南京地鐵線上售票系統研究與APP設計

梅婕 曹偉 張鏵友 周彤 南京工業大學

1 南京地鐵移動支付現狀與分析

1.1 研究背景

隨著時代的發展，地鐵因其便捷性，經濟性，已成為很多城市重要的公共交通方式。南京作為經濟文化發展迅速的長三角地區副中心城市，越來越多的內外地市民選擇乘坐地鐵出行。乘坐地鐵需要使用市民卡或地鐵票，很多人忘記帶地鐵卡或零錢而導致麻煩。每至高峰期，有限數量的自動售票機前往往排起長隊，極易造成擁堵和混亂。此外自動售票機只接受一元硬幣和五元、十元紙幣，并且經過長時間高負荷運作后，易發生故障。甚至在一些中轉站還會出現地鐵票售空的情況。

與自動售票機相配套的自動檢票系統（Automatic Fare Collection，AFC）是地鐵中的一個關鍵子系統，它集售票、檢票和票務管理于一身。智能手機與4G網絡的普及也使移動支付逐漸成為主流支付手段。相關研究表明，中國的移動支付普及率高達77% ，因此將移動支付添加至AFC既存在可行性也存在一定必要性。

其實，國內個別城市已經率先實現了移動支付。廣州地鐵的“云購票機”、北京地鐵的“手機一卡通”以及杭州地鐵的自助取票機等不同程度上緩解了人口密集城市的購、檢票壓力。南京已初步實現掃碼進站，但仍未開發出綜合型的移動支付軟件。

本文將針對南京地鐵站內購、檢票狀況對南京地鐵線上售票系統可行性與流程進行分析，并初步設計出一款集購票、檢票、補票、票務管理及地鐵站內外基礎設施信息于一身的綜合型APP。

2 南京地鐵線上售票系統可行性分析

2.1 技術可行性

線上購票的技術難題之一就是進出站時的閘機驗票，目前常用的驗票方式有一維條形碼，二維碼和NFC（Near Field Communication,近場通訊）。現就這三種技術進行比較選擇。

一維條形碼技術，即指條碼條和空的排列規則，是一種廣泛應用于商業、郵政、圖書管理、倉儲、交通等領域的一種自動識別技術，具有輸入速度快、準確度高、成本低、可靠性強等優點，但普通的一維條碼在使用過程中僅能識別信息，它的意義是通過在計算機系統的數據庫中提取相應的信息而實現的。并且一維條形碼制作簡單，編碼碼制較容易被偽造。其次，一維條形碼幾乎不可能表示漢字和圖像信息。因此一維條形碼在存儲信息容量方面存在較大的限制，隨著網絡購票量的增加，可擴展性不好，不應作為驗票方式。

NFC,近距離無線通信。在安全性、建立時間上有著非常大的優勢，NFC技術的建立時間小于0.1S，即“接觸即建立”，擁有較高的保密性與安全性，而且NFC無需聯網，即使在信號較差的地方也能支付，因此是一種理想的地鐵驗票系統。但問題在于目前中國的NFC發展緩慢，很多手機都不支持NFC技術，適用的范圍不夠廣，所以NFC技術目前還不適用于地鐵驗票方式。

二維碼，QR Code，（Quick Response），是近幾年來移動設備上流行的一種編碼方式。二維碼的掃描識讀技術較成熟，存儲信息量較一維碼大。同時，二維碼作為一種時下流行的信息傳播媒介，已經被大多數人熟悉，具有一定的群眾基礎。且二維碼生產成本比較低廉，支持智能手機隨時生成，同時識讀速度較快，適合作為地鐵的驗票方式。

2.2 經濟可行性

售票系統的運行依賴于閘機掃碼功能的實現。秉承低成本的原則，可對閘機進行改裝，主要為添加二維碼識別硬件與軟件系統。市面上二維碼的普及以及二維碼識別系統的廣泛運用，意味著安裝該系統的成本已大幅度下降，所以實施前期消耗的成本較低。長遠來看，售票系統的上線為自動售票機分擔了乘客流量，可以減少自動售票機的設立，從而減少了地鐵實體票的制作成本和自動售票機的維護成本，有利于地鐵站長期的運作成本的降低。

2.3 社會可行性

社會可行性也稱為操作可行性，主要論證新系統在企業或機構開發和運行的可能性以及運行后可能引起的對企業或機構的影響，即組織內外是否具備接受和使用新系統的條件。鑒于類似的系統在上海、無錫等地已經出現并運行，因此此系統是可以并且應該被開發和使用的。為更好地了解社會需求，本次研究共發放問卷1000份，其中有效問卷923份，樣本來自各年齡層。乘坐過南京地鐵人數占88%，其中91%的人遇到過一至多個問題，91%的人愿意嘗試手機購票、掃碼進站，31%的人體驗過線上售票，其中82%的人認為比以前更方便了。對于南京線上售票、掃碼進站，用戶希望操作簡便、加入其它娛樂活動、覆蓋南京全部線路、可以購買其他票、開發相關小程序等。希望具備的功能主要有：站內導航、線路信息、支持其他軟件付款等。

3 南京地鐵線上售票軟件設計

3.1 系統設計

南京地鐵線上售票系統的主要功能有用戶登錄（檢驗用戶的賬戶和密碼，經注冊的用戶允許進入系統）、站點信息采集（通過APP了解周邊信息、線路信息、站內信息、服務信息等）、線上購票（通過手機APP可以隨時隨地購買地鐵票）、系統維護（為管理人員提供售票統計信息，以便于宏觀地掌握地鐵運行情況）等。

3.2 功能設計

目前國內采用的是傳統自動售票機（Ticket Vending Machine, TVM），所以基于該系統，集成相關的移動支付系統。由于TVM所處網絡環境較差，網絡延遲與網絡數據丟失難以避免。但若直接將TVM鏈接至外網，又會存在遭遇黑客攻擊的風險。

為解決上述問題，可利用專線網絡將TVM連接到支付平臺。當乘客發出訂單請求時，TVM向支付平臺發送請求，支付平臺提取請求內容。兩者可通過既定的接口標準和安全規范對數據進行加密交互。乘客完成支付后，第三方支付系統將處理后的交易狀況返給支付平臺，支付平臺再返給自動售票機。兩種系統交互返回的消息時都會提取出相關交易數據并保存到相應數據庫。

4 南京地鐵線上售票系統流程與數據庫分析

4.1 業務流程分析

系統的業務是系統要達到的業務目標，業務流程分析是系統分析中的基礎環節。

圖4.1.1 南京地鐵線上購票系統業務流程

4.2 后臺數據庫分析

后臺管理軟件是整個系統的核心，存儲所有的購票數據和進出站數據，負責與移動客戶端軟件進行信息交互，同時還負責進出站邏輯的判斷。該軟件分為兩大模塊——與移動設備進行交互的模塊，與閘機進行交互的模塊。

用戶購票時需要唯一的身份憑證，現行通用的做法是用手機號碼作為該憑證，用戶在使用客戶端前需通過手機短信驗證，方可購票，因此數據庫需要設計一個用戶信息Users用來保存手機號碼等信息。

因為需要保存購票和進出站的詳細信息，所以要將每條地鐵線、每個地鐵站以及每個進出閘機的詳細信息存儲在數據庫中，分別是MetroLines、MetroStations和Machines三個表。用戶可查看和管理自己賬戶內的購票信息，因此需要區別保存已購買成功但還未使用的票、已成功使用（已成功出站）的票、正在使用（已成功進站但還為出站）的票，分別保存在UnusedTickets、UsedTickets和TicketsInUse這三個表中。根據票的狀態設計成三個獨立的表，雖然存在一定的數據冗余，但可以分散數據庫壓力。

5 APP設計預覽圖

考慮到南京交通文化、用戶需求、交互體驗，發展前景，結合人因工程學、圖形藝術等初步設計了一款綜合型南京線上購票系統APP。

圖5.1 首次使用界面

圖5.2 首頁界面

圖5.3 線路界面

圖5.4 購票界面

圖5.5 周邊及個人界面

6 前景展望

1、設計開發南京公交線上售票后臺數據庫，形成公共交通網絡。

2、對已開發出的APP進行測試，及時修復用戶在使用過程中遇到的BUG并對不成熟的功能加以改進優化。

3、積極與地鐵公司接洽合作事宜，推動APP進入市場，給市民帶來更便捷的地鐵體驗。