周曉燕， 王 巖， 壽璐蕓， 陸杰鋼

(杭州市地鐵集團有限責任公司， 杭州 310017)

電子支付方式在杭州地鐵票務系統(tǒng)中的實現(xiàn)

周曉燕， 王 巖， 壽璐蕓， 陸杰鋼

(杭州市地鐵集團有限責任公司， 杭州 310017)

杭州地鐵票務系統(tǒng)電子支付項目分為銀聯(lián)云閃付購票和手機購票兩個部分，首先從項目背景和可行性論證入手，簡要說明該項目采取直接接入自動售檢票AFC系統(tǒng)模式的原因。在系統(tǒng)技術方案的介紹中，重點描述在原有軌道交通清分中心ACC系統(tǒng)中新設的電子支付平臺，與銀聯(lián)、支付寶后臺系統(tǒng)的網(wǎng)絡連接方式，以及在新設硬件平臺上的軟件設計及業(yè)務邏輯，包括AFC各層的交易數(shù)據(jù)傳輸、存儲和異常處理，最后對電子支付項目上線運行的效果進行分析，并對該項目后續(xù)的發(fā)展進行了展望。

杭州地鐵； 電子支付； 互聯(lián)網(wǎng)+； 自動售檢票(AFC)

城市軌道交通是一種方便快捷、運載效率較高的公共交通工具，能大幅度提升公共交通出行分擔率。目前國內(nèi)的城市軌道交通線網(wǎng)，已基本實現(xiàn)了AFC自動售檢票系統(tǒng)的覆蓋。

2015年7月，國務院印發(fā)《國務院關于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見》[1]，鼓勵傳統(tǒng)行業(yè)樹立互聯(lián)網(wǎng)思維，積極與“互聯(lián)網(wǎng)+”相結合。按照目前的經(jīng)濟社會發(fā)展趨勢，以互聯(lián)網(wǎng)支付、非接觸支付等為代表的支付電子化將占有越來越重要的地位。本文以杭州地鐵已開展的票務系統(tǒng)電子支付項目為例，對票務系統(tǒng)實現(xiàn)電子支付進行研究[2- 4]。

1 項目背景

杭州作為知名的旅游城市，近幾年年均接待的游客數(shù)量已達上億人次，規(guī)模龐大的外地游客和外來人員是購買單程票乘坐地鐵的主力軍。每逢周末、節(jié)假日，各重要交通樞紐站點和景區(qū)站點站廳購票人員異常密集，客流組織難度較大。傳統(tǒng)的以客流疏導、新增TVM(自動售票機)購票設備等為代表的應對方式，其邊際效用逐漸下降，已經(jīng)越來越難以提升乘客乘車體驗和通行效率[5- 6]。

另一方面，TVM設備中紙幣和硬幣模塊建設投資占比較大，故障率及相應的維護成本也較高；大量的小額現(xiàn)金收集、清點、保管、上交工作給車站一線員工帶來了巨大的工作量和心理壓力。

圖1 網(wǎng)絡架構拓撲結構Fig.1 Network architecture topology

為了有效破解乘客購票難，體驗差的現(xiàn)狀，同時也為了降低運維成本，減輕員工壓力，杭州地鐵積極探索電子支付方式在AFC系統(tǒng)中的實現(xiàn)。

2016年9月，G20峰會在杭州舉辦。杭州地鐵以此為契機，充分考慮乘客使用習慣、支付快捷性、技術成熟度及安全性，選擇支付市場中的銀聯(lián)和支付寶作為合作方，將地鐵票務系統(tǒng)打造成體現(xiàn)杭州形象的重要窗口。

2 可行性論證

地鐵票務系統(tǒng)作為地鐵的生產(chǎn)系統(tǒng)，一般獨立運行、物理封閉，與外網(wǎng)沒有鏈接的節(jié)點。目前，國內(nèi)正在試點開展的城市軌道交通票務系統(tǒng)電子支付項目，其電子支付系統(tǒng)均自成體系，不與原有的票務系統(tǒng)進行鏈接[7-8]。

在這種架構下，新增設備不屬于AFC系統(tǒng)內(nèi)部設備，未納入日常運營維護體系中，車站也無法在第一時間內(nèi)對設備的故障信息進行響應，從而造成服務質(zhì)量的下降。為了提高整體服務質(zhì)量，方便后續(xù)的系統(tǒng)運維，同時考慮到銀聯(lián)和支付寶后臺系統(tǒng)較高的安全性，經(jīng)多輪技術和安全性論證，決定采用將電子支付直接納入AFC系統(tǒng)的模式。

3 系統(tǒng)技術方案及應用

3.1 網(wǎng)絡架構設計

項目的網(wǎng)絡架構拓撲結構如圖1所示(其中虛線框內(nèi)為新增設備)。

電子支付項目網(wǎng)絡架構的設計保持各線路AFC系統(tǒng)和ACC清分中心網(wǎng)絡不變，ACC清分系統(tǒng)通過防火墻、交換機，以專線方式分別接入到銀聯(lián)和支付寶系統(tǒng)[9]。

通過這種方式，ACC服務器在業(yè)務上可實現(xiàn)與地鐵線路自助售票機通信，對外訪問銀聯(lián)、支付寶系統(tǒng)。電子支付平臺由2臺負載均衡設備及若干臺業(yè)務服務器組成，其中負載均衡設備可減輕單臺服務器的處理壓力，使各服務器均衡地處理并發(fā)業(yè)務，為運營提供更可靠的服務[10]。

目前對產(chǎn)生表面活性劑的海洋石油降解菌的研究主要集中在常溫菌，對低溫菌的研究較少，特別是對篩選自海洋環(huán)境的表面活性劑的低溫菌株研究非常少。[20-21]本研究利用篩選自我國北方海域的石油降解菌進行生物表面活性劑的制備，并對所產(chǎn)生的生物表面活性劑的性能進行研究。

3.2 軟硬件設計及業(yè)務邏輯

電子支付項目的后臺處理軟件統(tǒng)一部署在電子支付平臺上，銀聯(lián)云閃付和手機購票2個子項目共用1套后臺軟件；在車站終端設備中，聯(lián)云閃付和手機購票2個子項目分別獨立部署在TVM(售票機)及TFM(取票機)中，可以實現(xiàn)兩個子項目的單獨控制、軟件升級等功能。同時，該軟件后臺與原ACC系統(tǒng)共用同一套數(shù)據(jù)庫，可以單獨生成或合并生成各類報表，從而保證整個ACC核心業(yè)務數(shù)據(jù)的兼容性和完整性。

安裝車站終端設備時，項目通過對原有TVM進行改造，加裝銀行卡非接觸受理模塊，增設通信接口，完成銀聯(lián)云閃付的功能實現(xiàn)，改造后的TVM設備不影響原有功能；通過在車站新設TFM取票機，完成支付寶進行手機購票的功能實現(xiàn)。

乘客在進行銀聯(lián)云閃付購票時，只需在TVM機選擇相應選項，將具備相應功能的銀行IC卡或非接觸設備在終端讀卡區(qū)域一拍即可完成支付；在進行支付寶手機購票時，可先行在杭州地鐵APP、支付寶城市服務等渠道點選起點站、終點站、數(shù)量進行購票，取得購票二維碼，至相應車站將二維碼對準車站TFM機進行掃描，即可獲取地鐵票。

在后臺，兩個子項目的業(yè)務邏輯基本相同：

1) 在銀聯(lián)讀卡設備和二維碼讀頭獲取信息后，終端設備以報文的形式向ACC電子支付平臺發(fā)送相關信息，并由ACC電子支付平臺通過專網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)至銀聯(lián)或支付寶。

2) 回傳時，銀聯(lián)后臺進行合法性驗證并完成扣款，將扣款信息返回至ACC電子支付平臺；支付寶后臺完成二維碼核銷，將核銷信息返回至ACC電子支付平臺。

4) 終端設備將票號等信息以報文的形式上傳至電子支付平臺，同時在設備本地生成交易記錄，交易記錄以交易文件的形式通過原AFC網(wǎng)絡逐級上傳至ACC清分系統(tǒng)。

此外，改造后的TVM也可同時接受現(xiàn)金購票和銀聯(lián)云閃付購票。

3.3 交易數(shù)據(jù)及異常處理

電子支付產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)的AFC數(shù)據(jù)在各級系統(tǒng)的存儲與傳輸上具有差異性。

傳統(tǒng)的AFC系統(tǒng)為確保數(shù)據(jù)的完整性，對交易數(shù)據(jù)基本采用層層存儲、層層轉(zhuǎn)發(fā)的設計。由于從設備、車站到線路、線網(wǎng)各級都有相應的數(shù)據(jù)，因而對系統(tǒng)整體實效性有一定的影響；而電子支付需要與資金提供方進行實時連接，對全系統(tǒng)實時性要求較高。為了確保實時性及數(shù)據(jù)的準確性，電子支付項目對交易數(shù)據(jù)的處理分為兩部分，一是與資金方連接時通過傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)的網(wǎng)絡連接到線網(wǎng)，但數(shù)據(jù)只存儲在ACC，不存儲在其余各層，節(jié)約了一定的時間成本；二是各設備生成的交易數(shù)據(jù)納入原來AFC系統(tǒng)，日常的清分、結算仍按照既有的業(yè)務規(guī)則處理。

目前產(chǎn)生的設備異常數(shù)據(jù)主要為日切時間不一致導致的異常(目前銀行系統(tǒng)的日切時間是夜晚23：00，杭州地鐵是凌晨2：00)，此外還有交易過程中設備故障(例如卡票)導致的數(shù)據(jù)異常等。由于所有的交易記錄都可以通過系統(tǒng)平臺查詢，因此電子支付項目對異常記錄的處理效果比傳統(tǒng)的現(xiàn)金購票更有優(yōu)勢，可追溯性也較強。

4 項目運行情況

在確定了各項具體方案后，項目順利通過實驗室測試和正線試運行的考驗，在全線網(wǎng)投入正式運營，達到了預期的效果。

本項目于2016年8月25日開始試運行，在系統(tǒng)試運行期間，杭州地鐵方積極聽取乘客意見，并根據(jù)試運行的實際情況，對系統(tǒng)進行了優(yōu)化完善并于9月底正式投入運營，新增的非現(xiàn)金售票機及取票機實現(xiàn)整個線網(wǎng)的覆蓋。截至2016年底，共計部署具備銀聯(lián)云閃付功能的TVM設備199臺，約占總售票機的1/3；支付寶取票設備56臺，每站至少1臺，未來根據(jù)實際使用情況，適時考慮增加取票機。

從項目運行的情況看，截至2017年2月，銀聯(lián)與手機取票變化趨勢如圖2所示，數(shù)據(jù)為周均取票數(shù)占單程票售賣總數(shù)的比例。以周為單位進行統(tǒng)計可以避免工作日與雙休日客流的變化所帶來的擾動。圖2中右側(cè)趨勢突然下降的部分對應春節(jié)期間電子支付購票減少的客流。

圖2 支付寶與銀聯(lián)取票數(shù)占比趨勢Fig.2 Proportion of ticket picking amount of Alipay & CUP

從圖2中數(shù)據(jù)可以看出，自杭州地鐵電子支付購票投入運營以來，使用比例快速上升，合計已占到全部單程票售賣比例的30%以上，充分體現(xiàn)了乘客對電子支付方式購票的認可，較大程度緩解了車站排隊購票所帶來的客流組織壓力，減小了車站的現(xiàn)金管理、設備維護壓力。

電子支付上線后帶來的主要改變有：

1) 用手機購票，事先就可提前購票，到了站里刷手機購票二維碼，兩三秒內(nèi)就可拿到票；

2) 不用兌換零錢，使用銀聯(lián)IC卡和手機云閃付購票大大縮短了購票時間；

3) 減少了車站票務備用金的數(shù)量和兌零、補幣的工作量；

4) 有效降低了建設及運營維護成本，解決了自助購票機需要專人維護，機器內(nèi)的現(xiàn)金模塊必須進行定期更換、維護，耗時耗資等問題。

5 結語

本文對杭州地鐵已投入運營的票務系統(tǒng)電子支付項目的項目背景、可行性研究、系統(tǒng)技術方案做了簡要介紹，對項目投入運營后的成效進行了分析。項目從立項到最終投入運營歷時僅5個多月，在不影響地鐵正常運營的前提下，克服了時間緊，系統(tǒng)方案設計、軟件開發(fā)和測試工作量大等諸多困難，確保了本項目的如期上線。

在互聯(lián)網(wǎng)支付、非接觸支付等支付方式蓬勃發(fā)展的今天，電子支付必將成為城市軌道交通AFC系統(tǒng)的標配。本項目打破地鐵票務系統(tǒng)的傳統(tǒng)業(yè)務模式，將電子支付直接納入地鐵原有票務系統(tǒng)，完成后臺系統(tǒng)搭建，也是“互聯(lián)網(wǎng)+”在地鐵傳統(tǒng)票務平臺的一次業(yè)務模式創(chuàng)新，可為后續(xù)電子支付的全面鋪開打好基石。未來，杭州地鐵將把票務系統(tǒng)電子支付模式作為后續(xù)新線建設的標準配置，實現(xiàn)電子支付網(wǎng)絡化。

[1] 國務院關于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見[EB/OL].(2015-07-04)[2017-03-20].http：//news.xinhuanet.com/politics/2015-07/04/c_1115815944.htm.

[2] 杭州市地鐵集團有限責任公司.杭州地鐵1號線工程清分中心(ACC)設備集成項目采購合同技術冊[Z].杭州，2008.

[3] 杭州市地鐵集團有限責任公司.杭州地鐵銀行卡購票與二維碼取票實施方案(HTTP)[Z].杭州，2016.

[4] 城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)技術條件：GB/T 20907—2007[S].北京：中國標準出版社，2007.

Technical requirements for automatic fare collection system of urban rail transportation：GB/T 20907—2007[S].Beijing: Standards Press of China， 2007.

[5] 蘇青.自動售檢票(AFC)系統(tǒng)在城市軌道交通中的普及運用[J].內(nèi)江科技，2010，31(12)：113.

SU Qing.Popularization of automatic fare collection (AFC) system in urban rail transit[J].Neijiang technology， 2010， 31 (12)： 113.

[6] 王淑敏，龐金爽.自動售檢票系統(tǒng)對軌道交通運營的重要作用[J].城市軌道交通研究，2009(12)：23-26.

WANG Sumin， PANG Jinsuang.Effects of AFC system on rail transit operation[J].Urban mass transit， 2009 (12)： 23-26.

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WU Yi.Analysis of urban rail transit fares based on operational efficiency[J].Journal of Tongji University (Natural science edition)， 2010， 38 (11)： 1611-1614.

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[9] 潘穎芳.綜述軌道交通自動售檢票(AFC)系統(tǒng)運行模式[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2010(6)：36-38.

PAN Yingfang.Overview of rail transit AFC system operation mode[J].Enterprise technology and development， 2010 (6)： 36-38.

[10] 研祥智能科技股份有限公司.AFC專用整機ERC-1003V在軌道交通自動售檢票系統(tǒng)(AFC)中的應用[J].工業(yè)控制計算機，2011(4)：114.

(編輯：郝京紅)

Implementation of e -Payment in AFC System of Hangzhou Metro

ZHOU Xiaoyan, WANG Yan, SHOU Luyun, LU Jiegang

(Hangzhou Metro Group Co., Ltd., Hangzhou 310017)

The e-Payment project of Hangzhou Metro was divided into two parts: the UnionPay Quickpass and QR payment. This paper started from the project background presentation and the feasibility study, and briefly explained the reason why the project adopts direct access to AFC system. In the introduction of the system technology scheme, the paper mainly described the new e-Payment platform in the original ACC system and the network connection with the CUP and the Alipay background system. It also described the software design and the logic deployed on the new hardware platform, including the transmission, storage and exception handling of transaction data for each AFC layers. Finally, the paper analyzed the on-line operation effect of e-payment, and forecasted the development of the project.Keywords: Hangzhou Metro; e-Payment; internet+; AFC system

10.3969/j.issn.1672-6073.2017.03.023

2017-03-30

2017-04-28

周曉燕，女，碩士，科長，高級工程師，主要從事地鐵票務系統(tǒng)的工作與研究，zhouxiaoyan@hzmetro.com

U231

A

1672-6073(2017)03-0115-04