■ 陳宇 甘燦 黃曼全 羅玉萍

根據(jù)我國(guó)2017年金融行業(yè)相關(guān)報(bào)道：第三方支付市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)154萬(wàn)億元，城市軌道交通自動(dòng)售檢票（AFC）系統(tǒng)增加移動(dòng)支付功能勢(shì)在必行。為了應(yīng)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)支付所帶來(lái)的功能改變，在此重點(diǎn)討論傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)引入互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備后的各項(xiàng)變化，以及新增設(shè)備在車(chē)站的安裝位置布局等問(wèn)題。

1 AFC系統(tǒng)架構(gòu)變化

1.1 傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)

傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)（大型數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等）、現(xiàn)代通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、非接觸式射頻IC卡技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)、傳感技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)于一體的城市軌道交通收費(fèi)系統(tǒng)。AFC系統(tǒng)的使用實(shí)現(xiàn)了乘客車(chē)票的自動(dòng)發(fā)售、檢票等，還可實(shí)現(xiàn)票款的計(jì)費(fèi)、收取、統(tǒng)計(jì)的全過(guò)程自動(dòng)化，減少票務(wù)管理人員，提高地鐵系統(tǒng)的運(yùn)行效率和效益。AFC系統(tǒng)也是金融領(lǐng)域的小額消費(fèi)系統(tǒng)。

傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)按照全封閉的運(yùn)行方式，以計(jì)程收費(fèi)模式為基礎(chǔ)，采用非接觸式IC卡為車(chē)票介質(zhì)的組成原則，并根據(jù)各層次設(shè)備和子系統(tǒng)的功能、管理職能和所處位置劃分為5層（見(jiàn)圖1）。各層次實(shí)現(xiàn)的功能和要求如下：

圖1 傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)

第1層：清分系統(tǒng)（ACC），主要功能是統(tǒng)一城市軌道交通AFC系統(tǒng)內(nèi)部的各種運(yùn)行參數(shù)、收集城市軌道交通AFC系統(tǒng)產(chǎn)生的交易和審計(jì)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)清分和對(duì)賬，同時(shí)負(fù)責(zé)連接城市軌道交通AFC系統(tǒng)和城市一卡通清分系統(tǒng)。

第2層：線路中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（LC），主要功能是收集本線路AFC系統(tǒng)產(chǎn)生的交易和審計(jì)數(shù)據(jù)，并將此數(shù)據(jù)傳送給ACC，并與其進(jìn)行對(duì)賬。

第3層：車(chē)站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（SC），主要功能是對(duì)第4層車(chē)站終端設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，以及收集終端設(shè)備的交易和審計(jì)數(shù)據(jù)。

第4層：車(chē)站終端設(shè)備，是直接為乘客提供售、檢票服務(wù)的設(shè)備，能夠獨(dú)立工作——孤島運(yùn)行，與上層系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，具有一定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。車(chē)站終端設(shè)備主要包括：售票類(lèi)設(shè)備——半自動(dòng)售票機(jī)（BOM）和自動(dòng)售票機(jī)（TVM）；檢票類(lèi)設(shè)備——自動(dòng)檢票機(jī)（閘機(jī)）和便攜式驗(yàn)檢票機(jī)等；其他設(shè)備——車(chē)票編碼分揀機(jī)、車(chē)票清單機(jī)、自動(dòng)充值機(jī)、自動(dòng)驗(yàn)票機(jī)等。

第5層：車(chē)票，是乘客所持的車(chē)費(fèi)支付媒介，傳統(tǒng)車(chē)票介質(zhì)采用非接觸式IC卡，主要票種為單程票和儲(chǔ)值票2種[1-3]。

1.2 互聯(lián)網(wǎng)+AFC系統(tǒng)架構(gòu)

互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代的AFC系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)（數(shù)據(jù)庫(kù)和云）、互聯(lián)網(wǎng)+、二維碼、人工智能、加密技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、非接觸式射頻IC卡技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)、傳感技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)等多項(xiàng)高新技術(shù)于一體的城市軌道交通收費(fèi)系統(tǒng)。

傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)引入互聯(lián)網(wǎng)+概念后，系統(tǒng)架構(gòu)發(fā)生極大改變，從層次劃分到設(shè)備功能與種類(lèi)，再到車(chē)票種類(lèi)都有相應(yīng)變化?；ヂ?lián)網(wǎng)+AFC系統(tǒng)架構(gòu)（見(jiàn)圖2）仍采用5層結(jié)構(gòu)，主要是因?yàn)?層結(jié)構(gòu)更具有典型性和代表性。

5層結(jié)構(gòu)的上面3層都是計(jì)算機(jī)中心，由于互聯(lián)網(wǎng)+的引入和云技術(shù)的不斷普及，改變了傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)的封閉模式，但互聯(lián)網(wǎng)側(cè)業(yè)務(wù)僅是采取外接/外掛/插件等形式納入傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)。就目前我國(guó)AFC系統(tǒng)云架構(gòu)應(yīng)用情況看，真正的云AFC系統(tǒng)中心還在建設(shè)階段，達(dá)到上線開(kāi)通運(yùn)營(yíng)還需要2～3年的時(shí)間。以下重點(diǎn)討論終端設(shè)備和車(chē)票的變化。

2 AFC系統(tǒng)設(shè)備變化

在新建AFC系統(tǒng)中，應(yīng)增加TVM、BOM和閘機(jī)的互聯(lián)網(wǎng)功能，并且在設(shè)備方面還需增加新類(lèi)型（見(jiàn)表1），具體調(diào)整如下：

（1）TVM增加移動(dòng)支付購(gòu)票和兌票功能[4]。

（2）閘機(jī)增加移動(dòng)終端設(shè)備，即“刷手機(jī)”過(guò)閘功能。

（3）半自動(dòng)售票機(jī)增加移動(dòng)支付功能。購(gòu)/換票功能和“刷手機(jī)”過(guò)閘功能建議使用二維碼為媒介（車(chē)票）方式實(shí)現(xiàn)。

（4）增加新設(shè)備類(lèi)型。對(duì)比傳統(tǒng)AFC設(shè)備，還應(yīng)增加一類(lèi)新型設(shè)備：自助票務(wù)處理機(jī)（STM）。STM的功能是針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)車(chē)票實(shí)現(xiàn)補(bǔ)票、修復(fù)、充值等乘客全自助操作；針對(duì)傳統(tǒng)車(chē)票實(shí)現(xiàn)補(bǔ)票、充值等乘客全自助操作；不收取乘客的實(shí)物現(xiàn)金，現(xiàn)金業(yè)務(wù)可通過(guò)售票員的BOM操作進(jìn)而半自助實(shí)現(xiàn)。STM借力互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)支付完成自助票務(wù)處理，理論上可替代售票員80%以上的人工操作，大大減輕售票員工作量，從而減少客運(yùn)人員每公里配置人數(shù)，為運(yùn)營(yíng)企業(yè)減負(fù)[5]。

圖2 互聯(lián)網(wǎng)+AFC系統(tǒng)架構(gòu)

表1 AFC系統(tǒng)新增互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的功能

（5）STM的布置。由于地鐵車(chē)站空間有限，特別是為AFC系統(tǒng)預(yù)留的位置和面積也比較固定，增加新型設(shè)備STM后，必須考慮其在地鐵車(chē)站站廳布置問(wèn)題。傳統(tǒng)AFC設(shè)備并不具有移動(dòng)支付功能，互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)支付功能在地鐵AFC領(lǐng)域必然是一個(gè)逐漸增加的過(guò)程。互聯(lián)網(wǎng)功能正在不斷融合進(jìn)入AFC領(lǐng)域，逐漸成為AFC系統(tǒng)必不可少的組成部分。目前正處于過(guò)渡期，因此STM應(yīng)當(dāng)逐步增加。

STM應(yīng)布置在付費(fèi)區(qū)和非付費(fèi)區(qū)2個(gè)區(qū)域，盡可能做到每組閘機(jī)附近布置1臺(tái)STM，原則上不能影響乘客客流走向，不能影響乘客進(jìn)出閘機(jī)，同時(shí)還要方便乘客使用。布置原則為：并排、退讓、不遠(yuǎn)，“并排”原則即與閘機(jī)保持一排，無(wú)法一排時(shí)可以“退讓”到不影響乘客進(jìn)出的位置，退讓的距離不能離閘機(jī)組太遠(yuǎn)，需方便乘客使用。具體位置見(jiàn)圖3中黃色圓圈區(qū)域。

3 車(chē)票種類(lèi)變化

傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)以非接觸式IC卡為車(chē)票媒介，主要票種為儲(chǔ)值票和單程票。增加互聯(lián)網(wǎng)功能后，車(chē)票類(lèi)型發(fā)生變化，需新增藍(lán)牙、近場(chǎng)通信（NFC）、二維碼等車(chē)票。

（1）AFC系統(tǒng)傳統(tǒng)車(chē)票采用非接觸式IC卡技術(shù)，該技術(shù)屬于無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID），也稱(chēng)為非接觸卡。RFID原理為：由讀寫(xiě)器發(fā)射一特定頻率的無(wú)線電波能量給RFID卡，驅(qū)動(dòng)卡電路將內(nèi)部的代碼送出，此時(shí)讀寫(xiě)器便可以接收此代碼，也就是讀寫(xiě)器與卡之間進(jìn)行通信。RFID讀寫(xiě)器根據(jù)頻率可以分為125 kHz、13．56 MHz、900 MHz、2．4 GHz等頻段。AFC系統(tǒng)采用的讀寫(xiě)器頻段多為13．56 MHz。

圖3 STM在地鐵車(chē)站布置示意圖

（2）藍(lán)牙是一種無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)固定設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備和樓宇個(gè)人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換，頻段為2 400～2 483．5 MHz，是目前應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一。我國(guó)軌道交通AFC系統(tǒng)中有采用藍(lán)牙技術(shù)直接作為車(chē)票的案例，也有采用二維碼車(chē)票+藍(lán)牙回寫(xiě)技術(shù)的案例。

（3）NFC是一種短距離的高頻無(wú)線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸，在13．56 MHz頻率運(yùn)行于20 cm距離內(nèi)。該技術(shù)由RFID演變而來(lái)，利用移動(dòng)終端（如手機(jī)等）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

NFC技術(shù)應(yīng)用在世界范圍內(nèi)受到了廣泛關(guān)注，國(guó)內(nèi)外電信運(yùn)營(yíng)商、手機(jī)廠商等紛紛開(kāi)展應(yīng)用試點(diǎn)，一些國(guó)際性協(xié)會(huì)組織也積極進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作。其結(jié)果卻導(dǎo)致NFC技術(shù)被多個(gè)層面設(shè)置壁壘，無(wú)法大規(guī)模推廣應(yīng)用。從技術(shù)實(shí)現(xiàn)上看，NFC應(yīng)該是互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代AFC領(lǐng)域的最好技術(shù)支撐體系。銀聯(lián)云閃付綁定APPLE PAY、SUMSUNG PAY、HUAWEI PAY、小米PAY都是采用NFC技術(shù)。我國(guó)軌道交通AFC系統(tǒng)中也有采用NFC技術(shù)作為車(chē)票應(yīng)用的案例，但總體較少。

RFID、NFC和藍(lán)牙在技術(shù)原理上都是基于無(wú)線通信技術(shù)，主要區(qū)別是頻率不同。藍(lán)牙只有協(xié)議體系，RFID和NFC具有協(xié)議體系和專(zhuān)有技術(shù)（軟件和硬件）。三者都有對(duì)應(yīng)的加密技術(shù)支撐，如軟件（邏輯）加密、硬件（物理）加密等。

（4）二維碼是按一定規(guī)律在平面分布的黑白相間的幾何圖形，在代碼編制上利用“0”“1”比特流的概念，通過(guò)圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)處理，不同碼制有其特定的字符集，每個(gè)字符占有一定寬度，具有一定的校驗(yàn)功能等。在我國(guó)隨著智能手機(jī)的普及、第三方支付的興起，二維碼逐漸成為一種主流消費(fèi)形式。

根據(jù)移動(dòng)支付市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，選用二維碼為媒介（車(chē)票）實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付功能已非常成熟，但在乘客檢票過(guò)閘場(chǎng)景中卻存在破壞AFC系統(tǒng)封閉性、增加病毒或不良網(wǎng)站攻擊的可能性、二維碼遭他人冒用、網(wǎng)絡(luò)離線后無(wú)法讀取等問(wèn)題。這些問(wèn)題經(jīng)過(guò)多輪研討和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐后，已形成解決方案。首先，控制好二維碼的發(fā)放與核銷(xiāo)過(guò)程，能夠解決破壞系統(tǒng)封閉性、病毒或不良網(wǎng)站攻擊等問(wèn)題；其次，增加動(dòng)態(tài)二維碼能夠基本解決他人冒用問(wèn)題；再次，增加二維碼加密功能，可解決離線異步讀取而提升過(guò)閘效率。

AFC系統(tǒng)可采用加密二維碼車(chē)票實(shí)現(xiàn)換票或過(guò)閘計(jì)費(fèi)。2018年二維碼在AFC行業(yè)得到普遍認(rèn)可，并大面積采用，目前我國(guó)已有多個(gè)城市AFC系統(tǒng)采用二維碼過(guò)閘方案。

從當(dāng)前行業(yè)動(dòng)態(tài)看，傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，主要集中在采用二維碼技術(shù)方面，即二維碼車(chē)票的廣泛應(yīng)用。2018年我國(guó)已有十幾個(gè)城市的軌道交通成功開(kāi)通上線使用二維碼車(chē)票（換票或過(guò)閘）或已完成招標(biāo)及合同簽訂等。同時(shí)，為了與其他第三方移動(dòng)支付習(xí)慣保持一致，使用二維碼作為AFC系統(tǒng)的車(chē)票也是順應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的行為。就目前技術(shù)發(fā)展速度看，使用二維碼進(jìn)行AFC系統(tǒng)移動(dòng)支付不是終點(diǎn)，而是探索新型支付手段的起點(diǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)傳統(tǒng)自動(dòng)售檢票系統(tǒng)引入互聯(lián)網(wǎng)功能后，就整體架構(gòu)、終端設(shè)備、車(chē)票種類(lèi)等方面的變化進(jìn)行分析，探討互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在城市軌道交通AFC系統(tǒng)的應(yīng)用，以期行業(yè)內(nèi)持續(xù)關(guān)注并深入研究互聯(lián)網(wǎng)在AFC領(lǐng)域的研究與實(shí)踐[6]。