趙婉妤,史天運(yùn),沈海燕,呂曉軍,端嘉盈
(1.中國鐵道科學(xué)研究院 研究生部,北京 100081;2.中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 合作開發(fā)部,北京 100081;3.中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計(jì)算技術(shù)研究所,北京 100081)
隨著我國城市化建設(shè)的加速,城市軌道交通、市域和城際鐵路修建規(guī)模快速增長。截止2018 年底,我國已有35 個(gè)城市開通了城市軌道交通,運(yùn)營線路總長度5 761.4 km[1],全年累計(jì)完成客運(yùn)量210.7 億人次。同時(shí),另有63 個(gè)城市的軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃獲批,在實(shí)施的建設(shè)規(guī)劃線路總長達(dá)到7 611 km[1]。另一方面,市域和城際鐵路作為城市群通勤圈的重要組成,也得到快速發(fā)展。根據(jù)國家發(fā)改委和交通運(yùn)輸部《城鎮(zhèn)化地區(qū)綜合交通網(wǎng)規(guī)劃(發(fā)改基礎(chǔ)[2015] 2706 號(hào))》中制定的目標(biāo),至2020 年城際鐵路將覆蓋98%的節(jié)點(diǎn)城市和近60%的縣(市)。京津冀、長江三角洲和珠江三角洲3 大城市群基本建成城際交通網(wǎng)絡(luò),相鄰核心城市之間、核心城市與周邊節(jié)點(diǎn)城市之間實(shí)現(xiàn)1 h 通達(dá)。然而,目前大多數(shù)城際鐵路和城市軌道交通相互獨(dú)立,管理主體和售檢票系統(tǒng)制式均不同,因而導(dǎo)致乘客換乘不便、運(yùn)輸效率低和資源浪費(fèi)。為解決上述困難,并同時(shí)滿足國家對(duì)現(xiàn)代化城市群發(fā)展的意見和要求,應(yīng)該推進(jìn)城際鐵路和城市軌道交通售檢票的互聯(lián)互通,切實(shí)有效加快便捷換乘,更好地適應(yīng)通勤需求[1]。
城際鐵路和城軌票務(wù)的互聯(lián)互通對(duì)實(shí)現(xiàn)旅客順暢換乘和無縫銜接十分有利,乘客無需再通過不同的售票窗口、自動(dòng)售票機(jī)或手機(jī)客戶端應(yīng)用等多次購票、安檢和進(jìn)出站。同時(shí),也可以簡化交通樞紐內(nèi)售檢票系統(tǒng)的設(shè)置,減輕工作人員的工作量[2-3]。為滿足旅客和管理主體的便利需求,鐵路和城軌實(shí)現(xiàn)票務(wù)的互聯(lián)互通有以下便利模式。
(1)實(shí)名制實(shí)體/虛擬一卡通實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。實(shí)體一卡通是指在保留已有換乘閘機(jī)的前提下,城市群內(nèi)的市域、城際鐵路和該地區(qū)城市軌道交通使用統(tǒng)一的實(shí)名制卡片,卡片存儲(chǔ)個(gè)人身份信息,并以信用或儲(chǔ)值的形式開通對(duì)應(yīng)資金賬戶,利用實(shí)體/虛擬一卡通實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通示意圖如圖1 所示,在某一城市群內(nèi)出行的乘客只需要攜帶一種卡片[4]。對(duì)于必須需要實(shí)名認(rèn)證的市域和城際鐵路線路,安裝實(shí)名認(rèn)證進(jìn)站和出站閘機(jī),乘客通過刷卡、人臉識(shí)別并進(jìn)行人證比對(duì)后進(jìn)出站。換乘城市軌道交通線路時(shí),需要出站后再次刷卡進(jìn)站,但由于城市軌道交通線路并無實(shí)名制認(rèn)證要求,因而可直接刷卡進(jìn)出站。虛擬一卡通以實(shí)體一卡通為基礎(chǔ),在有NFC 功能的手機(jī)上利用電子錢包開通,進(jìn)一步方便乘客出行。該卡片由中國國家鐵路集團(tuán)有限公司(以下簡稱“國鐵集團(tuán)”)或各地市政交通部門和銀行聯(lián)合發(fā)卡。
圖1 利用實(shí)名制實(shí)體/虛擬一卡通實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通示意圖Fig.1 Flowchart of physical/virtual smartcard
(2)無礙換乘的實(shí)名制實(shí)體/虛擬一卡通實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。無障礙換乘的實(shí)名制一卡通是指城市群內(nèi)軌道交通系統(tǒng)使用統(tǒng)一實(shí)名制一卡通,減少城市群內(nèi)市域、城際鐵路與城市軌道交通之間的換乘障礙,取消換乘閘機(jī),將市域、城際鐵路融入到已有的城市群軌道交通線路網(wǎng)中。該卡片由國鐵集團(tuán)和各地市政交通部門聯(lián)合銀行共同發(fā)卡,利用無礙換乘的實(shí)名制實(shí)體/虛擬一卡通實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通示意圖如圖2 所示。
圖2 利用無礙換乘的實(shí)名制實(shí)體/虛擬一卡通實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通示意圖Fig.2 Flowchart of barrier-free transfer physical/virtual real name smartcard
(3)二維碼互換實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通?;诙S碼互換實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通是指借助可連接全國各地鐵官方二維碼的“城軌易行”平臺(tái),結(jié)合鐵路客票系統(tǒng)發(fā)行的乘車二維碼,按照各服務(wù)方的發(fā)碼要求,獲取發(fā)碼所需的信息并提供給相互軟件中嵌入的SDK,在各應(yīng)用方APP 上產(chǎn)生對(duì)應(yīng)服務(wù)方自動(dòng)檢票和驗(yàn)票閘機(jī)可驗(yàn)證的二維碼,以方便乘客使用同一APP乘坐該城市群內(nèi)的鐵路和地鐵,由此實(shí)現(xiàn)各服務(wù)方二維碼系統(tǒng)的連接,基于二維碼互換實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通示意圖如圖3 所示[5]。在資金賬戶方面,各城市地鐵官方APP 采用儲(chǔ)值或信用消費(fèi)的方式,“鐵路e卡通”后臺(tái)采用銀行虛擬借記卡儲(chǔ)值的方式。統(tǒng)一APP 乘車僅在雙方后臺(tái)實(shí)現(xiàn)二維碼的請(qǐng)碼與轉(zhuǎn)碼,鐵路與地鐵后臺(tái)分別掌握乘客在各運(yùn)營方線路中的出行OD 信息及應(yīng)扣票款。
圖3 基于二維碼互換實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通示意圖Fig.3 Flowchart of interchange of two-dimensional code based integration
(4)一碼通實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通?;谝淮a通實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通是指有關(guān)部門發(fā)行軌道交通行業(yè)乘車二維碼標(biāo)準(zhǔn),鐵路和城軌根據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)發(fā)行含有實(shí)名制信息的二維碼,乘客使用標(biāo)準(zhǔn)二維碼實(shí)名驗(yàn)證乘車,無需多次進(jìn)出站,基于一碼通實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通示意圖如圖4 所示。在資金賬戶方面,鐵路和城軌運(yùn)營雙方對(duì)用戶賬戶有不同的要求,采用儲(chǔ)值或綁定信用賬戶,順應(yīng)“信用出行”的趨勢(shì)。
(5)一證通實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。利用一證通實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通是指以身份證作為存儲(chǔ)鐵路電子客票和城軌賬戶票務(wù)信息的載體,實(shí)現(xiàn)旅客一證通便捷出行。一證通在鐵路方面已有良好的基礎(chǔ),目前我國使用第二代居民身份證購票的旅客占98%以上,推廣的全面電子客票也以身份證為載體,鐵路全部車站人工窗口、自助檢票機(jī)和自助實(shí)名制閘機(jī)均已安裝二代居民身份證讀卡器。
圖4 基于一碼通實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通示意圖Fig.4 Flowchart of standard two-dimensional code based and barrier-free transfer integration
(6)刷臉通實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通?;谒⒛樛▽?shí)現(xiàn)互聯(lián)互通是指基于乘客臉部特征信息進(jìn)行身份識(shí)別,通過機(jī)器視覺等技術(shù)進(jìn)行人臉特征獲取和分析,進(jìn)而對(duì)檢測(cè)到的人臉與二代身份證內(nèi)的人像信息進(jìn)行比對(duì),并查找購票信息的全程進(jìn)出站服務(wù),基于一證通/刷臉通實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通示意圖如圖5 所示。個(gè)人身份信息綁定電子賬戶后臺(tái),通過進(jìn)出站站點(diǎn)和時(shí)間確認(rèn)行程票款,即可自動(dòng)扣款。
圖5 基于一證通/刷臉通實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通示意圖Fig.5 Flowchart of ID card pass and face recognition pass
由于鐵路是全國范圍內(nèi)運(yùn)營的,若要做到全國鐵路和各城市軌道交通利用實(shí)體/虛擬一卡通實(shí)現(xiàn)票務(wù)的互聯(lián)互通,則需要全國范圍內(nèi)鐵路和地鐵實(shí)體/虛擬一卡通實(shí)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),達(dá)到互認(rèn)兼容。否則,鐵路閘機(jī)無法兼容各地區(qū)不同的卡片。然而,統(tǒng)一全國范圍內(nèi)的實(shí)體/虛擬一卡通標(biāo)準(zhǔn)較難實(shí)施推廣。因此,各地區(qū)保持已有的實(shí)體/虛擬一卡通標(biāo)準(zhǔn),鐵路根據(jù)各地區(qū)標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)某一地區(qū)內(nèi)市域、城際鐵路和城市軌道交通實(shí)體/虛擬一卡通統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)性更強(qiáng)。為實(shí)現(xiàn)利用實(shí)體/虛擬一卡通的互聯(lián)互通,一是需要實(shí)體交通一卡通普及程度高、使用簡易便捷,虛擬卡基于NFC 技術(shù),需要市民智能手機(jī)使用率高;二是需要鐵路和地鐵票務(wù)系統(tǒng)智能化、信息化程度高,車站硬件設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)狀況良好;三是需要鐵路和地鐵的管理部門積極對(duì)接,制定實(shí)名制一卡通的標(biāo)準(zhǔn)、確定發(fā)卡方案。
實(shí)體/虛擬交通一卡通較已有的交通卡有明顯優(yōu)勢(shì)。①鐵路和地鐵售檢票仍分別由現(xiàn)有運(yùn)營方管理,票務(wù)系統(tǒng)無需融合,管理壁壘容易突破;②乘客持有一種卡片即可乘坐城市群內(nèi)的所有公共交通,換乘簡單易行[6];③實(shí)名制的實(shí)現(xiàn),可以方便儲(chǔ)值卡掛失,保證用戶資金安全,也是今后實(shí)現(xiàn)信用出行的基本前提。④進(jìn)出站都需要刷卡確認(rèn),無需清分,易于實(shí)現(xiàn),且保證各運(yùn)營主體的利益。然而,實(shí)體/虛擬交通一卡通存在較多問題和困難。一是現(xiàn)有公交一卡通體系已經(jīng)較為成熟,重新大量發(fā)卡需要?jiǎng)佑幂^多社會(huì)資源,市民需要重新辦卡提高了出行成本,同時(shí)造成各城市已有公交一卡通的浪費(fèi);二是市政與鐵路票務(wù)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立,很難建立一卡通標(biāo)準(zhǔn);三是鐵路和地鐵仍然獨(dú)立管理,市政無法為市民提供換乘優(yōu)惠或其他優(yōu)惠。因而,這種實(shí)名制一卡通帶來的便利并不能彌補(bǔ)實(shí)現(xiàn)過程中的麻煩,在現(xiàn)有市政一卡通較為成熟的前提下,短期內(nèi)再次發(fā)行此種實(shí)名制一卡通的意義不大。
為實(shí)現(xiàn)利用無礙換乘的實(shí)名制實(shí)體/虛擬一卡通的互聯(lián)互通,一是需要滿足實(shí)名制實(shí)體/虛擬一卡通中對(duì)于一卡通的普及程度、管理方和用戶的信息化程度和不同管理主體之間合作機(jī)制的要求[7];二是城軌需要實(shí)現(xiàn)軟硬件設(shè)備升級(jí)改造,滿足同鐵路一樣的“人、證、卡”合一的實(shí)名制認(rèn)證機(jī)制;三是需要鐵路客票系統(tǒng)和城軌客票系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)聯(lián)通形成科學(xué)合理的清分機(jī)制,保證各方利益[8];四是需要鐵路和地鐵的換乘車站之間實(shí)現(xiàn)安檢互認(rèn)或車站改造升級(jí)后實(shí)現(xiàn)站內(nèi)換乘;五是需要市域、城際鐵路放寬檢票進(jìn)站的時(shí)間限制,乘客可在運(yùn)營時(shí)間內(nèi)進(jìn)入車站,乘坐任意列車。
無障礙換乘的實(shí)名制一卡通是鐵路和城軌售檢票互聯(lián)互通的最佳設(shè)想,完善了城市群內(nèi)公共交通換乘復(fù)雜的現(xiàn)狀,為通勤、通學(xué)、差旅乘客提供了便利,順應(yīng)了綜合大交通的發(fā)展趨勢(shì)。但此種方式還有較多困難。①由于乘客只需要在進(jìn)出站時(shí)各刷一次卡,管理部門無從知曉乘客的出行路徑,加之鐵路和地鐵投資、運(yùn)營成本和客流量等多方面因素較為復(fù)雜,難以確定合理科學(xué)的清分方法;②由于鐵路嚴(yán)格的實(shí)名制認(rèn)證規(guī)則,城軌需將硬件設(shè)備升級(jí)改造,同樣符合鐵路實(shí)名制認(rèn)證的要求,但城軌目前并無此要求,聯(lián)通后會(huì)降低城軌出行的效率。因而,此種模式雖然是對(duì)乘客最為便捷快速的出行方式,但在目前鐵路和地鐵已有的票務(wù)制度下較難實(shí)現(xiàn)。
為實(shí)現(xiàn)基于二維碼互換的互聯(lián)互通,一是需要各城市軌道交通系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)二維碼掃碼進(jìn)出站,同時(shí)需要“鐵路e 卡通”二維碼掃碼和身份驗(yàn)證進(jìn)出站業(yè)務(wù)更為廣泛的推廣;二是需要有一個(gè)能夠服務(wù)于城市軌道交通互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)體系二維碼過閘業(yè)務(wù)的各城市互聯(lián)互通的平臺(tái),以提供與鐵路的對(duì)接業(yè)務(wù);三是需要提供有力的技術(shù)支持,實(shí)現(xiàn)鐵路乘車二維碼和地鐵乘車二維碼的互換、互認(rèn);四是需要鐵路和地鐵車站硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)狀況良好,以滿足站內(nèi)掃碼乘車的技術(shù)要求;五是需要鐵路和地鐵管理雙方積極合作對(duì)接,以實(shí)現(xiàn)二維碼的互認(rèn)。
基于二維碼互換實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通是目前實(shí)現(xiàn)性最強(qiáng)、可操作性最好的方式。①它順應(yīng)了目前乘客掃碼乘車的習(xí)慣,有良好的群眾基礎(chǔ),全國已有25 座城市的軌道交通系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了二維碼掃碼進(jìn)出站,“鐵路e 卡通”二維碼掃碼進(jìn)出站業(yè)務(wù)也在長株潭城際鐵路試點(diǎn),乘客無需提前購票,只需掃碼并進(jìn)行身份驗(yàn)證便可進(jìn)出站;②“城軌易行”已經(jīng)提供了一個(gè)服務(wù)于城軌互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)體系二維碼過閘業(yè)務(wù)的各城市互聯(lián)互通的平臺(tái);③大部分車站已將設(shè)備升級(jí)改造,提高了站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量,為二維碼票務(wù)提供了較好的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ);四是乘客在乘坐不同運(yùn)營商的線路時(shí)需單獨(dú)掃碼進(jìn)出站,清分容易,無需改變各運(yùn)營商現(xiàn)有的運(yùn)營方式,保留了鐵路實(shí)名制的要求,更易打破管理體制和權(quán)限方面的障礙。因此,鑒于目前鐵路和地鐵已有的票務(wù)方式,進(jìn)行二維碼互換實(shí)現(xiàn)鐵路和地鐵的互聯(lián)互通對(duì)管理者來說最為適應(yīng),對(duì)乘客來說也是最為方便省時(shí)的解決模式方案。
為實(shí)現(xiàn)利用一碼通的互聯(lián)互通,需滿足無礙換乘的實(shí)名制實(shí)體/虛擬一卡通和二維碼互換模式中涉及到的前提,同時(shí)還需要鐵路和地鐵部門共同發(fā)行軌道交通二維碼標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包含二維碼的數(shù)據(jù)格式、安全性相關(guān)要求、受理終端要求以及移動(dòng)應(yīng)用客戶端軟件要求等,以指導(dǎo)受理終端和移動(dòng)應(yīng)用終端等改造升級(jí)以及設(shè)計(jì)開發(fā)。一碼通乘車實(shí)現(xiàn)了市域、城際鐵路和城市軌道交通的無障礙換乘,也順應(yīng)了目前乘客無卡出行的趨勢(shì),較二維碼互換的方式更為便捷。但仍存在較多挑戰(zhàn),和無礙換乘的實(shí)名制實(shí)體/虛擬一卡通模式類似,在清分方法、實(shí)名制認(rèn)證規(guī)則和城市群軌道交通票務(wù)系統(tǒng)的建立方面都存在較多困難。需要地方政府和國家鐵路公司之間積極對(duì)接,體制障礙較難打破,并不容易實(shí)現(xiàn)。
城軌票務(wù)需要升級(jí)改造以支持一證通,一種方式是可以通過鐵路12306 客戶端或城軌官方客戶端發(fā)售城軌單程票后綁定身份信息,乘客直接刷身份證換乘城市軌道交通;另一種方式是可以將身份證信息和用戶一卡通賬戶或電子一卡通賬戶信息在后臺(tái)關(guān)聯(lián),乘客通過刷身份證直接在對(duì)應(yīng)一卡通賬戶中扣除相應(yīng)票款。為滿足實(shí)現(xiàn)一證通互聯(lián)互通的條件,地鐵閘機(jī)需升級(jí)以實(shí)現(xiàn)對(duì)身份證信息的讀取和“人、證合一”的認(rèn)證功能,同時(shí)要為其他證件持有者提供解決方案。這種模式在目前的條件下容易實(shí)現(xiàn),只需城軌方安裝身份證讀卡器和人臉識(shí)別設(shè)備即可完成升級(jí)改造,而且無需另外發(fā)卡。身份證綁定的實(shí)體賬戶保證了用戶資金安全;換乘時(shí)刷證確認(rèn),可采用進(jìn)出站確認(rèn)法進(jìn)行清分,簡便易行。然而,此模式中將鐵路和地鐵票務(wù)載體設(shè)定為身份證,它是證明持有人身份的法定證件,一方面其重要性不言而喻,作為日常地鐵通勤反復(fù)使用的票務(wù)載體增加了其遺失的風(fēng)險(xiǎn);二是對(duì)地鐵實(shí)名制認(rèn)證的要求將更為嚴(yán)格,降低了日常出行效率。因此,在目前鐵路和地鐵的運(yùn)營方式下,這種聯(lián)通的設(shè)想并不是可操作性最強(qiáng)最便捷的模式。
為實(shí)現(xiàn)基于“刷臉通”的互聯(lián)互通,一是需要滿足無礙換乘的實(shí)名制實(shí)體/虛擬一卡通中提到的關(guān)于統(tǒng)一實(shí)名制認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)、完善合理的清分系統(tǒng)和不同管理主體之間合作機(jī)制等要求;二是需要較為可靠、高效的1:N 人臉識(shí)別技術(shù),以確保進(jìn)出站效率和安全性;三是需要鐵路和地鐵高度信息化、智能化的成套設(shè)備解決方案。相比二維碼、一卡通、一證通乘車,刷臉通更為便捷,省去了乘客在進(jìn)出站時(shí)拿出手機(jī)或卡片的步驟,只需面對(duì)鏡頭刷臉即可實(shí)現(xiàn)全過程智能出行。另外,我國目前從消費(fèi)領(lǐng)域到網(wǎng)絡(luò)支付、金融、醫(yī)療和交通等領(lǐng)域,都在逐步引入“刷臉支付”技術(shù),該技術(shù)也在逐漸成為一種主流的支付方式。長遠(yuǎn)來看,高度智能化的出行方式是一種必然趨勢(shì),但大范圍推廣有待進(jìn)一步試驗(yàn)。
實(shí)現(xiàn)鐵路和地鐵售檢票的互聯(lián)互通,從技術(shù)難易程度、清分難易程度、實(shí)現(xiàn)成本高低和實(shí)現(xiàn)難易程度等方面進(jìn)行適應(yīng)性比較分析。各模式適應(yīng)性比較分析如表1 所示。
結(jié)合目前城際鐵路和城軌方已推廣的票務(wù)方式,利用二維碼換碼以實(shí)現(xiàn)2 者之間售檢票系統(tǒng)的互聯(lián)互通是最切實(shí)適應(yīng)的模式,城際鐵路也應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況,適當(dāng)增加短編組列車、加密車次提高運(yùn)力和時(shí)間靈活性、實(shí)現(xiàn)隨到隨走,為統(tǒng)一城市群內(nèi)鐵路和城軌售檢票的聯(lián)通提供良好的基礎(chǔ)保障。
對(duì)于乘坐城際鐵路的旅客,尤其是城市圈內(nèi)的市民,城際鐵路和城市軌道交通之間售檢票互聯(lián)互通、融合密切是人們極為關(guān)注的。尤其是在如長株潭一類城際鐵路和城軌結(jié)合較為緊密的地區(qū),售檢票系統(tǒng)的聯(lián)通對(duì)鐵路客流量有較大促進(jìn)作用,還可以提高基礎(chǔ)設(shè)施資源的利用率,方便管理者統(tǒng)一維護(hù),讓信息技術(shù)的進(jìn)步切實(shí)改善市民的出行質(zhì)量。售檢票系統(tǒng)互聯(lián)互通模式還應(yīng)著重考慮2 個(gè)系統(tǒng)互聯(lián)時(shí)用戶信息傳輸?shù)陌踩?,以保護(hù)用戶隱私。隨著鐵路電子客票的全面升級(jí),面部特征信息識(shí)別技術(shù)的高速發(fā)展,鐵路和地鐵也在探索將人臉作為電子客票識(shí)讀載體的方式,因而刷臉進(jìn)出站可能將是逐漸取代傳統(tǒng)車票的最佳方式。
表1 各模式適應(yīng)性比較分析Tab.1 Analysis of the adaptability of different modes