天津轨道交通智能支付技术应用研究

徐道强

摘 要：随着互联网技术的应用和发展，电子支付已成为当前社会上主流的支付方式。随着天津“非现金支付城市”概念的提出，乘客对轨道交通企业提供更多样化、更便捷的电子智能支付应用的服务充满期待。同时，轨道交通运营企业也希望通过智能支付应用提升服务质量，解决当前轨道交通运营的局限性。根据各城市轨道交通在智能支付技术应用的发展情况，分析研究其应用过程中的关键技术及创新因素，并结合当前轨道交通的运营现状，开展天津轨道交通智能支付技术的应用进行研究。

关键词：轨道交通;智能支付;智能支付平台（SPT）;过闸

一、研究背景

随着智能支付技术在轨道交通行业的不断渗透和发展，从2015年开始，国内各城市地铁开始陆续尝试开展“地铁传统票务+智能支付”的新模式应用研究，部分城市已陆续上线轨道交通智能支付技术应用。

智能支付技术在AFC专业的应用，可有效的解决运营过程中存在的AFC系统设备维护成本高、现金管理成本大、传统售检票模式运营组织难等问题。但是，如何选择适合轨道交通行业的智能支付技术，制定既保证安全可靠又满足乘客服务的智能支付应用方案，也是本文着重探讨和研究的问题。

二、轨道交通智能支付发展现状

（一）智能支付应用场景

经过国内各城市智能支付技术的研究和应用，经初步统计，目前国内至少有15个地铁城市上线智能支付应用，智能支付技术在轨道交通主要有以下两个应用场景。

（1）场景一：互联网电子支付购买地铁单程票。主要应用形式有“线上购票，线下取票”、现场购票时利用互联网电子支付代替现金支付。

（2）场景二：智能支付技术直接过闸。主要应用形式主要有手机NFC过闸、银联闪付过闸、手机二维码过闸。

（二）各城市应用情况

经初步统计，在所有已上线智能支付应用的地铁城市中，其中近10个地铁城市试点开通了“场景二”智能支付业务。这些智能支付应用中具有代表性的主要有：

（1）北京地铁：一卡通手机NFC、二维码过闸;

（2）广州地铁：银联卡ODA模式、手机云卡、腾讯乘车码;

（3）上海地铁：二维码过闸（蓝牙回写）;

（4）无锡地铁：二维码过闸（脱机模式）;

（5）深圳地铁：手机APP过闸、腾讯乘车码等。

（三）天津轨道交通智能支付应用现状

根据已经上线智能支付应用的城市一年多的总结经验，智能支付技术在各地的落地方案存在多样性、差异性，同时也存在一些制约点。天津轨道交通在建设初期着重考虑要建设符合天津轨道交通本系统特征的智能支付应用，因地制宜，首先要重点解决以下问题：

（1）智能支付与终端读写器的技术匹配方案不成熟;

（2）传统的AFC系统建设架构模式不能满足“互联网+”模式下的多并发、高安全性要求;

（3）传统的AFC系统通信模式不能满足智能支付应用要求;

（4）当前的业务规则和票务模型不能满足智能支付的应用要求;

（5）轨道交通缺少大数据方面的挖掘和拓展。

智能支付技术在轨道交通行业的应用，需要充分考虑应用模式，合理选择技术方案，同时打破传统的思维模式，融入互联网思维，并实现合理利用轨道交通庞大的客流资源池实现创新和创效。

三、智能支付应用研究

鉴于轨道交通行业的特殊性及专业性，智能支付技术的落地方案需充分结合天津轨道交通运营要求，以实现智能支付架构从系统到终端各层的全方面建设。

（一）智能支付应用主要技术研究

智能支付应用的主要技术点集中在五方面，一是终端业务机具统一，智能支付技术应用终端需实现全部标准化，轨道交通首先需解决全AFC系统终端读写器技术标准统一;二是AFC系统终端售检票设备与支付介质的业务处理，做到符合地铁标准的高通过性、防重防复制、介质有效性等;三是智能支付平台系统与其他各系统接口模式，包括对内AFC系统及对外第三方平台及支付系统;四是智能支付配套业务规则体系，智能支付应用与传统票务业务模式逻辑具有创新，需要重新制定智能支付配套业务规则，包括更新业务规则及交易匹配规则等;五是智能支付清算对账，包括单边交易处理，需建立智能支付的结清算对账系统，建立单边交易监控和追溯系统机制。

（二）智能支付系统网络安全

根据国家网络安全监管的相关要求，参考标准GB/T22239-2008《信息安全技术信息系統安全等级保护基本要求》、GB/T 25070-2008 《信息安全技术信息系统等级保护安全设计技术要求》、GB/T 22240-2008《信息安全技术信息系统安全等级保护定级指南》等国家标准规定，天津轨道交通智能支付系统建设按照相应的信息系统等级保护认证开展，同时，智能支付平台系统按照传统互联网平台建设要求，需按照信息系统等保三级完成建设，因此系统安全性也是智能支付应用要考虑的技术点之一。天津轨道交通智能支付平台充分考虑了安全等保三级建设要求，在智能支付项目建设初期由等保公司进行专项的安全咨询，全面规划网络安全硬件设备配置，并购置全套网络安全软件，做好对既有AFC系统及对外接口系统的安全安全隔离，保障智能支付平台系统网络安全。

四、智能支付应用方案

（一）终端机具改造方案

天津轨道交通目前已基本形成网络化运营，由于城市轨道交通具有不同线路不同集成商建设特点，导致各线路终端读写器机具不统一。而终端读写器机具统一为新型读写器，是实现智能支付技术全系统应用的必要条件。

实现全系统终端业务读写器机具统一，需完成既有运营线路系统改造工作。天津轨道交通通过“线网读写器统一采购+各线路分别改造”的方式，完成全线网业务终端读写器的统一。同时，在建线路及规划线路均按照统一读写器标准完成建设。

（二）系统架构建设方案

天津轨道交通智能支付系统为三层架构，从上到下依次为智能支付平台（车站智能支付管理系统）、智能支付终端设备、智能支付介质。其中智能支付平台系统是整体智能支付的大脑;车站智能支付管理系统用于数据存储、智能支付系统“降级模式”下的信息验证、车站报表生成等功能;智能支付终端设备为读写器，读写器将智能支付交易数据透过传统SC、LC直接上传至智能支付平台;智能支付介质为银联卡、手机二维码等。

（三）支付端主要技术方案

结合目前国内其他城市的智能支付技术方案，天津轨道交通针对银联卡、手机HCE、手机二维码等智能支付类车票，采用“可降级”的“信用消费”模式的技术方案。

（1）可降级。正常情况下，智能支付介质车票进行检票业务时均采用联机模式，如果联机模式无法通讯时，终端将自动切换为脱机模式。目前天津轨道交通AFC系统设备在线率达98%，在已上线的银联卡交易中，联机交易占99%以上。通过系统架构设计中的车站级管理系统，可降级模式情况下既可以做到防重防复制，也可以保证通信异常情况下不影响正常运营业务（也可以理解为区域联机验证）。

（2）信用消费。信用消费模式较传统支付介质回写模式相比，不涉及读写器接口软件功能开发，根据后台数据库完成动态验证及交易匹配。同时，信用消费不对支付介质进行操作，通行效率较高，并起到对支付介质的保护。

（四）智能支付平台方案

智能支付平台系统主要功能如下：对智能支付系统进行账户管理、清算结算、对账审计、二维码发码及交易管理、银行卡及银行虚拟卡管理、风控管理、报表、参数、密钥、信息发布等功能。

智能支付平台作为传统AFC系统的补充和扩展，与既有AFC系统协同运营，是清分中心系统的唯一技术接口。

同时智能支付平台作为统一的对外接口，与第三方支付平台对接，实现手机二维码和一票通电子票的发票、购票付款、互联网售取票、银联卡和二维码检票验证等业务功能的应用，也可以对互联网系统设备进行管理。智能支付平台系统具体系统功能图如下图2所示。

（五）智能支付系统网络安全方案

由于智能支付平台系统需要将AFC 业务系统与互联网在物理上打通，因此需要在系统安全风险上进行深入研究，确保整体系统的安全性。一是从互联网到智能支付平臺系统，通过公网防火墙、入侵检测、内网防火墙等网络安全设备进行隔离;二是从智能支付平台系统到AFC业务系统也通过ACC防火墙进行隔离，并且在各线AFC线路中心系统和车站设置网络安全设备，确保AFC 业务系统绝对安全可靠;三是智能支付平台系统将根据业务特点分割成前置系统与核心系统，将核心业务与非核心业务进行隔离，前置系统不涉及账户数据的访问，需通过核心系统进行账户数据访问，以确保数据的安全性。

最后，在前置网段和核心网段中部署负载均衡器，负载均衡器除了可以将系统访问的请求均匀分摊到多台服务器节点，还能设置每个节点的访问负荷上限，当系统收到公网过载攻击时，可以通过负载均衡器将攻击屏蔽。

五、结语

城市轨道交通智能化发展已成为不可阻挡的发展趋势，传统的AFC系统也逐步向智能化迈进。天津轨道交通在上线智能支付应用时，充分考虑到系统自主性、拓展性、稳定性、兼容性等因素建设，同时充分评估智能支付应用涉及的各系统改造工作，以满足“最大化统一、最小化改造”目标，实现将传统AFC系统五层架构转化为“平台系统+读写器+支付介质”三层业务架构的模式。

智能支付技术的发展未来会越来越多样性，按照天津轨道交通智能支付方案的设计构想，智能支付技术的后续应用对于轨道交通而言仅仅是增加一个识别模块而已，具备较大的拓展性，使轨道交通在新技术的发展过程中由被动变主动。

参考文献：

[1]谭玄羽.城市轨道交通互联网智能售检票系统建设模式研究[A].1672-061X（2017）03-0030-04.

[2]朱江.互联网+城市轨道交通自动售检票系统应用分析[A].1672-061X（2018）02-0006-04.

[3]陈立鹏.南京地铁自动售票机支付与找零子系统的设计与开发[D].南京：南京理工大学，2014.

[4]吕锋.城市轨道交通自动售检票系统的现状与发展趋势[A].1007-9467（2018）02-0274-02.

[5]王慧颖.自动售检票系统未来发展方向探讨[A].1006-4222（2018）05-0301-02.

[6]王国富.城市轨道交通AFC系统新技术应用及展望[J].都市快轨交通，2017.30（01）：41-44.

[7]肖世龙.广州地铁 AFC 系统信息安全等级保护设计[A].自动化应用，2015-12.