胡　旸　龔云海

(成都地鐵運營有限公司　成都　610000)

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軌道交通虛擬票務支付模式探討

胡旸龔云海

(成都地鐵運營有限公司成都610000)

摘要虛擬技術在軌道交通AFC(自動售檢票)系統的應用，可以有效分散現金支付在地鐵車站現場實現所帶來的時間壓力和現金安全壓力。以NFC(近場支付)技術為代表的虛擬票務技術在移動金融領域的應用是一個發(fā)展方向，通過與軌道交通AFC系統的有效結合，實現地鐵小額支付的各種應用是完全有可能的。對4種票務支付模式進行了對比分析，致力于找到對現有自動售檢票支付模式進行補充、更有利于緩解地鐵車站現場售檢票設備壓力的有效手段。針對實現3種虛擬票務模式需要對AFC系統的改造內容進行比較，提出建設地鐵信用服務管理平臺的建議。

關鍵詞城市軌道交通；虛擬支付；票務模式；近場通訊；信用服務管理

1虛擬支付的現狀

近十幾年來，信息技術迅猛發(fā)展，尤其是互聯網技術對各行業(yè)的電子商務模式及其附屬的支付方式帶來巨大沖擊。B2B、C2C、B2C等商務模式的發(fā)展帶來了網銀、支付寶、財付通的壯大。在小額支付領域，短信支付、二維碼支付、NFC(近場支付)等虛擬支付手段也幫助各行業(yè)不斷創(chuàng)造新的電子商務模式。這些模式的出現不斷改變人們的生活方式，實現3A(隨時anytime、隨地anywhere、任意形式anyway)的消費模式。

在各地軌道交通行業(yè)，這方面的應用案例較少。上海、廣州和深圳地鐵早期曾經探索使用SIMpass(雙界面SIM卡)和RFSIM(射頻識別SIM卡)等技術，基本上保持了原來一卡通的方式，并未脫離實物卡和現金支付模式。隨著國家移動金融規(guī)范的完善，各地鐵的第三方支付應用開始豐富起來，并統一向NFC技術靠攏。成都地鐵在實施金融IC卡項目后，也和成都天府通公司進行了移動支付在地鐵應用的測試，涵蓋了NFCSIM/NFCSD/全終端等多種實現方式，總體上仍然遵循一卡通原有的票務模式，在支付模式上尚未突破。上海地鐵與移動公司、浦發(fā)銀行合作發(fā)行全新的NFC-SIM卡后，可以實現刷卡過閘，但在票務全流程方面尚未見相關報道。廣州地鐵在移動支付方面嘗試了空中充值，采用短信方式實現話費錢包到手機支付賬戶的充值，算是在虛擬支付方面的一個小突破。

2傳統AFC系統的原則和設計理念

只有在售票充值環(huán)節(jié)實現在線支付，才真正實現了地鐵票務支付的虛擬模式。而從整體上說，軌道交通行業(yè)AFC系統在接納應用這些靈活而方便的支付模式方面速度比較慢。究其原因，是傳統AFC系統設計的原則和理念導致的。

一方面，AFC系統完成所有交易是以脫機方式為主，聯機方式為輔，凡是購票與消費扣值，盡量由終端設備獨立完成，即使網絡與后臺服務系統全部癱瘓，也不影響基本的售檢票功能;另一方面，地鐵在安全快速運輸和車站快速疏散方面，對AFC設備的能力提出了很高的速度要求，這也是軌道交通行業(yè)票務支付模式所必須具備的條件。

3票務支付的4種模式

互聯網交易發(fā)展出了多種O2O模式，改變了AFC的設計理念，使在線交易支付成為可能，使得交易與支付可以割離開，并且實現線上與線下的多種組合，原來不可能完成的事情開始出現機會。

首先，把購票交易中等待太長的支付確認環(huán)節(jié)搬離車站現場，于是出現了網上購票系統。鐵路的12306系統就是基于這樣的思路建設的，乘客可以在家中、辦公室使用電腦甚至在任何場所使用手機完成購票和支付，這樣對現場交易完成的速度就沒有過于苛刻的要求，到車站現場只需要使用必要的憑證確認取票，現場完成的速度很快。這種模式被稱為“虛擬貨幣+實物票卡模式”。

其次，科技人員探索了多種身份識別技術，比如聲波識別、人臉識別以及近場通信等技術，多種可以模擬車票的載體得以涌現，并以此為基礎形成了虛擬票卡模式。當然,因支付手段的虛實不一樣,還可以分為“實物貨幣+虛擬票卡模式”和“虛擬貨幣+虛擬票卡模式”。于是按照貨幣和票卡的狀態(tài)劃分為4種模式,見表1。

表1 4種票務支付模式

傳統AFC的支付與交易模式就屬于模式一，不需贅述，下面對其他3種模式的技術手段和票務運作模式進行探討。

3.1模式二

3.1.1充值

實物儲值卡的線上充值目前已經有實現案例，金融IC卡的網上圈存已經實現。金融IC卡是銀行發(fā)行的實物卡，其電子現金已經實現在地鐵的刷卡消費，而電子現金不在地鐵充值，通過銀行系統直接從金融IC卡的銀行賬戶圈存，沒有實物現金的交易。

對于一般的儲值卡，要直接實現網上充值，難度較大。由于充值的授權必須得到錢包管理單位的密鑰系統授權，這在互聯網上安全難以得到有效的保證。傳統的方式是：配置專用的充值終端機，通過專網或者互聯網聯機完成充值授權。而要實現不依靠專用充值終端機的網上充值，就需要找到完善的虛擬讀卡器技術。利用NFC技術，可以使用手機模擬讀卡器,并以此為基礎開發(fā)虛擬充值終端機，但在充值過程中仍然需要實現安全密鑰的獲取授權才能完成充值。在實際應用方面，天府通普通卡電子錢包的網上充值就是這種方式的典型案例[1]。

另一種充值方式就是O2O方式，采取線上支付，線下完成交易?；舅悸肥牵菏紫龋嬎銠C用戶通過瀏覽器訪問專門的網站，手機用戶通過下載APP訪問發(fā)卡方TSM(trusted service management，信用服務管理)后臺，提出充值申請，通過網銀或者其他虛擬貨幣完成支付，充值后臺給乘客某種充值的虛擬憑證，這個憑證可以用多種技術實現，如：充值短信、聲波、限時密碼或驗證碼、二維碼等。然后，乘客憑借虛擬充值憑證，到發(fā)卡單位認可的任何一臺充值終端機完成寫卡交易。

3.1.2發(fā)售單程票

單程票的發(fā)售實現方式基本上與鐵路12306的模式一樣，也屬于O2O方式，線上訪問地鐵TSM平臺用虛擬貨幣完成支付，線下實現出票。不過相比充值，售單程票的線下交易還必須到車站完成，可以設計一種不需要任何現金模塊的簡易TVM(虛擬支付TVM，Virtualpayment TVM,簡稱VTVM)，專門完成虛擬支付憑證的驗證發(fā)卡交易。由于它不需要現金模塊，體積可以設計得較小，甚至可以設計成便攜式設備，沒有現金被盜的風險，更加靈活。

3.2模式三與模式四

模式三和模式四的核心均是虛擬票卡。虛擬票卡一般是利用其他形式的終端信息載體(如聲波，電磁感應等)，虛擬成符合AFC標準票卡格式的票卡，當前比較有實用性的是NFC移動支付。

移動支付發(fā)展已歷經多年，包括SMS(短信服務)、IVR(互動式語音應答)、WAP/WEB、SIMpass、RFSIM[2]、遠程支付和近場支付等階段。前面的很多技術都不適合虛擬支付，而NFC因安全、低成本、接入速度快而最終戰(zhàn)勝WIFI、藍牙、Zigbee等眾多技術路線成為近場支付的最終標準[3]，并且NFC使用13.56 M的頻率完全符合國內AFC現有標準，使得AFC設備讀寫器無需任何改造，而其他技術均不具備這個優(yōu)勢。

基于遠程和近場支付結合，就可以實現地鐵虛擬車票的發(fā)卡和充值交易，這就是模式四。模式三只是實現模式四的一種過渡方案，通過在現場使用現金實現支付，然后完成虛擬票卡的發(fā)卡與充值。

3.2.1發(fā)卡售卡

虛擬儲值票的初始化，需要聯網到發(fā)卡單位的后臺系統，完成密鑰授權。這可以采取客服中心開卡和空中開卡兩種方式，前者需要客戶把NFC手機送到發(fā)卡單位的客服中心，由專門的設備實現初始化開卡，后者由客戶使用手機訪問發(fā)卡單位網站，下載APP客戶端實現空中開卡。而要實現空中開卡，發(fā)卡單位必須建設安全級別非常高的TSM系統，如果儲值票發(fā)卡環(huán)節(jié)無需充值和押金支付，就不需要遠程支付。

3.2.2充值

虛擬儲值票的充值，可以是車站現場的現金充值(模式三)，也可以是空中充值/圈存(模式四)。

在模式四中，虛擬票卡空中充值的最大優(yōu)勢是不需要依賴固定的讀卡器，因此，完全可以采取線上支付+交易的模式，用戶使用手機APP直接訪問發(fā)卡單位的TSM平臺，申請充值/圈存授權，完成遠程支付后，用APP實現虛擬票卡錢包的充值交易。

對于地鐵車站票務管理來說，空中充值可以減少車站現場排隊的壓力，減少現金交易帶來的補幣點幣工作量。成都公交公司推出的NFC電子車票就是一種虛擬車票的應用案例[4]。

4AFC系統的改造升級

4.1新模式對AFC系統的改進需求

根據以上對3種新模式的闡述，現有的AFC系統必須進行升級，除了可能對現有AFC設備進行部分升級改進外，主要的改造內容是后臺系統的升級，包括新建TSM平臺。

模式三需要對現有BOM(物料清單)或TVM進行部分功能升級。除此之外，原則上不推薦對現有AFC終端設備做改造，而采取新開發(fā)便于移動和安裝位置更靈活的設備。其中模式二需要新開發(fā)充值POS機和TVM，這些設備均擺脫了現金模塊的約束。

4.2建設支持虛擬票務模式的TSM平臺

無論哪種虛擬票務模式均離不開TSM平臺。傳統AFC系統的安全體系依靠的是地鐵AFC系統的密鑰體系，是一個封閉系統，不適合網上支付交易，由于虛擬卡載體不含地鐵密鑰，一切安全只能依靠模擬載體自己的SE(安全模塊)，SE的管理必須有一個安全性極高的后臺系統支撐，這個后臺系統就是TSM平臺。

依據人民銀行頒布的移動金融標準[5-6]，各金融機構、移動運營商均建立有多應用公共平臺(MTPS)，外部與商業(yè)銀行、第三方支付機構以及應用提供商的TSM平臺接口，形成了安全完整的移動金融互聯體系。

根據該規(guī)范，地鐵的各種網上應用都可以納入TSM平臺管理，這就給網上發(fā)卡、網上充值、網上注銷等所有虛擬卡的生命周期管理提供了技術手段和必要的安全保障。

地鐵的TSM平臺可以自建，也可以租用。自建TSM平臺有利于今后其他應用和商務模式的拓展，但前期建設任務和認證任務很重，投資很大。而租用移動服務商或者其他機構的TSM平臺的好處是，前期只需要重點關注如何保證地鐵AFC系統的密鑰體系安全以及與所租用TSM平臺的接口,專注于應用層面的開發(fā)，任務相對輕松，是大多數交通運輸企業(yè)愿意采取的方式。

5結語

隨著城市化戰(zhàn)略的進一步深入，軌道交通發(fā)展得到了強力推進，公共交通領域的票務模式需要創(chuàng)新。在互聯網和電子商務發(fā)展的大背景下，研究新的票務支付模式不能脫離這個大環(huán)境。成都地鐵在移動支付的試驗階段做了很多工作，取得了很多經驗和教訓，盡管目前仍然還有一些具體的問題，但隨著地鐵線網的不斷擴大，以及天府新區(qū)和市域鐵路等區(qū)域線網的建設進度加快，對收費模式的多樣化需求會更加強烈，因此，提前研究多種票務應用模式具有積極的意義。

參考文獻

[1] 冉倩婷.更方便持卡人天府通卡可網上充值[EB/OL] .四川日報.[2015-06-13]. http://www. sc. gov. cn/10462/12772/2015/6/13/10339382. shtml.

[2] 張南飛.手機電子錢包支付方式在廣深線AFC系統中的應用研究[J].鐵路計算機應用，2010,19(4)：10-13.

[3] 許翠蘋.手機支付的現狀與未來[J].中國防偽報道，2009(1)：39-43.

[4] 漆奇.成都公交推出NFC電子車票，市民可手機刷卡坐公交[EB/OL].四川新聞網.[2015-06-25]. http://scnews.newssc.org/system/20150625/000575787. html.

[5] 中國金融移動支付：可信服務管理技術規(guī)范：JR/T 0097—2012[S].北京：中國人民銀行，2012.

[6] 李道全.城市軌道交通AFC系統支付方式現狀及發(fā)展[J].都市快軌交通，2016,29(1)：59-62.

(編輯：郝京紅)

Discussion on Virtual Payment Ticket Mode of Rail Transit

Hu YangGong Yunhai

(Chengdu Metro Operation, Co., Ltd., Chengdu 610000)

Abstract:The applications of virtual technique in rail transit automatic fare collection system (AFC) can effectively reduce the urgency and cash security pressure in subway station. It is a new trend to apply virtual ticketing technology like NFC technology in the field of mobile banking. It is absolutely possible to achieve metro micro-payment by the effective integration of rail transit AFC system. Four ticket payment modes were compared in this paper in order to find the additional way besides the existing AFC payment mode and to alleviate the pressure on subway station fare collection equipment. The paper analyzed the alteration content of the AFC system to achieve the three virtual ticket modes, and put forward proposals to construct the metro trusted service management platform.

Key words:urban rail transit; virtual payment; ticket mode; near field communication; trusted service management

doi:10.3969/j.issn.1672-6073.2016.03.013

收稿日期:2015-06-07修回日期: 2015-07-06

作者簡介:胡旸，男，碩士，高級工程師，從事軌道交通自動售檢票技術/清分系統、智能卡技術應用的研究，huyang7004@qq.com

中圖分類號U293.22

文獻標志碼A

文章編號1672-6073(2016)03-0052-03