摘 要：轨道交通单程票因为其单次使用、出站回收的特点，造成不能虚拟换乘、连续计费的技术瓶颈，本文提出了引入二维码技术，起到复制信息的作用，从研究乘客的行为方式出发，通过软硬件设备研发，研制出单程票虚拟换乘的专用通道。这项研究从技术上实现了单程票虚拟换乘的业务流程，为轨道交通全路网所有换乘站的单程票站外换乘提供了解决方案，拓展了单程票这一类型车票的功能，减少乘客投诉，降低乘客出行成本，提高了轨道交通的运营管理水平。

关键词：轨道交通；单程票；虚拟换乘

虚拟换乘，又称出站换乘，是指搭乘轨道交通的乘客在因为土建原因、无站内换乘通道的轨交换乘车站，出站以后再进站的换乘方式。虚拟换乘的核心就是连续计费。

在针对使用城市公共交通卡的乘客，很多城市轨道交通在技术储备中已形成一套解决方案。使用交通卡的乘客在虚拟换乘之后到达目的车站，无须重新计费，直接按首次进站到目的车站的路径的票价完成整个行程的计费。

单程票因为出站回收、容易流失等原因，在技术上存在无法换乘的难点。使用单程票的乘客只能采取在轨交路网中绕行或重新购票的办法到达目的车站，影响了出行体验和支付体验，限制了轨交运营企业的服务水平。

在城市轨道交通客流组成中，使用单程票的客流不断增长，但是单程票在所有票种中的使用比例逐年下降。因为单程票不支持虚拟换乘，影响单程票的推广和使用。在轨道交通一些换乘枢纽站，因为不具备虚拟换乘条件，单程票和交通卡实行不同的换乘规则，运营方只能开启临时通道让持单程票的乘客换乘，既需要人工干预，又违反票务规则。

实现单程票虚拟换乘方式，可以减少乘客在轨道交通路网的绕行，减少乘客出行时间，又降低了乘客的出行成本，避免二次购票，有效提高轨交线路的运能，缓解了运营压力，改善乘客出行的舒适度。从售检票系统专业的角度来说，城市公共交通卡、纪念票、金融IC卡等非回收性票种都实现了虚拟换乘，亟需解决单程票虚拟换乘有一定必要性。

1 应用设计

1.1 换乘方式

城市公共交通卡在虚拟换乘进站刷卡时，终端设备在卡内写入换乘标识，不改写首次进站信息，保证乘客抵达目的车站时按整个路径的票价进行扣费。作为循环使用的车票，公共交通卡的这种换乘方式，不适用于单程票，这是由车票性质所决定的，单程票属于一次性使用的回收型车票。

如果在单程票内写入换乘标识的话，则要求乘客持单程票出站换乘，需要乘客在出站前自行判断是否换乘，即插卡過闸还是刷卡过闸，造成过闸时间较长，不适用轨道交通大客流、高速通行的特征。而且单程票在收费区外，有可能无法回收引起车票流失。应考虑研发专用通道的方式，从设备、软件等方面，完成单程票虚拟换乘的设计、实现。

1.2 二维码的运用

二维码目前在社会发展中有较为广泛的应用，相对条形码而言，二维码是一种黑白相间的特定几何图形，按一定规律在平面二维方向上，记录数据信息的有逻辑意义的符号图案。

二维码具有的特点主要有：高密度编码，信息容量大，容纳信息相当于500多个汉字。容错能力强，具有纠错功能，损毁面积达50%仍可恢复信息。译码可靠性高，误码率不超过千万分之一。成本低，易制作，持久耐用。条码符号形状、尺寸大小比例可变。二维码凭条有加密信息，安全程度高，不易伪造复制。

二维码通过光电扫码设备进行图像识别，进行信息化处理。根据二维码图形的以上特点，可以作为单程票虚拟换乘的凭据。

二维码凭条上主要包括这些信息：售票站点、售票时间、售票金额、进出站状态、首次进站站点、进站时间、凭条打印时间、打印站点、摘要信息。为防止二维码被篡改、伪造，采用加密算法对其中部分数据进行加密，得到摘要信息。

1.3 业务流程

在换乘站出站检票机旁，增设单程票虚拟换乘专用通道，这个专用出站检票机上装有二维码打印机。乘客出站时，在专用闸机上插入单程票回收，这个出站闸机会把单程票的信息打印到一张二维码凭条上。这张二维码就是换乘的凭证。乘客取走这张二维码凭条，然后正常出站。

在换乘站进站检票机旁，增设单程票虚拟换乘专用通道，这个专用进站检票机上装有二维码扫描装置。乘客进站时，用二维码凭条在进站检票机上进行扫码，专用通道把二维码凭条的信息写入另一张单程票中，并完成出票，该单程票给乘客到达目的车站检票用的。第二张单程票和第一张单程票的卡内信息完全相同。乘客取走这张单程票，继续乘坐轨道交通，完成剩下的行程。这样就实现整个一个虚拟换乘的过程。

2 系统验证

单程票虚拟换乘专用出站通道和进站通道实现以后，应从轨道交通AFC系统业务逻辑上对换乘设备的功能完整性进行验证。单程票虚拟换乘专用出站通道和进站通道闸机应不仅应实现对单程票虚拟换乘处理，同时应该又是一组普通的出站闸机和进站闸机，需要兼容原有票种的使用，还应该在参数、数据、换乘、命令、事件等功能方面满足现有业务需求。

2.1 界面功能

在乘客界面功能上，虚拟换乘专用出站通道和进站通道应满足“出站单程票打印二维码，进站二维码兑换单程票”的基本功能，二维码凭条在其中起到复制信息的作用，第二张的售票信息和进站信息应与第一张单程票一致。一张单程票不能二次打印二维码凭条，一张凭条不能重复兑换单程票。

除此之外，虚拟换乘专用出站检票机应具备普通检票机的功能，能判断单程票超时超程，提示乘客到车站服务中心进行超时超程更新。换乘进站检票机应保留单程票超时忽略标志，但不保留超程忽略标志。

专用出站检票机能正确判断过期票、未进站票，城市公共交通卡、公务票、纪念票刷卡时，应不予打印二维码。

二维码凭条只能在当前换乘站兑换单程票，不能跨换乘站兑换单程票，且只能在规定换乘时间内兑换单程票，超出换乘时间二维码凭条视为逾期。在专用进站检票机上，用二维码凭条扫描后，检票机设一个写卡倒计时，在这个倒计时内，检票机把二维码凭条的信息写入后面一张单程票内。倒计时结束，则不能写票。

2.2 系统参数

专用通道检票机提交交易数据时，满足参数规定的交易数据笔数下限或交易数据时间上限。在参数规定的时间间隔上传设备状态、寄存器数据。运营时间内正常使用，运营结束后停止检票，直到运营开始恢复正常。使用黑名单卡刷卡时，报警时间为参数设定的报警时间。门式专用通道或三杆式专用通道，扫描二维码或刷卡允许通行的时间为参数所设时间。专用通道检票机能兼容参数设定的各种票卡。在不通行情况下，检票机能接受参数设定的最大累计刷卡数。线路、站点名称与SC相符，时间和设备节点号所接收参数同步。具备参数设定的等价换乘车站的换乘、出站功能。支持普通城市公共交通卡的虚拟换乘、和道路公交系统的换乘优惠、轨交行业内的累计优惠等，并能判断优先级顺序。

城市公共交通卡达到参数设置的累计优惠金额后，出站扣款金额为原票价基础上乘以参数设定的优惠百分比。超出虚拟换乘时间，城市公共交通卡不享受连续计费，按正常票价分段计费。在参数设置的节假日内，允许敬老服务卡等特殊票卡通行。在高峰时段，不能使用参数设备的拒绝车票类型。部分票卡按参数设定的节假日不同费率计费。乘客在收费区内的时间，不能大于参数设定的从进站到出站的最长时间。专用通道闸机上不能使用用参数中未指定的车票类型。参数设置某一种车票类型出站方式为“车票回收”，专用出站通道闸机对这一类型车票应正常回收。在参数规定的进站更新时间内更新，享受不同行业间换乘优惠，在这个时间之外更新，则不享受换乘优惠。专用通道闸机指示灯的使用，应根据车票参数的设定进行闪烁，特定车票类型如敬老卡、公务票通过时要求指示灯闪烁。

根据当前时间所处在参数设置的高峰或非高峰时间，刷卡收取不同费率。专用通道闸机根据费率表对票卡正确扣款，出站车站按相对于进站车站的区域，按该区域所对应的费率进行扣费。对黑名单票卡的拒绝方式为参数设定的拒绝类型，并上传黑名单卡刷卡产生的交易。在参数中设置好车票类型对应关系后，不同票卡类型刷卡后，对应寄存器值都相应累加。通过参数公钥证书认证的金融IC卡，可刷卡通行，未经过公钥证书认证的金融IC卡，刷卡被拒。

2.3 交易数据

在单程票虚拟换乘专用通道检票机上各种类型的票卡刷卡交易明细、寄存器数据上传到车站计算机，检索车站计算机数据库，确认各票种交易明细每个字段、寄存器对应域符合业务需求。

1） 轨道交通专用车票的交易事件码、车票类型、车票UID，交易日期時间、交易金额、终端设备标识、终端流水号、票计数器、SAM卡卡号、交易签名等字段与实际交易相符。

2） 城市公共交通卡的交易事件码、卡类型、卡号、交易日期时间、余额、交易金额、终端设备标识、终端流水号、卡计数器、SAM卡卡号、交易签名等与实际交易相符。

3） 金融IC卡的交易事件码、卡类型、应用序列号、交易日期时间、钱包余额、透支限额、交易金额、终端设备标识、终端流水号、当月累计金额、卡有效期、发卡行代码、卡业务类型、应用密文、不可预知数、卡计数器等字短语实际交易相符。

4）寄存器数据，使用单程票、城市公共交通卡、金融IC卡、公务票、敬老服务卡刷卡，总进站出站数、各类型车票对应的进站出站数扣款值应相应累计。使用其它轨道交通专用车票刷卡，仅在总进站出站数累计。

2.4 其它票卡虚拟换乘

主要是指城市公共交通卡在各种情况下的虚拟换乘功能。

1）在参数设定的虚拟换乘时间内换乘，部分或全部满足轨交累计消费优惠或道路公交系统换乘优惠情况下享受连续计费。行业间换成优惠优先级大于行业内部累计消费优惠。在规定的虚拟换乘时间外出站以后再换乘，视为重新进站，应分段计费。第二次出站扣款值应为全程票价与第一段行程的差额。城市公共交通卡在无余额的情况下，也应享受虚拟换乘。出站专用通道闸机和进站专用通道闸机在时间倒挂情况下，且时间差值小于参数设定的换乘时间，持卡人也应享受虚拟换乘。

2）持城市公共交通卡在虚拟换乘进站时未刷卡，在目的车站出站前在人工售票机上作进站更新。进站更新改写进站记录，写入当前时间，可选择进站站点。因为写入普通进站的进出站标志，所以整个行程分段计费，不存在虚拟换乘。

3）持城市公共交通卡在换乘进站时，已刷卡但未过闸通行，需要在换乘站作免费出站更新。免费出站不改写进站信息，保留了虚拟换乘进站的进出站标识、第一次进站站点、进站时间，不改写换乘站出站站点，把当前时间写入出站时间。所以第二次换乘进站时，仍然视作虚拟换乘。

4）持城市公共交通卡在换乘站出站时未刷卡，在虚拟换乘进站前在人工售票机上作付费出站更新。出站更新改写出站记录，写入的出站时间比当前时间早若干时间（大于换乘时间），写入当前站点，故即使在规定换乘时间内作付费出站更新，也不能视作虚拟换乘。

5）城市公共交通卡持卡人在收费区内超过参数设定最大时间，出站换乘前应作超时更新，且超时更新标识在虚拟换乘进站后应被保留，在目的车站出站前无需再作超时更新。出站时若享受“公交-地铁”换乘优惠，第一次出站时应置起优惠标识，虚拟换乘进站后，应保留这个优惠标识，到目的车站出站时不能重复享受“公交-地铁”换乘优惠。

6）路网中需要站外换乘的换乘站可以实行不同换乘时间，所以需要对参数设定的不同换乘时间的虚拟换乘进行验证。

2.5 命令和响应

专用通道检票机应对车站计算机的命令做出正确响应。车站计算机下发审计寄存器命令，检票机上传寄存器数据。下发关闭设备命令后，检票机进入关闭状态，对乘客显示“停止服务”。下发设备开启命令，检票机恢复开启状态。下发设备上传状态命令，检票机上传状态数据。对选中的检票机软件更新，检票机到SNC指定路径下载软件更新包，并完成本机软件更新。下发紧急模式、列车故障模式、时间免检模式、日期免检模式、进出站免检模式、超程免检模式，检票机都能进入对应的工作模式。

检票机只支持单进或单出模式，不具有闸机的双向模式。下发参数版本、软件版本查询，应查询到当前参数版本、软件版本。在车站计算机上能查询到轨道交通专用车票和城市公共交通卡的交易流水号和最新一笔流水号。可以对指定设备号、车票类型、流水号段的交易数据进行索取和补传。检票机的磁盘容量小于一定空间，应对乘客暂停服务。

2.6 设备事件

专用通道检票机设备每隔固定时间（这个时间间隔与审计寄存器报告间隔相同），上传寄存器审计类型，或者当开门、关门、开始、停止、紧急模式、取消紧急模式、票箱被取出等事件发生时，立即上传寄存器审计类型。

3 工程实施

3.1 在技术方面的措施

1）清分系统要进行改进，对单程票虚拟换乘实现连续计费。

2）单程票虚拟换乘进站装置，需上传换乘进站交易的报文，包含金额、时间、站点等信息。在单程票交易报文中增加数据域，填写前一张单程票卡号，使前后二张单程票关联，实现反清分计算。

3）出站装置和进站装置能和车站计算机进行交互报文，接收清分票价表等参数和命令，上传明细、状态、寄存器。出站装置和进站装置和闸机一样接收指令进入不同运行模式，例如运营结束停止服务等。出站装置和进站装置具备收益寄存器数据，支持车站计算机的报表功能。

4）需要对单程票虚拟换乘设备进行节点定义，使之接入既有的售检票系统网络结构，能上传单程票虚拟换乘的操作记录。

5）增加单程票虚拟换乘的交易类型，二维码凭条换单程票的操作和单程票发售的交易能有效区分。

3.2 在运营方面的措施

1）与运营公司讨论实施方案。包括：设备安装位置、设备安装数量、车站服务人员培训，票务处理、设备维护保养等事项。

2）运管修订票务处理规则。明确“一张单程票只能换一张二维码”、“一张二维码在规定站点、规定换乘时间内只能兑换一张单程票”等规则。

3）在车站中添加相应导向标识，引导乘客自助式完成单程票虚拟换乘出站和换乘进站的操作。

4）确定单程票虚拟换乘功能开通日期，向社会公告。宣传单程票虚拟换乘设备的使用方法，为广大乘客所熟知掌握。

4 应用意义

通过引入加密的二维码验证技术为基础，所研制的单程票虚拟换乘专用出站通道和进站通道的检票机，以及部署在这二个专用通道检票机上的应用软件，实现了单程票无障碍虚拟换乘的完整过程。为轨道交通路网任意一个换乘站单程票虚拟换乘提供了解决方案，克服了因土建原因單程票不能虚拟换乘的缺陷。在实际效果上，符合乘客使用习惯，对乘客界面友好，操作简单，响应快，故障率低。

该解决方案能有效防止单程票流失，使得单程票和城市公共交通卡一样连续计费，且具有相同费率。而且体现了不需要车站人员干预的处理效率，减少了乘客出行时间或出行成本，改善了乘客的满意度。也使得单程票继城市公共交通卡、金融IC卡、手机支付之后，成为又一个支持虚拟换乘的车票类型，促进了地铁AFC系统功能的完整性。推动轨道交通对新技术融合应用的能力，提高了城市轨道交通智能化和信息化建设水平。

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作者简介：

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