二維碼技術(shù)在AFC系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

郭駿峰

摘 要：近年來，許多城市軌道交通企業(yè)著手嘗試各種不同的“互聯(lián)網(wǎng)+ 地鐵”業(yè)務(wù)應(yīng)用，但基本上都還停留在自動售票機(jī)（TVM）二維碼掃碼購票或是二維碼取票（線上購票線下取票）業(yè)務(wù)。當(dāng)用戶要乘坐地鐵時，還是需要通過傳統(tǒng)的TVM 購票機(jī)或新增的互聯(lián)網(wǎng)取票機(jī)獲得傳統(tǒng)的地鐵票卡方可乘車。這些模式仍不能很好地解決用戶在交通出行時排隊購票、傳統(tǒng)票卡遺失等方面的問題。

關(guān)鍵詞：二維碼技術(shù)在AFC系統(tǒng)中的應(yīng)用

前言：作為面向乘客的服務(wù)系統(tǒng)，傳統(tǒng)的自動售檢票（AFC）系統(tǒng)的應(yīng)用存在一些問題，已不能完全滿足使用需求。從業(yè)主的角度，現(xiàn)金購票導(dǎo)致繁重的硬紙幣清點(diǎn)工作、繁瑣的錢款核算流程、高昂的設(shè)備采購維護(hù)成本，票卡編碼分揀、庫存調(diào)配需要消耗大量的人力物力，容易流失;從乘客的角度，現(xiàn)金操作涉及到零錢問題，高峰期購票充值需要排隊，不僅浪費(fèi)出行時間，而且影響出行體驗。

一、二維碼技術(shù)在AFC系統(tǒng)中使用的優(yōu)勢

1）減少地鐵公司采購成本。因二維碼電子票過閘和付款碼的使用，減少了單程票和儲值卡的使用量，減少了現(xiàn)金在地鐵AFC系統(tǒng)中的使用。在前期建設(shè)規(guī)劃采購中，可以減少單程票相關(guān)模塊或部件的采購量，減少AFC設(shè)備與現(xiàn)金相關(guān)部件或模塊采購數(shù)量，例如自動售票機(jī)中硬幣識別模塊、硬幣找零模塊、紙幣識別模塊、紙幣找零模塊或紙幣循環(huán)找零模塊、儲值卡自動充值機(jī)或模塊，壓縮單程票回收機(jī)構(gòu)和回收箱空間等，并可減少相應(yīng)的備品備件量，以及貨品存放倉庫面積，減少相關(guān)人員工作量，降低整體成本。

2）減少AFC設(shè)備故障率。根據(jù)自動售檢票系統(tǒng)每日故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)，硬幣和紙幣識別模塊、硬幣和紙幣找零模塊、紙幣循環(huán)找零模塊，以及回收機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的每日故障率占到自動售檢票系統(tǒng)全部故障的80%～90%。根據(jù)應(yīng)用統(tǒng)計，因減少了對應(yīng)的模塊或部件使用或降低了使用頻率，每日故障率下降達(dá)40%，從而減少售票設(shè)備的維護(hù)成本和維修工作的壓力。

二、二維碼技術(shù)在AFC系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.二維碼模式。目前，二維碼數(shù)字票務(wù)碼有以下2 種模式。（1）基于藍(lán)牙回寫的二維碼數(shù)字票務(wù)模式。該模式的特點(diǎn)是可以實現(xiàn)完整的雙脫機(jī)，即手機(jī)與閘機(jī)（AGM）在脫機(jī)狀態(tài)下，仍可保證業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行，但這種模式的缺點(diǎn)在于手機(jī)適配問題以及用戶在使用時必須打開藍(lán)牙的不便。（2）基于純二維碼的數(shù)字票務(wù)模式。該模式目前應(yīng)用得比較廣泛。在實際應(yīng)用中，純二維碼數(shù)字票務(wù)又有專用碼和通用碼2 個小類。專用碼在閘機(jī)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定時，可較好地進(jìn)行進(jìn)出站交易控制。但其缺點(diǎn)是在網(wǎng)絡(luò)或后端系統(tǒng)出現(xiàn)問題時將影響客戶出行，因此，該模式的應(yīng)用已經(jīng)越來越少。通用碼的優(yōu)點(diǎn)在于其可以在一次授權(quán)后，脫機(jī)生成二維碼，即閘機(jī)在脫機(jī)狀態(tài)下可自動降級，實現(xiàn)雙脫機(jī)功能，在閘機(jī)聯(lián)網(wǎng)時可進(jìn)行防復(fù)制驗證、進(jìn)出站控制以及交易上傳，可以很好地實現(xiàn)客戶體驗與管理上的平衡，因此，目前這種模式的應(yīng)用比較廣泛。

2.加密方式。目前，二維碼加密方式主要有2 種：①采用PSAM卡驗簽的對稱加密算法方式;② SM2 非對稱加密算法方式。

3.基于二維碼技術(shù)的AFC 升級方案?；ヂ?lián)網(wǎng)票務(wù)平臺對內(nèi)實現(xiàn)與地鐵閘機(jī)的接口對接，完成證書下發(fā)、掃碼數(shù)據(jù)上傳等功能;對外實現(xiàn)與福州市電子繳費(fèi)平臺、銀聯(lián)交通出行服務(wù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)對接和乘車二維碼的開放，同時開放異常行程處理接口（小黃機(jī)BOM 處理終端的相關(guān)接口），以實現(xiàn)對乘客異常行程管理的功能，支持對各個服務(wù)商APP應(yīng)用異常行程的處理。通過與銀聯(lián)交通出行服務(wù)平臺對接，提供聯(lián)機(jī)發(fā)碼、證書管理、交易對賬等功能。

4.AFC系統(tǒng)升級改造。AFC 系統(tǒng)改造范圍主要包括閘機(jī)、SC/LC 軟件和自動售檢票清分系統(tǒng)（ACC）3 部分。閘機(jī)改造。（1）閘機(jī)二維碼讀寫器軟件改造。新增實現(xiàn)地鐵閘機(jī)掃描與識別解析的2 種二維碼，即APP 生成的福碼和福州地鐵碼上行APP 生成的二維碼，并實現(xiàn)對乘車碼的業(yè)務(wù)驗證及通知開閘，這2 種二維碼根據(jù)“二維碼驗證過程”進(jìn)行驗證處理。（2）與互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)系統(tǒng)間接口改造。實現(xiàn)以下5 項內(nèi)容：①新增電子繳費(fèi)平臺公鑰的下載接口和授權(quán)移動應(yīng)用服務(wù)商（支付服務(wù)機(jī)構(gòu)）編碼的下載接口，以實現(xiàn)電子繳費(fèi)平臺公鑰與授權(quán)移動應(yīng)用服務(wù)商編碼下載后在閘機(jī)讀寫器上的保存;②電子繳費(fèi)平臺公鑰失效到期前的自動更新功能;③每次重啟時以及定期查詢公鑰下載接口，并比對接口返回數(shù)據(jù)中的最新更新日期，確認(rèn)是否進(jìn)行公鑰更新;④每次重啟時及定期下載授權(quán)移動應(yīng)用服務(wù)商編碼，并更新本地配置;⑤實現(xiàn)與福州地鐵數(shù)字票務(wù)系統(tǒng)的客戶端注冊、心跳檢測、掃碼通知上傳等數(shù)據(jù)接口功能。

5.SC/LC 軟件改造。（1）參照地鐵線網(wǎng)規(guī)則，新增二維碼交易文件結(jié)構(gòu)的定義，接收并處理來自閘機(jī)的二維碼交易數(shù)據(jù)，并逐級上傳至自動售檢票清分系統(tǒng)。（2）參照現(xiàn)有的其他票務(wù)功能需求，在SC、LC 上實現(xiàn)對二維碼進(jìn)出站交易數(shù)據(jù)的查詢、參數(shù)下發(fā)、統(tǒng)計分析、客流統(tǒng)計等功能。ACC 系統(tǒng)改造（1）增加二維碼數(shù)字票務(wù)相關(guān)的參數(shù)管理，并下發(fā)其參數(shù)。（2）接收來自LC 側(cè)的二維碼交易數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行核驗后入庫。（3）實現(xiàn)與地鐵數(shù)字票務(wù)系統(tǒng)間的對賬。（4）負(fù)責(zé)對二維碼數(shù)字票務(wù)相關(guān)運(yùn)行情況的監(jiān)控，如客流量、閘機(jī)運(yùn)行狀態(tài)等。（5）提供與二維碼相關(guān)的統(tǒng)計分析報表，如客流量統(tǒng)計報表、段面分析等。

6.互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)平臺。平臺架構(gòu)傳統(tǒng)的AFC 采用的是5 層架構(gòu)，若要通過對原有系統(tǒng)進(jìn)行改造以滿足互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)的需求，須對原有系統(tǒng)進(jìn)行較大的變動，因此，比較常用的做法是建立一套獨(dú)立于原來AFC 系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)平臺架構(gòu)，如二維碼掃碼乘車、人臉識別過閘等，主要由數(shù)字票務(wù)系統(tǒng)與能力開放平臺組成。其中，數(shù)字票務(wù)系統(tǒng)是負(fù)責(zé)新型數(shù)字票務(wù)的售檢票，實現(xiàn)終端接入、密鑰分發(fā)、時鐘同步、用戶注冊、OD 驗證、掃碼數(shù)據(jù)上傳、交易對賬等業(yè)務(wù)功能，并與不同的能力開放平臺對接，以滿足不同的機(jī)構(gòu)發(fā)碼需求。平臺性能要求（1）可靠性。要求互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)平臺架構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定、功能可靠。支持通過容錯、熱備、故障恢復(fù)等方式，保證系統(tǒng)在發(fā)生故障時仍能正常工作，并維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，確保數(shù)據(jù)不因意外情況丟失或損壞。（2）安全性。要求互聯(lián)網(wǎng)票務(wù)平臺的設(shè)計、開發(fā)、制造、調(diào)試和維護(hù)全生命周期安全保證體系應(yīng)滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，符合國家關(guān)于《信息安全等級保護(hù)管理辦法》三級標(biāo)準(zhǔn)要求。（3）可擴(kuò)展性?；ヂ?lián)網(wǎng)票務(wù)平臺需具備規(guī)模上的擴(kuò)展性，確保在用戶、業(yè)務(wù)量增大時，通過資源橫向擴(kuò)展，保障業(yè)務(wù)處理有一個良好的響應(yīng)時間。在業(yè)務(wù)方面，系統(tǒng)平臺需具備良好的可擴(kuò)展性，能夠快速響應(yīng)業(yè)務(wù)需求的變化，以及能夠采用松耦合構(gòu)件化的模式進(jìn)行設(shè)計。

結(jié)束語：

AFC系統(tǒng)中二維碼應(yīng)用是為了更好地服務(wù)市民，對傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)有著顛覆性改造。實現(xiàn)了電子支付和電子票卡直接檢票，避免了攜帶實體票卡的麻煩，辦理票卡需要押金，先預(yù)存資金才能乘車。地鐵公司還可推廣App服務(wù)，提供地鐵乘車信息和各線路擁擠等信息，配合資源開發(fā)，推出多方位在App上的應(yīng)用場景，打造集出行、休閑、購物、消費(fèi)于一體的全方位功能體。未來還可在城市間提供數(shù)據(jù)交互，在各城市不安裝其他App，可實現(xiàn)一城市App在各城市檢票。

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