手機支付在軌道交通自動售檢票系統實現的方案分析

□文/孫虹

手機支付在軌道交通自動售檢票系統實現的方案分析

□文/孫虹

文章分析了自動售檢票系統常用票卡，比較手機支付三種主要模式RF-SIM、SIMPASS和NFC，得出NFC技術與軌道交通讀寫器頻率一致，適應性最強。根據既有線讀寫器情況和改造大小介紹三種手機支付（NFC）方案，地鐵可根據各自讀寫器情況和接受改造程度的不同，選擇不同的手機支付方案。

自動售檢票系統；手機支付；NFC；軌道交通

1　自動售檢票系統

自動售檢票系統（AFC，Auto Fare Collection sys-tem）是基于計算機、通信、自動控制等技術實現購票、檢票、計費、收費、設備狀態監控、統計、財務結算、客流數據統計分析等功能的自動化系統[1]，包括線路中心計算機系統（LC）、車站計算機系統（SC）、培訓測試中心、票務中心（TC）、維修中心（MC）、車站終端設備（SLE）、票卡、網絡、電源和接地等。車站終端設備（SLE）包括自動售票機（TVM）、自動檢票機（AG）、半自動售票機（BOM）、自動查詢機（EQM）和便攜式驗/檢票機（PCA）等。

2　自動售檢票系統常用票卡分析

自動售檢票系統應用的票卡從功能上分主要包括一票通和一卡通。一票通包括單程票、出站票、紀念票、福利票、測試票、員工票等。一卡通指的是城市一卡通。

自動售檢票系統應用的票卡從介質上分主要包括UL卡、M1卡和CPU卡。

UL卡是非加密存儲卡，有數據存儲區，沒有數據計算能力，對卡上數據的讀取不能進行控制，安全性較低。

M1卡是邏輯加密卡，內置硬件加密邏輯電路，通過校驗密碼（KEYA、KEYB）的方式對存儲區數據的存取進行安全控制，密鑰固定，有一定的安全性，但無法防止惡意攻擊。

CPU卡也叫智能卡，與上述兩種卡片最大的區別是具有微處理器芯片以及片上操作系統COS。因此，CPU卡不僅具有存儲數據的空間，還有數據計算的能力，能執行命令和保護數據，能實現一用一密鑰，安全性很高。

由于單程票等屬回收性質的票卡，存儲數據量較小，應用環境較安全，不易發生復制卡片等惡意事件，目前各城市單程票等主要使用成本較低的UL卡。城市一卡通等儲值票由于不予回收，安全性要求較高，存儲數據量較大，各城市主要使用M1卡或CPU卡。

3　手機支付

3.1概述

近年來，隨著手機支付技術越來越成熟，手機支付的便捷性越來越被人們認可，手機成為一種新的票卡介質。利用手機或手機內的SIM卡，模擬成軌道交通既有的傳統儲值卡或金融卡，手機支付成為在地鐵乘車甚至周邊商圈的一種支付新手段。

3.2模式比較

手機支付發展至今，主要有3種技術[2]，見表1。

表1　手機支付3種技術對比

通過表1可知，NFC技術和軌道交通讀寫器頻率一致，適應性最強，在實際應用中用戶更容易接受，因此，NFC技術已經開始成為手機支付的主流技術。

3.3NFC技術

NFC(Near Field Communication)近場通信技術，是一種短距高頻的無線電技術，在13.56MHz頻率運行于20 cm距離內。由于NFC采取了獨特的信號衰減技術，具有距離近、帶寬高、能耗低、安全性較高等特點。

NFC手機集成了NFC模塊，可以實現乘客持手機輕輕一刷，無須輸入密碼，即刻完成進出站交易。NFC手機有3種應用模式，分別是卡模式、NFC模式或者點對點模式、讀卡器模式。將NFC手機設置為卡模式，通過下載APP軟件，就可以模擬地鐵儲值卡。以前人們出門需要攜帶乘車卡、手機，現在只需要攜帶一款NFC手機，就能滿足出行的需求。

4　手機支付(NFC)的實現方案

由于軌道交通自動售檢票系統是一個線網化運行的、成熟的系統，手機支付這種新興外來的技術如果想成功地在自動售檢票系統應用，必須要與自動售檢票系統檢票機內的讀寫器相適應。手機支付的不同方案，對讀寫器的要求不同。

方案一NFC手機模擬地鐵儲值票M1卡，在地鐵或運營商網點發卡或充值，不能用手機查詢交易記錄和余額。這種方案對地鐵讀寫器要求最低，地鐵既有的讀寫器就可以實現手機支付。只要NFC手機按照地鐵技術規范設置票卡結構，對讀寫器而言，NFC手機和普通的M1儲值卡就沒有任何區別。因此，地鐵讀寫器不需做任何改造。

由于NFC手機在地鐵或運營商網點充值，地鐵只和運營商有合作關系，需和運營商進行商務談判，協商發卡方、沉淀資金和手續費等問題。

NFC手機模擬的是M1卡，由于M1卡加密算法是保密的，因此，手機APP無法模擬M1卡加密算法，也就無法讀取卡片的交易記錄和余額。與傳統地鐵儲值票相比，本方案帶來的便利性是乘客可以少帶一張地鐵卡，只需攜帶手機出門。

方案二NFC手機模擬地鐵儲值票CPU卡，在地鐵或運營商網點發卡或充值，能用手機查詢交易記錄。相比方案一能體現NFC手機票的優越性，實現了票卡的可視性，乘客可以隨時在手機上查詢票卡的余額和交易明細。但是，這種方案對地鐵讀寫器的要求也相對較高，要求讀寫器能讀寫CPU票卡。目前既有地鐵線路，除非特殊要求，原來一般是不能處理CPU卡的，只能處理Ultralight卡和M1卡，所以需要對讀寫器軟件進行升級，使其能處理CPU卡。此外，對整個AFC系統，如SC、LC、ACC軟件也要做相應的調整，但不涉及硬件的改動。

方案三NFC手機模擬地鐵儲值票CPU卡，能在線空中發卡、充值，能用手機查詢交易記錄。這種方案是最徹底的NFC手機支付方案，能完全體現NFC手機支付的優越性，既實現了票卡的可視性，乘客可以隨時在手機上查詢票卡的余額和交易明細，又可以通過下載APP，實現空中發卡和充值，而不需要去營業點辦理。如果使用這種方案，乘客接受NFC手機支付的意愿更大，實施更容易推動，但對地鐵讀寫器的要求也最高。

空中充值是指將銀行卡的電子現金向手機票圈存，因此涉及銀行等金融機構，要求地鐵讀寫器滿足中國人民銀行于2013年2月頒布的PBO C3.0標準且通過中國人民銀行授權的銀行卡檢測中心的相關認證。PBO C3.0標準對分段分時領域計費（地鐵）的復合應用消費交易流程進行了詳細規定；PBO C3.0標準要求的非對稱加密算法更加復雜，如果不提高讀寫器的運算能力，乘客的通行速度將會很慢，不能被地鐵所接受。因此，PBO C3.0標準不僅對地鐵讀寫器軟件有詳細要求，對讀寫器的硬件（如計算能力等）也提出了更高的要求。

因此，由于地鐵網絡化運營、無障礙換乘的特點，要實現本方案，地鐵既有線的讀寫器需更換為符合PBO C3.0標準的讀寫器，地鐵新線招標時需明確要求讀寫器符合PBO C3.0標準且通過銀行卡檢測中心的相關認證。

5　結語

綜上所述，三種方案手機支付的程度不同，對地鐵讀寫器的要求也不同，地鐵可根據各自讀寫器情況和接受改造程度的不同，選擇不同的手機支付方案。

需要注意的是，不論哪種方案，本文主要討論的是手機支付實現的技術方案。如果要實現手機支付大規模應用，本著商務先行的原則，還需要與通信運營商、銀行等單位就發卡方、沉淀資金和手續費等問題進行商務談判。

[1]趙時旻.軌道交通自動售檢票系統[M].上海：同濟大學出版社，2007.

[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，（4）：17-20.

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.01.023

□U231+.92

□C

□1008-3197（2015）01-68-02

□2014-09-18

□孫虹/女，1983年出生，工程師，碩士，天津市地下鐵道集團有限公司，從事弱電專業的技術管理工作。