基于物聯網的城市軌道交通智能支付平臺的關鍵技術研究

王曉芳

（中國機房設施工程有限公司，天津 300221）

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，也是“信息化”時代的重要發展階段。物聯網的核心和基礎是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡[1]。軌道交通是與人民群眾密切相關的公共交通運輸行業，如今移動支付的大潮正迎面而來，為順應趨勢，建立一個可靠、高效的支付系統就尤為關鍵，與互聯網融合，為乘客提供更好的服務是在新形勢下的新發展方向，隨著外部互聯網技術發展帶來的支付方式變革，第三方代替現金的支付方式被越來越多的城市接納，智能支付平臺的安全性就尤為重要。

物聯網集成與城市軌道交通智能支付是對現有支付方式的完善和對自動售檢票設備能力的一個檢驗，傳統AFC 自動售檢票系統刷卡速度慢，參數升級難，票卡規則不規范等是地鐵自動售檢票系統的一個難題，通過智能終端設備，現在解決了難題并能夠支持二維碼、NFC，采用透傳信息的方式，能與智能支付平臺進行直連，突破傳統自動售檢票系統的架構局限，實現智能化城市軌道交通成為一種必然趨勢。

1 城市軌道交通自動售檢票系統構架體系與模式創新

1.1 構架體系創新

首先我們針對原有城市軌道交通自動售檢票系統（簡稱AFC 系統）的架構進行分析，傳統AFC系統擁有五層架構：清分中心層（ACC）、線路中心層（LC）、車站中心層（SC）、車站設備層（SLE）以及票卡層，傳統AFC 系統五層構架體系如圖1所示。在網絡化運營背景下暴露出一些問題，如：新老線路互聯互通困難；票務規則隨運營階段的不同靈活變動，導致系統更新升級繁瑣，代價巨大；系統重復建設與資源浪費嚴重以及無法滿足突發擁擠客流快速出入檢票需求等問題。

圖1 傳統AFC 系統構五層架體系Fig.1 Five-layer framework of traditional AFC system

針對以上傳統五層構架體系這些問題，本文提出智能票務終端的概念，將傳統AFC 系統由原有的五層拓展為六層架構，如圖2所示。包括清分中心層（ACC）、線路中心層（LC）、車站中心層（SC）、車站設備層（SLE）、票卡層以及智能票務處理終端層，把智能處理終端獨立出來作為新的一層，集成票務處理規則，擺脫上位機的束縛，同時也給上位機減小了壓力，為設備長期穩定運行提供保障。

圖2 創新型AFC 系統構六層架體系Fig.2 Six-layer framework of innovative AFC system

研究不同于傳統AFC 系統的五層架構的三層架構模式，分別是智能支付平臺系統、讀寫器和新型票卡。智能支付平臺系統是整體智能支付的大腦，車站智能支付工作站用于數據存儲、降級模式下的信息驗證、車站報表生成等功能。智能支付系統構架體系圖如圖3所示。

圖3 智能支付系統構架體系圖Fig.3 Architecture diagram of intelligent payment system

1.2 模式創新

利用NFC 作為城市軌道交通的票卡介質，與一般系統需要用戶更換通信運營商的SWP-SIM 卡作為自己的安全模塊不同，系統采用文件證書的方式，利用不對稱數據加密簽名的方法，通過對敏感數據的靜態認證，動態認證，以及票卡賬戶的后臺監控等方法保證系統的安全，極大地提高系統的靈活性和適應性。在國內首次將二維碼作為城市軌道交通的票卡介質，利用手機生成動態的二維碼，有效解決紙質二維碼易被復制偽造的問題，保證了票卡的時效性和安全性。兩方案實現票卡產品的空中購買、空中充值，與目前電子支付等潮流相符。

研究“通信聯機脫機自適應模式”，終端設備在處理票卡業務時，優先與智能支付平臺系統通信，獲取通行數據。如在規定時限內無法聯機時，自動切換為脫機模式。在確保地鐵票款資金安全完整的前提下，盡可能地保障了乘客通行體驗。研究采用RJ45 網口與智能支付平臺通信的模式，在數據交互上采用雙通道并存模式，傳統的串口通道用來進行設備管理和傳統業務受理，專用網口用來開展智能支付業務，數據透過傳統的終端設備、SC、LC 直接上送智能支付平臺。

1.3 票卡產品創新

傳統票卡以IC 卡為載體，需事先規劃設定好票卡結構，不能更改，若后期做票務規則變更，則往往受制于固定的票卡結構。而現在可以使用傳統票卡，新型智能支付如NFC、二維碼、手機APP 等多種智能移動票務支付方式。

在城市軌道交通建設、運營企業提供AFC 領域相關票務處理終端產品時，形成票務處理一體化解決方案，以提升軌道交通運營服務水平，降低建設成本，提高運營效率，增加收益[2]。智能支付業務是先刷卡、后付費的新模式，面向乘客的業務規則與傳統票卡相兼容，在實際票務處理邏輯有較大的創新。

2 物聯網與智能支付關鍵技術

隨著移動終端的普及，移動支付已經逐漸興起，人們也逐漸熟悉和接受了這種使用移動終端設備為載體，通過移動通信網絡實現的商業交易方式[3]。今后幾年全球移動支付業務將呈現持續走強趨勢。本文將智能支付應用于軌道交通自動售檢票處理系統，既能使乘客免于排隊購票及窗口充值造成的不便，又能方便軌道交通公司升級票務規則和管理。

互聯網售票系統采用“互聯網+”的模式，將移動支付、物聯網技術、互聯網計算技術與傳統的AFC 系統相結合，打造適合未來發展趨勢的新型地鐵購票模式。采取手機支付，終端取票的方式，提前在移動端選擇站點并進行支付，可以大大節省在TVM 設備上排隊購票時間，并且免去了乘客換取零鈔的麻煩。互聯網購票機相對傳統的TVM 設備相比縮減了紙幣、硬幣等處理模塊，設備更加小巧，價格更加低廉、設備維護也更加簡便。

2.1 智能支付系統總體構架

智能支付系統總體構架如圖4所示。

圖4 智能支付系統總體構架圖Fig.4 Architecture diagram of intelligent payment system

2.2 物聯網與智能支付技術

新一代智能票務終端智能支付系統的實際應用實現了低于傳統移動支付平均交易時間，提升單次進出站通行率等效果。研發智能支付系統平臺，保障票務終端設備數據準確傳輸和穩定運行，對于異常交易做到有據可查。本文首創“聯機、脫機自適應”的刷卡模式，既能保證乘客良好的刷卡體驗，也保證正常的進出站檢票次序，確保城市軌道交通的快速通行運營。軌道交通智能票務處理終端能夠支持二維碼、NFC、以及生物識別技術的使用，同時采用透傳信息的方式，與智能支付平臺進行直連，突破傳統自動售檢票系統的架構局限，為專業發展開辟新的方向，智能支付車站管理系統能夠支持對票務處理終端的遠程操作和分級處理，減輕新程序以及新參數試驗時需要大批維護人員“跑站”的現象，減輕運維壓力。

3 結語

本文通過創新顛覆軌道交通AFC 售檢票領域的一些固有技術模式，創新國內現有的銀行卡、手機NFC、手機二維碼、人臉識別等智能支付在軌道交通應用技術模式，實現技術突破和革新，形成軌道交通自動售檢票系統智能支付終端設備及中心系統的技術標準體系，實現智能支付應用系統參數、通信模式、業務規則、終端接口等內容的標準化和規范化，指導未來軌道交通自動售檢票系統的建設。