二维码技术在AFC系统中的应用研究

郭骏峰

摘 要：近年来，许多城市轨道交通企业着手尝试各种不同的“互联网+ 地铁”业务应用，但基本上都还停留在自动售票机（TVM）二维码扫码购票或是二维码取票（线上购票线下取票）业务。当用户要乘坐地铁时，还是需要通过传统的TVM 购票机或新增的互联网取票机获得传统的地铁票卡方可乘车。这些模式仍不能很好地解决用户在交通出行时排队购票、传统票卡遗失等方面的问题。

关键词：二维码技术在AFC系统中的应用

前言：作为面向乘客的服务系统，传统的自动售检票（AFC）系统的应用存在一些问题，已不能完全满足使用需求。从业主的角度，现金购票导致繁重的硬纸币清点工作、繁琐的钱款核算流程、高昂的设备采购维护成本，票卡编码分拣、库存调配需要消耗大量的人力物力，容易流失;从乘客的角度，现金操作涉及到零钱问题，高峰期购票充值需要排队，不仅浪费出行时间，而且影响出行体验。

一、二维码技术在AFC系统中使用的优势

1）减少地铁公司采购成本。因二维码电子票过闸和付款码的使用，减少了单程票和储值卡的使用量，减少了现金在地铁AFC系统中的使用。在前期建设规划采购中，可以减少单程票相关模块或部件的采购量，减少AFC设备与现金相关部件或模块采购数量，例如自动售票机中硬币识别模块、硬币找零模块、纸币识别模块、纸币找零模块或纸币循环找零模块、储值卡自动充值机或模块，压缩单程票回收机构和回收箱空间等，并可减少相应的备品备件量，以及货品存放仓库面积，减少相关人员工作量，降低整体成本。

2）减少AFC设备故障率。根据自动售检票系统每日故障统计数据，硬币和纸币识别模块、硬币和纸币找零模块、纸币循环找零模块，以及回收机构所产生的每日故障率占到自动售检票系统全部故障的80%～90%。根据应用统计，因减少了对应的模块或部件使用或降低了使用频率，每日故障率下降达40%，从而减少售票设备的维护成本和维修工作的压力。

二、二维码技术在AFC系统中的应用

1.二维码模式。目前，二维码数字票务码有以下2 种模式。（1）基于蓝牙回写的二维码数字票务模式。该模式的特点是可以实现完整的双脱机，即手机与闸机（AGM）在脱机状态下，仍可保证业务的正常运行，但这种模式的缺点在于手机适配问题以及用户在使用时必须打开蓝牙的不便。（2）基于纯二维码的数字票务模式。该模式目前应用得比较广泛。在实际应用中，纯二维码数字票务又有专用码和通用码2 个小类。专用码在闸机网络稳定时，可较好地进行进出站交易控制。但其缺点是在网络或后端系统出现问题时将影响客户出行，因此，该模式的应用已经越来越少。通用码的优点在于其可以在一次授权后，脱机生成二维码，即闸机在脱机状态下可自动降级，实现双脱机功能，在闸机联网时可进行防复制验证、进出站控制以及交易上传，可以很好地实现客户体验与管理上的平衡，因此，目前这种模式的应用比较广泛。

2.加密方式。目前，二维码加密方式主要有2 种：①采用PSAM卡验签的对称加密算法方式;② SM2 非对称加密算法方式。

3.基于二维码技术的AFC 升级方案。互联网票务平台对内实现与地铁闸机的接口对接，完成证书下发、扫码数据上传等功能;对外实现与福州市电子缴费平台、银联交通出行服务系统的业务对接和乘车二维码的开放，同時开放异常行程处理接口（小黄机BOM 处理终端的相关接口），以实现对乘客异常行程管理的功能，支持对各个服务商APP应用异常行程的处理。通过与银联交通出行服务平台对接，提供联机发码、证书管理、交易对账等功能。

4.AFC系统升级改造。AFC 系统改造范围主要包括闸机、SC/LC 软件和自动售检票清分系统（ACC）3 部分。闸机改造。（1）闸机二维码读写器软件改造。新增实现地铁闸机扫描与识别解析的2 种二维码，即APP 生成的福码和福州地铁码上行APP 生成的二维码，并实现对乘车码的业务验证及通知开闸，这2 种二维码根据“二维码验证过程”进行验证处理。（2）与互联网票务系统间接口改造。实现以下5 项内容：①新增电子缴费平台公钥的下载接口和授权移动应用服务商（支付服务机构）编码的下载接口，以实现电子缴费平台公钥与授权移动应用服务商编码下载后在闸机读写器上的保存;②电子缴费平台公钥失效到期前的自动更新功能;③每次重启时以及定期查询公钥下载接口，并比对接口返回数据中的最新更新日期，确认是否进行公钥更新;④每次重启时及定期下载授权移动应用服务商编码，并更新本地配置;⑤实现与福州地铁数字票务系统的客户端注册、心跳检测、扫码通知上传等数据接口功能。

5.SC/LC 软件改造。（1）参照地铁线网规则，新增二维码交易文件结构的定义，接收并处理来自闸机的二维码交易数据，并逐级上传至自动售检票清分系统。（2）参照现有的其他票务功能需求，在SC、LC 上实现对二维码进出站交易数据的查询、参数下发、统计分析、客流统计等功能。ACC 系统改造（1）增加二维码数字票务相关的参数管理，并下发其参数。（2）接收来自LC 侧的二维码交易数据，并对数据进行核验后入库。（3）实现与地铁数字票务系统间的对账。（4）负责对二维码数字票务相关运行情况的监控，如客流量、闸机运行状态等。（5）提供与二维码相关的统计分析报表，如客流量统计报表、段面分析等。

6.互联网票务平台。平台架构传统的AFC 采用的是5 层架构，若要通过对原有系统进行改造以满足互联网票务的需求，须对原有系统进行较大的变动，因此，比较常用的做法是建立一套独立于原来AFC 系统的互联网票务平台架构，如二维码扫码乘车、人脸识别过闸等，主要由数字票务系统与能力开放平台组成。其中，数字票务系统是负责新型数字票务的售检票，实现终端接入、密钥分发、时钟同步、用户注册、OD 验证、扫码数据上传、交易对账等业务功能，并与不同的能力开放平台对接，以满足不同的机构发码需求。平台性能要求（1）可靠性。要求互联网票务平台架构运行稳定、功能可靠。支持通过容错、热备、故障恢复等方式，保证系统在发生故障时仍能正常工作，并维持系统稳定运行，确保数据不因意外情况丢失或损坏。（2）安全性。要求互联网票务平台的设计、开发、制造、调试和维护全生命周期安全保证体系应满足国家相关标准，符合国家关于《信息安全等级保护管理办法》三级标准要求。（3）可扩展性。互联网票务平台需具备规模上的扩展性，确保在用户、业务量增大时，通过资源横向扩展，保障业务处理有一个良好的响应时间。在业务方面，系统平台需具备良好的可扩展性，能够快速响应业务需求的变化，以及能够采用松耦合构件化的模式进行设计。

结束语：

AFC系统中二维码应用是为了更好地服务市民，对传统AFC系统有着颠覆性改造。实现了电子支付和电子票卡直接检票，避免了携带实体票卡的麻烦，办理票卡需要押金，先预存资金才能乘车。地铁公司还可推广App服务，提供地铁乘车信息和各线路拥挤等信息，配合资源开发，推出多方位在App上的应用场景，打造集出行、休闲、购物、消费于一体的全方位功能体。未来还可在城市间提供数据交互，在各城市不安装其他App，可实现一城市App在各城市检票。

参考文献：

[1]赵时曼.轨道交通自动售检票系统[M].上海：同济大学出版社.2019.

[2]李道全.城市轨道交通AFC系统支付方式现状及发展.都市快轨交通，2019，29（1）：59.62

[3]陆靖洲.手机支付在AFC系统中的应用及探讨[J].电子技术与软件工程，2019（17）：54.55.