第三方支付在轨道交通AFC系统的支付应用研究

摘 要：本文分析了单程票等实体车票在轨道交通运营中使用比例逐渐萎缩的原因，指出了轨道交通传统支付方式存在的缺陷，提出了用电子货币虚拟支付的新思路新趋势。本文结合网上支付的发展特点，提出引入第三方支付作为轨道交通新的支付方式，研制二维码购票机用于轨道交通日常运营的购票兑票。本文解决了二维码购票机研制过程中网络架构、异常处理等关键技术，实现了二维码购票机的研发和应用，轨交票务支付模式由原来“线下对线下”转变为“线上对线下”。所研制的设备和软件系统和乘客交互友好，性能稳定，易于接入第三方支付运营商，适应了乘客支付的需求变化，为轨道交通AFC探索虚拟支付提供了经验积累。

关键词：轨道交通；第三方支付；二维码支付

单程票作为上海地铁的传统车票，具有使用方便、安全性高、一票换乘的优势，一直以来受到广大乘客的青睐，其最早的流通可以追溯到2005年的一票通改造完成后。

在随后的发展过程中，经过轨交票务管理部门的创新，在不改动车票介质的前提下，仅仅对车票的数据结构进行优化，衍生出纪念票、一日票、三日票，方便了不同出行需要的人群。

单程票、应急票、纪念票、一日票、三日票统称轨道交通专用车票或地铁车票。

2011年至2015年，随着上海轨道交通线网规模不断扩张，乘客出行需求不断增长，这五年里面，轨道交通客流呈逐年递增之势。

分析轨道交通流通的不同票种的使用数量，地铁车票的绝对使用数量逐年稳步增长，2015年的使用数量更是达到3.02亿人次，地铁车票每年递增的使用数量在400多万张到2000多万张不等。但是单程票的使用数量和交通卡相比差距悬殊，且有愈发明显之势。

究其原因，是因为单程票的购买涉及准备现金、找零、查询目的车站等诸多环节，这也是单程票的长期使用过程中凸现出来的缺陷，影响了单程票的使用和推广。而这些缺陷恰恰是交通卡的优势，交通卡正如其广告语一样“潇洒一挥”，就可以快速完成非接觸式脱机支付，满足了很多乘客的出行习惯。

快速发展的网络购物，给了我们很好的启示，消费者已不再局限于刷卡消费，越来越希望借助第三方支付平台，用云技术进行面对面虚拟货币的支付，消费者所使用的终端也从PC端转移到手机、pad等移动终端。第三方支付的特点就是，使用移动终端、实时在线扣款、不需要人工干预。

第三方支付的优势就是可以减少车站对现金的管理，乘客不用事先准备现金，AFC系统以往的自动售票机也得以“瘦身”，可以减少纸币循环找零模块等硬件。第三方支付的缺点是对设备要求较高，受理设备必须出于联机状态。

互联网技术的发展对包括轨道交通在内的各行各业都产生了重要影响，AFC系统的发展必须要融合互联网技术。第三方支付的实现，可以提高上海轨道交通的运营管理技术水平，满足不同人群的出行支付需要，可以用支付宝、微信等大家耳熟能详且习惯使用的第三方支付平台，吸引更多的乘客绿色出行，更好地发挥轨道交通作为城市交通大动脉的功能，提高乘客对轨交运营企业的评价。

为解决第三方支付平台在轨道交通AFC系统应用的问题，从设备、应用程序等方面完成轨道交通第三方支付平台应用的设计、实现、测试。研制出支持第三方支付平台应用的二维码购票机，以及部署在设备上的应用软件。

1 关键问题的研究与解决

为提高轨道交通的运营管理水平，探索互联网支付方式在地铁的应用，把二维码购兑票机作为研究内容和目标。二维码购兑票机，支持当面付购票和网上购票现场兑票两种业务功能，由过去的现金购票升级为电子货币进行购票。

第三方支付客户端面对面支付功能，分为扫码付（乘客手机主扫）和条码付（乘客手机被扫）两种方式。

条码付是指乘客在终端设备上自助选站后购票时，终端设备扫描乘客手机客户端的付款码完成支付的模式。

扫码付是指无扫描设备的终端在乘客完成自助选站的操作后，终端通过预下单请求向第三方下单并生成一个二维码，乘客扫描打开客户端的“扫一扫”功能，扫描车站终端设备上的二维码确认订单信息进行支付。这里研究的二维码购兑票机的当面付购票，采用条码付，即乘客手机被扫的模式。

兑票，是指乘客在第三方支付客户端购票后，生成的二维码电子兑换券。在车站终端上通过扫描手机二维码兑换券，即可取票。

二维码购兑票机在当面付购票和网络购票现场兑票时，乘客手机端均为被扫模式。

1.1 管理系统

管理系统负责对购兑票机进行上一级的管理，决定了是否能对购兑票机进行有效管理。可以通过管理系统对购兑票机进行补票，故障管控，状态维护，打印报表，数据审核。

采用车站计算机SC作为二维码购票机的管理系统，可对云购票机及时维护状态，可对设备进行操作。可以及时补充车票，排除故障周期较短。由于上传寄存器和交易明细，可进行数据审核，对帐成功率较高。

1.2 网络架构

网络架构是指云购票机和轨道交通AFC系统、第三方支付系统的连接方式。采用终端直连模式，云购票机终端将通过自身配置的网络连接模块直接与支付宝网关通信，云购票终端直接连接支付宝，相对成熟、简单和速度快，而且容灾比较好，不会因为服务器Down掉就影响到全部终端无法使用。 地铁服务器可以通过查询和升级来对机具进行统一管理，管理较方便。

1.3 工控机结构

工控机是云购票机的中央处理单元，负责按轨交标准生成售票交易明细上送SC，上传设备状态，接受下发参数，接受管理控制命令。云购票机工控机采用主辅机模式，把购兑票机应用程序部署在主机和辅机两个工控机上。主机和车站计算机SC进行交互，辅机和第三方支付平台进行数据交换，主机和辅机用RS232串口通信。

云购票机和第三方支付平台的接口协议包括所有的业务所需要的必要信息，例如流水号、订单号、商户号、终端号、付款码、交易日期时间、订单金额等。

主机和辅机的通信协议，确保主机向辅机发出的指令，辅机都能调用第三方支付平台的相应接口，包括付款、兑款、交易查询、兑票、撤销兑票、出票、票号上传等业务场景。

1.4 购兑票方式

购兑票方式是指对购兑票凭证的认证方式，购兑票凭证是一个有逻辑意义的二维码，云购票对购票兑票凭证进行有效性认证后，完成相应出票。采用在线购兑票，购兑票交易都是联机交易，对购兑票凭证有效识别，保证对账成功率。车票收益可实时到账。

采用统一的兑票二维码定义，提高了第三方平台的处理效率。如果云购票机没有本地数据库，则兑票成功的交易号记入日志文件。云购票机的本地数据库或日志文件，可有效区分兑票码重复尝试或反复兑票。当面付购票失败时，云购票机提示乘客再次支付。支付超时，云购票机查询订单状态。与第三方平台建立心跳测试，间隔为20-30分钟，交易期间不进行心跳测试，保证网络正常，和任何一个第三方平台的网络出现故障，则不允许用这个第三方条码购兑票。

1.5 调试帐户

调试支付帐户是指在云购票机调试过程中网上购票支付或当面付的支付帐户。不需要产生调试费用。采用测试帐户，协调第三方支付对测试帐户充值，因为不发生交易金额，测试成本较低，测试效率高，不需要退款，可完成执行所有案例的测试。

1.6 票盒

票盒是安装在云购票机内部，存储、补充车票的部件。采用和闸机一样的通用票盒，一旦票盒发生故障，可以和其它设备票盒互换，不影响设备使用。应考虑在车站补充车票周期内，二维码购票机内票盒数量满足运营要求。

1.7 票务处理

票务处理选择是指在乘客在云购票机上购票失败时，为完成当前交易的票务处理方式。由车站介入票务纠纷的处理，遇到兑票发生卡票或网络故障，云购票机打印故障小票，乘客只需要把故障小票给服务中心，由车站后续处理。异常处理成功率较高，而且基本没有投诉。

当面付出现卡票故障，云购票机发起全部退款或部分退款，不需要客服人员处理。网上购票现场兑票出现卡票故障，云购票机打印故障小票，乘客持故障小票到服务中心寻求帮助，服务中心按照小票提示，给乘客补票。遇到网络故障，当面付乘客已付款，云购票机自动发起撤销冲正，给乘客退款。兑票券显示已取票，则服务中心给乘客补票。兑票券显示未取票，服务中心引导乘客去另一台终端兑票，或者请乘客在手机应用上退票。

2 研究成果特点

1）在地铁票务系统和互联网之间实现安全管控，通过安全等保测评，保证地铁票务生产网安全性。

2）保证乘客资金安全，第三方支付的付款码，60秒更新一次，防复制。且无论支付是否成功，只能使用一次。采用非对称加密，保证地铁和第三方支付通信安全。

3）在遇到出票故障或网络故障情况下，二维码购票机打印凭条，车站介入或设备自动退款，不需要乘客联系第三方支付客服，改善乘客支付体验。

4）和以前地铁脱机消费不同的是，当面付购票金额实时到地铁指定帐户，方便对帐。网上购票金额，先到第三方担保帐户，现场兑票成功后，资金从担保帐户到地铁账户，避免资金频繁流动。

5）交易成功后，设备上传交易记录到地铁系统，同时第三方支付也会收到订单信息，用于对帐轧帐。

6）网上购票现场兑票的电子兑换券，对这个二维码进行强校验，防止篡改二维码信息。兑票成功后，记入设备本地数据库，每次兑票，二维码数据传到第三方支付后后台查询该订单状态，防止重复兑票。

3 第三方支付在轨交支付应用效果

二维码购票机，实现了二维码电子兑票券取票和当面支付购票，和第三方支付平台进行联机交易。不仅在测试环境研制了云购票机的样机，而且安装部署到了一些轨交枢纽站，丰富了乘客多样化支付选择，提高了支付效率。

与传统购票的支付方式相比较，云购票机二维码支付支持非现金渠道进行互联网方式购兑票业务，购兑票响应时间符合轨道交通技术要求（要求自动售票机从最后一张纸币投入6秒内要出票）。条码支付具有安全性，条码用过一次之后，无论成功与否都不能再次使用，支付失败时，需要乘客刷新条码才能再次发出支付请求。轨道交通与第三方支付对接以后，乘客支付成功后，购票资金自动直接结算给轨交指定账户，二维码购兑票的入帐帐成功率达到100%。

二维码购票机的研发应用充分把握了互联网金融的发展特点，在技术上具有前瞻性，在实际票务运营中发挥实用性，网络架构上具有一定成熟度，达到国内领先水平，具有很好的应用前景。

引入第三方支付之后，对原有AFC系统是一个颠覆性改造、尝试，用电子货币取代了实体货币的使用。因为与互联网运营商合作，拓宽了地铁实体车票的销售渠道，起到提高运营收入的目的。从乘客的角度来说，不必再准备货币进行购票或充资，只要携智能手机就可以搭乘轨交出行。

因为支付宝等第三方支付的普及和通用，乘客也不必绑定不同城市轨道交通的手机应用。从车站的运营服务来说，因为自动售票机减少了纸币识别器、硬币模块等部件，减少了设备维护的工作量，起到降低运营成本、减员增效的目的。电子货币的使用，也减少了车站现金管理的风险。事实证明，研究成果具有很好的社会效应和无形效应。

通过这个课题研究，我们为第三方支付在地铁AFC系统的应用提供了解决方案，为“互联网+”支付在地铁的探索提供了示范效应。使用第三方支付的乘客可以选择不同互联网运营商来选购车票，可以参与互联网运营商的营销活动而购买打折车票。这项研究成果在车站推广以后，改善了乘客的支付体验，调动了轨道交通运营企业的技术创新能力，促进了AFC系统功能的完整性。

4 结语

二维码购票机的成功研制，创造性的解决了上海轨道交通AFC系统首次实现联机交易的问题，在不改动传统AFC网络架构前提下，实现线上对线下的支付，收到了预期效果。

通过这个课题研究，我们应该充分认识到“互联网+”与传统行业深度融合的发展趋势，促进了原有AFC系统转型发展，由原来只支持脱机消费，向线下对线下的支付方式探索，向后付费、信用消费的方向发展，由原来封闭的系统，转型为开放的系统。

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作者簡介：龚迥（1982-），男，汉族，浙江杭州人，本科，中级职称，研究方向：轨道交通AFC系统支付新技术。