城軌交通電子支付二維碼標(biāo)準(zhǔn)探討

文/張鵬 陳園園 余樂(lè)

在“互聯(lián)網(wǎng)＋”時(shí)代大背景下，以手機(jī)掃碼過(guò)閘為代表的新型移動(dòng)支付技術(shù)在軌道交通領(lǐng)域得到迅猛發(fā)展，它既能有效解決地鐵售檢票系統(tǒng)存在的購(gòu)票效率低、客流高峰期排隊(duì)購(gòu)票時(shí)間長(zhǎng)、車(chē)票單次使用成本高等問(wèn)題，又能豐富地鐵票務(wù)系統(tǒng)的支付形式，為乘客提供更好的便捷出行服務(wù)。

在新技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)，移動(dòng)支付手段可謂百花齊放，各城市應(yīng)用情況各異，技術(shù)路線也各不相同，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和接口，城市間不能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，為城軌企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理水平和乘客滿意度提升帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。本文以南京地鐵AFC系統(tǒng)移動(dòng)支付升級(jí)改造工程應(yīng)用為例，對(duì)城市軌道交通互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)指南中的二維碼標(biāo)準(zhǔn)理念進(jìn)行闡述，分享南京地鐵互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，以便于大家共同學(xué)習(xí)與探討。

南京地鐵互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了兩個(gè)階段。第一階段為二維碼購(gòu)票技術(shù)試點(diǎn)；第二階段為移動(dòng)支付過(guò)閘技術(shù)推廣。

·2017年9月31日南京地鐵在3號(hào)線大行宮站、南京站和南京南站試點(diǎn)投放互聯(lián)網(wǎng)售票機(jī)，乘客可使用支付寶APP掃碼并支付購(gòu)買(mǎi)單程票。該階段引入了支付寶當(dāng)面付技術(shù)，摒棄了在互聯(lián)網(wǎng)上購(gòu)買(mǎi)車(chē)站到車(chē)站取票的方案。對(duì)移動(dòng)支付技術(shù)引入南京地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的可能性及方案進(jìn)行全面論證。

·2018年4月南京地鐵結(jié)合自身購(gòu)票業(yè)務(wù)的試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)及行業(yè)兄弟單位對(duì)移動(dòng)支付技術(shù)的試點(diǎn)推廣經(jīng)驗(yàn)，跳過(guò)了購(gòu)票功能的推廣，直接對(duì)移動(dòng)支付過(guò)閘技術(shù)進(jìn)行全面推廣，并將該工程列為2018年南京市民生實(shí)事之一。

二維碼標(biāo)準(zhǔn)的制定

關(guān)于發(fā)碼方式的選擇。從標(biāo)準(zhǔn)制定和發(fā)碼方式兩個(gè)維度對(duì)城軌企業(yè)二維碼發(fā)碼方式進(jìn)行分析。二維碼標(biāo)準(zhǔn)有第三方支付機(jī)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、銀聯(lián)二維碼標(biāo)準(zhǔn)、交通部二維碼標(biāo)準(zhǔn)、城軌企業(yè)自定義二維碼標(biāo)準(zhǔn)等，發(fā)碼方式有獨(dú)立發(fā)碼和混合發(fā)碼兩種方式。結(jié)合南京地鐵實(shí)際需求及城軌互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)指南，南京地鐵采用城軌自定義混合發(fā)碼標(biāo)準(zhǔn)，即南京地鐵與第三方業(yè)務(wù)合作方合作共同發(fā)碼。

序號(hào) 進(jìn)出站分離碼 通用乘車(chē)碼1需要車(chē)站或中央查重 需要車(chē)站或中央查重2支持在線或離線生碼、驗(yàn)碼 支持在線或離線生碼、驗(yàn)碼3進(jìn)站后必須收到進(jìn)站行程，才能生碼出站 進(jìn)站后無(wú)需進(jìn)站行程，可直接生碼出站4后臺(tái)系統(tǒng)交通匹配算法簡(jiǎn)單 后臺(tái)系統(tǒng)交通匹配算法復(fù)雜5 用戶行程清晰，便于客服處理，減少投訴糾紛 行程管理復(fù)雜，易引發(fā)用戶疑異，導(dǎo)致投訴增高

關(guān)于發(fā)碼類(lèi)型的選擇。從二維碼使用角度，城軌二維碼應(yīng)用方式有進(jìn)出站分離碼和通用乘車(chē)碼之分，各有優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)比如下：從兩者對(duì)比上來(lái)看，進(jìn)出站分離碼優(yōu)點(diǎn)在于其后臺(tái)系統(tǒng)交易配對(duì)簡(jiǎn)單，用戶行程管理清晰，投訴少，更便于客服處理。缺點(diǎn)本次行程消息推送成功與否會(huì)對(duì)下一次使用產(chǎn)生影響，其潛在風(fēng)險(xiǎn)當(dāng)APP用戶群體較大，APP后臺(tái)系統(tǒng)向APP推送行程時(shí)會(huì)存在不穩(wěn)定現(xiàn)象，APP客戶端需向后臺(tái)增加查詢用戶行程指令，已確保行程完成，導(dǎo)致APP及后臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度上升。

通用乘車(chē)碼優(yōu)點(diǎn)在于用戶在車(chē)站使用時(shí)不受上一行程限制，每次均可直接生碼使用，如乘客已進(jìn)站但未收到進(jìn)站行程，出站時(shí)不受任何影響。該方案更容易被第三方業(yè)務(wù)合作方所接受。其缺點(diǎn)在于互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)中行程管理及APP行程管理設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，更容易引發(fā)乘客投訴，乘客使用習(xí)慣培養(yǎng)成本較高。

關(guān)于南京地鐵二維碼數(shù)據(jù)的組成。南京地鐵二維碼由二維碼頭、行業(yè)數(shù)據(jù)域、用戶數(shù)據(jù)域、二維碼尾組成，其中行業(yè)數(shù)據(jù)域由行業(yè)受理方發(fā)行，由行業(yè)數(shù)據(jù)、用戶公鑰、行業(yè)數(shù)據(jù)域簽名組成；用戶數(shù)據(jù)域由第三方業(yè)務(wù)合作方發(fā)行，由用戶數(shù)據(jù)、支付機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)域簽名組成。二維碼編碼格式符合《GB/T18284-2000快速響應(yīng)矩陣碼》的要求，采用8位字節(jié)數(shù)據(jù)編碼方式，糾錯(cuò)等級(jí)選擇L（7%）。

二維碼標(biāo)準(zhǔn)在AFC系統(tǒng)中的應(yīng)用

AFC系統(tǒng)架構(gòu)再設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)是根據(jù)功能進(jìn)行劃分，即通常講的五層架構(gòu)。第一層：以單程票、儲(chǔ)值票為代表的票卡業(yè)務(wù)邏輯層；第二層：車(chē)站為乘客提供服務(wù)的終端設(shè)備層；第三層：為車(chē)站終端設(shè)備提供管理功能的車(chē)站計(jì)算機(jī)處理層；第四層：以線路為單位，對(duì)線路進(jìn)行管理的線路中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層；第五層：負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)線網(wǎng)進(jìn)行管理，并負(fù)責(zé)各線路的清分結(jié)算功能。

南京地鐵AFC系統(tǒng)構(gòu)架圖

在南京地鐵方案設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)全線網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)鏈路進(jìn)行自組工業(yè)三層環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)，確保網(wǎng)絡(luò)鏈路實(shí)時(shí)可靠，并提出了“五+三”混合架構(gòu)模型，即在保留原有五層架構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了實(shí)時(shí)性更強(qiáng)的三層補(bǔ)充架構(gòu)模型，通過(guò)兩種架構(gòu)模型的互補(bǔ)，可以有效地解決智慧城市背景下地鐵互聯(lián)網(wǎng)支付票務(wù)系統(tǒng)的需求與管理問(wèn)題。新的三層補(bǔ)充模型，第一層：以互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)為代表的電子卡、NFC閃付卡、手機(jī)Pay為代表的處理單元，對(duì)實(shí)時(shí)性需要較高的虛擬類(lèi)、實(shí)體類(lèi)票卡進(jìn)行規(guī)范；第二層：原有車(chē)站終端，直接為乘客提供售檢票服務(wù)的設(shè)備，增加互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)的業(yè)務(wù)描述；第三層：互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)，與清分系統(tǒng)平級(jí)亦可歸屬于清分系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，主要功能是統(tǒng)一城市軌道交通AFC系統(tǒng)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)各種運(yùn)行參數(shù)、收集終端設(shè)備中產(chǎn)生的實(shí)時(shí)交易數(shù)據(jù)，同時(shí)負(fù)責(zé)與第三方支付機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)對(duì)接進(jìn)行行程推送及計(jì)扣等工作，規(guī)范了互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互模式下各種票務(wù)管理規(guī)定。

通過(guò)兩種模型的互補(bǔ)，在滿足地鐵互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求的同時(shí)，又很好得保留了傳統(tǒng)業(yè)務(wù)處理模型的管理需求，對(duì)于正線改造系統(tǒng)來(lái)講，既能降低建設(shè)系統(tǒng)的改造難度，又最大限度的滿足了運(yùn)營(yíng)公司現(xiàn)有的管理模式。

電子支付的業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)。南京地鐵移動(dòng)支付升級(jí)項(xiàng)目屬于正線生產(chǎn)系統(tǒng)改造項(xiàng)目，系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，在保留既有自動(dòng)售檢票系統(tǒng)設(shè)備功能基礎(chǔ)上，對(duì)清分系統(tǒng)、線路自動(dòng)售檢票系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級(jí)改造，引入移動(dòng)支付手段，并新建互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)二維碼、銀聯(lián)聯(lián)機(jī)預(yù)授權(quán)等多種支付方式的在南京地鐵的創(chuàng)新應(yīng)用。

主要業(yè)務(wù)參與方如下：

·地鐵AFC/ACC系統(tǒng)：由南京地鐵ACC清分系統(tǒng)及10條已開(kāi)通AFC線路組成，其中AFC系統(tǒng)中TVM、AGM、BOM等終端設(shè)備為乘客提供移動(dòng)支付即時(shí)服務(wù)。ACC清分系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)與互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，清分對(duì)賬等功能，更側(cè)重于數(shù)據(jù)清分功能。

南京地鐵互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)

·互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)：該系統(tǒng)為二維碼交易的處理核心及交換平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)與第三方開(kāi)放平臺(tái)及AFC系統(tǒng)的對(duì)接，提供乘車(chē)二維碼的生成、二維碼掃碼通知、行程通知、行程消費(fèi)計(jì)費(fèi)、交易對(duì)賬等服務(wù)，支持乘車(chē)碼APP的接入能力，最終實(shí)現(xiàn)二維碼過(guò)閘服務(wù)能力。

·第三方開(kāi)發(fā)平臺(tái)：屬于移動(dòng)支付業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方APP的后臺(tái)，主要負(fù)責(zé)與互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行二維碼請(qǐng)碼、行程管理、行程計(jì)扣、賬單對(duì)賬等數(shù)據(jù)交互，同時(shí)負(fù)責(zé)管理其APP相關(guān)業(yè)務(wù)使用。

·用戶終端：主要指移動(dòng)APP，APP可以為地鐵官方APP、城軌易行APP及商業(yè)合作方的APP。其中南京地鐵官方APP承擔(dān)各城軌間官方APP互聯(lián)互通的接入與管理工作。

互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

軌道交通傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理中心對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求不高，當(dāng)下軌道交通業(yè)務(wù)正逐步向數(shù)據(jù)化、在線化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。傳統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)已無(wú)法滿足互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下，系統(tǒng)的可靠性、安全性、擴(kuò)展性、開(kāi)放性、經(jīng)濟(jì)性、前瞻性等需求。本項(xiàng)目中從需求角度出發(fā)結(jié)合當(dāng)下先進(jìn)技術(shù)，采用“私有云+ 傳統(tǒng)SAN 存儲(chǔ)”混合架構(gòu)的設(shè)計(jì)理念，對(duì)南京地鐵移動(dòng)支付中心數(shù)據(jù)大腦進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。即在傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上增加分布式數(shù)據(jù)處理模型，兩者并存共同解決互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)的各種業(yè)務(wù)需求，為銀聯(lián)閃付過(guò)閘、二維碼過(guò)閘同時(shí)上線創(chuàng)造條件。

將互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)中的用戶最終數(shù)據(jù)通過(guò)SAN 儲(chǔ)存模式存儲(chǔ)到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，利用傳統(tǒng)的對(duì)賬清分模型與第三方業(yè)務(wù)合作方、地鐵官方APP、地鐵清分系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)賬，并對(duì)系統(tǒng)日常事務(wù)性進(jìn)行管理。系統(tǒng)中實(shí)時(shí)性要求較高的業(yè)務(wù)由私有云分布式計(jì)算來(lái)完成，利用云計(jì)算IaaS 技術(shù)對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，利用云計(jì)算PaaS 容器技術(shù)實(shí)現(xiàn)內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)Redis 和消息隊(duì)列ActiveMQ的集群處理?？梢詫?duì)PC 服務(wù)器硬件資源進(jìn)行集中共享，通過(guò)負(fù)載均衡實(shí)現(xiàn)多臺(tái)計(jì)算機(jī)協(xié)同處理任務(wù)，有效降低了數(shù)據(jù)高并發(fā)模式下對(duì)硬件資源的需求，使得系統(tǒng)具有高可訪問(wèn)性、透明性、開(kāi)放性、可擴(kuò)展性。

二維碼進(jìn)出站流程如下：

二維碼進(jìn)出站流程示意圖

通用乘車(chē)碼進(jìn)出站流程與進(jìn)出站分離碼流程區(qū)別只在于進(jìn)站或出站后行程推送是否及時(shí)，是否對(duì)下一次使用產(chǎn)生影響。

互聯(lián)互通設(shè)計(jì)的考慮

國(guó)內(nèi)已有25個(gè)城市的軌道交通企業(yè)實(shí)現(xiàn)了手機(jī)掃碼過(guò)閘，在給人們的生活、出行帶來(lái)諸多便利的同時(shí)，城市間互聯(lián)互通已經(jīng)成為一個(gè)棘手的問(wèn)題。以南京地鐵標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)時(shí)，已經(jīng)對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行充分討論，并將南京地鐵移動(dòng)支付互通場(chǎng)景劃分為兩類(lèi)：

·互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)接入方式，即在商務(wù)合作模式談妥的基礎(chǔ)上，所有第三方業(yè)務(wù)合作方按照統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)接入南京地鐵互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)，所有業(yè)務(wù)合作方關(guān)系對(duì)等。該方案對(duì)互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)要求高，且實(shí)施技術(shù)復(fù)雜、涉及面廣、難度高。

·官方APP接入方式，可以滿足不同機(jī)構(gòu)的APP接入實(shí)現(xiàn)APP間的互聯(lián)互通，即各城市APP通過(guò)城軌易行平臺(tái)或直接與南京地鐵官方APP進(jìn)行相互嵌入調(diào)用。該模式下，核心對(duì)接工作由APP端完成，互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)只需與其官方APP對(duì)賬，由地鐵官方APP完成與其他APP之間的數(shù)據(jù)交互及對(duì)賬工作，更適合互聯(lián)網(wǎng)模式下的不同城市間的商業(yè)合作及推廣。

“熊貓”結(jié)合自身AFC多年的業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)，與南京地鐵展開(kāi)深入合作，為南京地鐵提供互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作。通過(guò)雙方的共同努力，實(shí)現(xiàn)了南京地鐵AFC系統(tǒng)移動(dòng)支付方案從無(wú)到有，從吸收兄弟城市經(jīng)驗(yàn)到完善超越。本項(xiàng)目中對(duì)AFC系統(tǒng)架構(gòu)模型再創(chuàng)新，首次提出了“五+三”混合業(yè)務(wù)模型架構(gòu)，利用“私有云+傳統(tǒng)SAN存儲(chǔ)”混合架體系構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)數(shù)據(jù)中心，并對(duì)移動(dòng)支付核心業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化。實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)首創(chuàng)應(yīng)用地鐵業(yè)務(wù)方和電商平臺(tái)聯(lián)合發(fā)碼技術(shù)，對(duì)南京地鐵11條線路網(wǎng)絡(luò)鏈路進(jìn)行自組工業(yè)三層環(huán)網(wǎng)改造，實(shí)現(xiàn)全線網(wǎng)進(jìn)出站實(shí)時(shí)匹配查重技術(shù)，為南京地鐵移動(dòng)支付業(yè)務(wù)上線夯實(shí)了基礎(chǔ)，也為行業(yè)移動(dòng)支付技術(shù)的發(fā)展提供可借鑒經(jīng)驗(yàn)。