二维码车票互联互通方案评价指标体系Fig.6 Evaluation index system of QR code ticket interconnection scheme

3.3 评价结果

选用层次分析法对各互联互通方案进行综合评价。该评价方法将定性与定量指标相结合，建立系统化和层次化的结构体系，能增加决策的准确性，具体过程如图7所示。

图7 层次分析法分析过程Fig.7 Aanalytic process of AHP

如图7所示，结合苏州地铁实际建设情况，采用1-9比率标度法确定各因素的相对重要系数。由此，即可利用各因素的相对重要系数构建评价矩阵，进而求得评价矩阵的特征向量，并将其作为各因素的权重系数。然后，自上而下地计算各级要素对总体的综合重要度，即确定各方案的重要度，并得出各方案的最优排序为方案3＞方案2＞方案1，因此苏州地铁与其他城市二维码车票互联互通采用方案3最优。

4 结语

城市轨道交通票务系统的互联互通是城轨互联互通的重要组成部分。电子二维码车票的使用及推广为城轨票务互通提供了新的解决方向。在票卡发行、认证、结算等环节，电子二维码车票解决了传统票务系统互通存在的票卡标准不统一、改造成本高昂、跨区域结算流程繁琐等难题。各城轨企业应结合自身互联网票务系统的建设和运营模式，选择合适的互联互通模式。对既有3种互联互通方案的分析，为二维码车票互联互通的进一步发展提供参考依据。