城市軌道交通自動售檢票系統賬戶體系設計及應用分析

張崢嶸

（廣州地鐵集團有限公司，廣東廣州 510250）

1 引言

近年來，在經歷一輪多元化支付應用創新后，城市軌道交通自動售檢票（AFC）系統先充值/購票再乘車消費的業務模式逐步被先享后付的信用模式替代。乘車碼、人臉票等虛擬電子車票介質的出現以及移動快捷支付的推廣應用，賦予了AFC系統靈活多變的互聯網屬性，也激發了AFC系統在智慧交通領域的潛力。

當前，在國家粵港澳大灣區建設規劃背景下，軌道交通互聯互通勢在必行。AFC系統又面臨著跨區域、跨制式、跨平臺對接的需求，亟需總結經驗，充分優化業務模型、完善系統內部架構，提前預留外部接口，為專業的良性發展提供有利條件。

2 AFC 系統現狀分析

AFC系統經歷多元化改革，網絡條件獲得改善，系統性能得到提升，后臺業務不斷加強，傳統五層級架構正逐漸向二層級架構演化。

2.1 車站層級

車站層級包括票卡、閘機、車站計算機系統等，具體如下。

（1）票卡從單一實體車票介質類型發展到包括二維碼、生物特征等虛擬介質類型，而每一種類型還可細分為不同發行主體、不同區域、不同功能的票種。

（2）閘機通過嵌入軟件開發工具包（SDK）來融合大量前端邏輯處理功能，以支持新增介質類型的讀取、寫入以及和后臺對應系統的數據交互。

（3）車站計算機系統配套部署了前置生物識別和站級交易防重服務功能。

2.2 后臺層級

后臺層級包括清分結算系統、多元化支付系統、生物識別系統、實名賬戶系統等，具體如下。

（1）清分結算系統。該系統負責處理票務清分的核心業務，具備交易數據處理、各類交易費用結算和對賬的功能。

（2）多元化支付系統。該系統是二層級架構下后臺業務處理的中樞，根據不同的交易介質分化出各類交易處理模塊，具備線網防重、交易處理、支付扣費等功能。

（3）生物識別系統。該系統是一套多算法人臉識別平臺，管理注冊人臉圖片及特征庫，支持1 : 1和1 :N的比對模式，能夠根據用戶的需要在后臺算法服務和車站級算法服務之間進行調度。

（4）實名賬戶系統。該系統是用戶實名人臉信息管理后臺，具備注冊、開通、注銷、查詢等功能。

AFC系統既要兼容傳統業務，也要滿足多元化業務的需要，兩者的業務特點相對獨立，但又需要在同一套軟硬件系統中共生。目前，系統對各類交易的處理流程如圖1所示。

3 賬戶體系設計

由圖1可知，以橫向且獨立方式來搭建系統，可以滿足創新應用的需求，也能夠避免改造對既有系統帶來的影響，在技術高速發展的時期是合理有效的建設模式。當前，在多元化支付生態不斷擴張以及軌道交通互聯互通的技術碰撞下，AFC系統還需要加強對運行效率及擴展空間的關注。從對內和對外兩個方面考慮，需要構建開放的業務模型，聚合核心功能，在此基礎上對內部系統模塊進行解耦和重構，對外設計規劃統一數據接口。

圖1 交易處理流程總體示意圖

3.1 業務核心對象

業務對象在一定程度上決定了系統的架構設計，核心對象包括車票、賬戶。

3.1.1 以車票為對象

AFC系統一直是以車票為對象進行自動化處理的系統，各類車票交易處理模式如下。

（1）實體卡：離線交易，離線扣費。實體卡中有可讀寫物理芯片，其定義了地鐵行業專用數據區域，可以記錄包括票卡ID交易時間進/出站點歷史交易等信息。讀寫器可直接進行讀寫，本地完成業務判斷、扣費，交易數據最后上傳后臺入庫和清算。

（2）金融IC卡：離線交易，后臺匹配，在線扣費。金融IC卡遵循JR/T 0025-2013《中國金融集成電路（IC）卡規范（V3.0）》（PBOC3.0），沒有行業數據區域，讀寫器只能獲取部分基礎數據，例如卡ID。終端只能上傳基礎數據，由后臺完成交易匹配后打包交易數據，再向銀聯發起扣費。

（3）乘車碼：在線交易，后臺匹配，在線扣費。乘車碼的行業數據內容在后臺生成和存儲，并通過二維碼的形式在用戶客戶端中展示，讀寫器（含掃描讀頭）獲取信息后通過本地和后臺結合的方式進行二維碼驗證、防重并生成交易，再由后臺完成交易匹配和扣費。

（4）人臉票：后臺驗證，后臺交易，后臺匹配，在線扣費。目前，人臉一般是與某種介質（乘車碼）存在綁定關系，可以視為被綁定介質在系統中的映射。過閘時，后臺生物識別系統完成身份驗證后，由終端模擬所綁定介質類型的交易數據上傳至后臺，再按規則進行匹配和扣費。

由于不同車票介質的讀寫方式以及對行業數據的支持程度不同，產生了技術實施路徑的分化，導致終端功能臃腫、效率下降，在后臺則表現為系統分散、整體效能受限。

3.1.2 以賬戶為對象

無論是何種車票介質，特性如何，車票ID都是系統在數據處理中的必要字段。多元化創新的實踐證明行業數據表現形式并不影響整體業務的流轉，因此對車票ID的管理是新業務模型的關鍵，同時行業數據處理逐步轉向后臺，催生了以賬戶為對象的業務模型。

不同于以往基于車票介質特性去設計業務、制定規則的思路。賬戶體系是以乘客個體為對象進行賬戶數據集管理，并以賬戶為核心的一系列配套功能模塊的集合，主要功能包括實名賬戶管理、臨時賬戶管理、開通業務管理、交易管理、行為管理、審核管理、映射管理、積分管理、風控管理、信息查詢、分析統計、日志管理、解約簽約管理、行業數據管理、統一對外服務等，帳戶結構關系如圖2所示。

圖2 賬戶結構關系圖

在賬戶體系中，賬戶是人（乘客、員工、用戶等）在系統的虛擬化映射，各類乘車憑證（單程票、次票、一卡通、銀聯閃付卡、乘車碼、人臉、指紋、指靜脈等）的ID是賬戶的首要屬性，將乘客的姓名、身份信息、外貌、指紋、持有的交通卡、銀行卡、出行消費行為等映射為賬戶對象的屬性、行為、行為結果等，形成抽象化、結構化的管理對象，并對外提供數據服務。其主要特點如下：

（1）對象的屬性可包括賬戶的基本信息、生物特征、錢包及支付渠道等；

（2）行為可包括出入地鐵閘機、消費支付等；

（3）行為結果記錄行為詳細地點、時間、扣費等信息；

（4）數據服務是賬戶的對外窗口，可提供賬戶查詢、憑證映射、乘客行程、進出閘機、事務處理等數據服務；

（5）錢包及支付渠道由用戶主動選擇并簽約；

（6）支持下掛各類車票。

乘客在賬戶體系下完成注冊并操作下掛車票憑證，關聯支付渠道后，乘客過閘、乘客事務處理、支付車程費等行為都圍繞賬戶進行，車票的使用也反映為賬戶的狀態變化，其業務規則不再受介質特征限制，而是劃歸為統一的賬戶業務模式。在以賬戶為對象的業務模式下，系統功能模塊劃分更為清晰，業務流程更為簡潔，基于賬戶體系的交易流程如圖3所示。

圖3 基于賬戶體系的交易處理流程示意圖

3.2 系統架構優化

3.2.1 提煉、融合云端能力

在賬戶體系模式下，各類車票的使用均反映為賬戶狀態的情況下，其業務規則即可按賬戶為對象進行統一，業務處理邏輯即實現標準化。原有的多個交易處理模塊可分別進行解耦，再聚合成以賬戶為對象的過閘監控交易匹配支付管理等功能模塊。

（1）過閘監控。當乘客使用車票進站，系統即對車票ID所屬賬戶中過閘狀態屬性進行更新，標記其為已進站狀態。若乘客重復進站，系統將根據標記進行攔截。當乘客正常出站后，系統再次對過閘狀態屬性更新為已出站標記。與此同時，過閘監控還具備風險控制功能，可利用賬戶對應參數設置調節風險控制水平。

（2）交易匹配。車票產生的交易同樣歸于賬戶，每一筆交易都對賬戶進/出站信息進行實時更新，當得到符合交易規則的完整起訖點（OD）交易信息時，即完成匹配，若發現單邊交易，則按業務規則掛起待后處理。

（3）支付管理。乘客在注冊賬戶同時需要進行支付渠道簽約，作為默認支付方式，系統支持支付渠道切換。無論是何種車票，當其下掛至賬戶中，即由默認支付渠道進行扣費。

3個模塊的升級，功能上實現了車票介質與業務邏輯的解耦以及以賬戶為對象的統一業務管理；架構上對冗余系統進行了整合，各模塊功能定位更加清晰，系統內數據流轉效率得到提升。

3.2.2 精簡、解放終端功能

車票介質與業務邏輯的解耦加上業務后臺集中化處理，終端可以專注于基礎數據的采集。讀寫器在本地僅需負責對車票的驗簽、數據讀取并上傳至后臺、接收后臺指令并通知上位機執行操作。

3.2.3 過濾、整合數據通道

由于終端不再對車票交易數據進行預處理，在降低準入條件同時，還應考慮兼容以及數據流入后臺前的清理問題。因此，設置數據網關對終端上傳的數據進行過濾、清洗和調度。同時，數據網關也作為數據緩沖層，對并發流量進行負載調控。

4 賬戶體系應用

4.1 車票交叉混用

以賬戶體系為核心，賬戶中下掛的各類車票介質的過閘交易在系統中都將反映為賬戶過閘狀態屬性的變化，系統正確匹配交易后再通過綁定的支付渠道進行扣費。這意味著無論是虛擬車票（二維碼、人臉票等），還是實體卡（金融IC卡、一卡通、身份證等），只需要完成注冊綁定，就可以實現在線處理、先享后付，并且可以無障礙交叉混用。車票混用過閘交易處理流程如圖 4所示。

圖4 車票混用過閘交易處理流程示例

4.2 AFC 互聯互通

軌道交通的互聯互通是粵港澳大灣區建設和都市圈建設的關鍵一環，AFC系統則承擔了其中乘車介質互通和業務數據共享的責任，而互聯互通的具體模式又取決于采用一張票或是一賬戶為業務對象。

4.2.1 一張票

互聯互通的目標是使乘客能夠跨區域、跨制式、無障礙一張票聯乘，目前廣州與佛山兩市AFC系統采用統一標準，設備端軟硬件完全兼容，清分后臺采用實時或異步、文件或消息的多種交互接口進行數據共享，實現了兩市全票種互通互用。

然而，若此種模式擴展至廣州都市圈與深圳都市圈多地市互聯互通，在不同城市已經存在各種軟硬件差異的情況下，終端和后臺對異地車票的兼容需要實施大量系統改造。

4.2.2 一賬戶

賬戶打通了車票介質之間的壁壘，在不改變本地既有票務規則的情況下，建立互聯互通賬戶體系業務模型。對于有跨區域出行需求的目標乘客，在完成注冊和綁定異地車票（實體或虛擬車票均可）后，即可正常過閘。

賬戶模式減少了車站設備對異地車票兼容改造需求，降低了互聯互通改造成本。在犧牲一定乘客使用體驗（需要主動注冊）的情況下，提供了另一種互聯互通解決方案。賬戶模式跨區域乘車過程示意如圖5所示。

圖5 賬戶模式跨區域乘車過程示意圖

4.2.3 2 種互聯互通模式特點對比

無論是一張票”，還是一賬戶”，都能夠解決介質互認的問題，然則AFC系統的互聯互通還需要考慮可實施性、改造難度和成本、業務的可操作性及覆蓋面、運營管理等方面的問題，兩者的對比分析如表1所示。

總體而言，“一張票模式是通過各方對系統進行全面升級，以求達到乘客無感互聯互通的目的；而一賬戶模式要求目標乘客主動注冊，利用異地車票混用機制，在實現互聯互通同時，減少系統在兼容度上的要求。某種程度上，“一賬戶的互聯互通模式包含了對一張票模式的支持，是一張票模式的緩沖和過渡。

4.3 提升數據價值

由于有了賬戶的概念，AFC系統中相對離散的數據能夠更有效的進行清洗和關聯，并開展多維度的數據分析，充分利用AFC系統海量數據優勢，挖掘數據價值，實現精準優惠、營銷，個性化乘客服務，引導商業經營等，助力智慧化、數字化產業的發展。

5 總結

本文分析了賬戶體系模型在AFC系統全業務流程的適應性，介紹系統架構的優化可行性、應用場景及附加價值。一方面，提出通過求并集、做減法對系統資源進行整合優化，以期賬戶體系模型能夠為AFC系統后續發展路徑提供有效參考；另一方面，利用技術特點突破互聯互通的技術標準、管理規范、票務規則壁壘的思路，為互聯互通提供了另一種解決方案。

表12 種互聯互通模式特點對比表