杨政军

(湖南省高速公路管理局,410001,长沙∥工程师)



二维码电子车票在自动售检票系统中的应用

杨政军

(湖南省高速公路管理局,410001,长沙∥工程师)

通过分析城市轨道交通自动售检票系统车票的发展现状,提出将二维码电子图片作为自动售检票系统中的车票媒介，并给出了二维码电子车票的使用流程。研究了基于二维码电子车票的城市轨道交通自动售检票系统的总体架构及建设内容。二维码电子车票的使用将为乘客的出行带来便利，为行业主管单位节约运营维护成本。

城市轨道交通； 自动售检票; 二维码电子车票

Author′s address Hunan Expressway Administration Bureau,410001,Changsha,China

自动售检票(AFC)系统是基于计算机、通信、网络和自动控制等技术,通过对计算机、统计、财务等专业知识的综合运用,实现城市轨道交通售票、检票、计费、收费、统计、清分和管理等全过程的自动化系统。AFC系统主要由联网收费系统的中央清分系统(ACC)、线路中央计算机系统(LCC)、车站计算机系统(SC)、车站终端设备(SLE)及车票等五个层次组成[1]。车票作为乘客与轨道交通运营单位之间的媒介,记录了乘客从购票开始,直至完成一次完整旅行所产生的费用、时间、乘车区间等信息。车票的合理选型对城市轨道交通AFC系统的建设与运营起着重要作用。

1 AFC系统车票发展现状

根据信息记录介质的不同,目前国内外常见的城市轨道交通车票媒介有三种:纸质、磁卡和智能IC卡[2]。由于传统的纸质车票不适合进行机器识别,因此,AFC系统一般不考虑纸质的普通车票。

封闭式的AFC系统在20世纪70年代到80年代均以磁卡作为信息载体。磁卡车票虽然技术比较成熟,但存在磁卡信息存储容量小、安全保密性差、车票传输机构复杂、造价昂贵、故障率和维修费用高等缺点,随着近年来非接触式IC卡的发展,磁卡车票逐渐被其取代。

非接触式智能IC卡是由微型处理集成电路芯片经封装制成的,具备信息存储量大、信息安全性高、读写失效率低、抗干扰能力强等优点,因此,目前国内外城市轨道交通AFC系统大都采用非接触式 IC 卡作为车票媒介。

2 二维码技术介绍

二维码是指在一维条形码的基础上扩展出另一维具有可读性的条码,如图1所示。它使用黑白矩形图案表示二进制数据符号信息,用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息,通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。

图1 条形码与二维码图

二维码技术具有数据输入快速、可靠,可机器识别，识别设备简单、经济和使用灵活等优点。但是，二维码作为车票媒介只能在购票时记录站名和发售时间,无法记录进站时间和检票机编号等计时统计信息，而国内外城市轨道交通普遍将计时制纳入自身的票价结构中,这将会对AFC系统的计时制管理模式产生影响。因此,目前AFC系统没有采用二维码车票。

二维码的大多数应用场景，是由商家提供二维码让用户扫描，用户扫描二维码并触发相关应用。这是主读方式,此方式用户无法避免扫描恶意二维码带来的风险。若由用户主动生成二维码，由商家来扫描,即被读方式,则能提高用户使用过程的安全性。AFC系统可利用基于二维码的被读方式,应用过程中的风险控制由系统后台进行识别校验。

3 二维码电子车票的应用

随着智能手机、平板电脑和4G移动网络环境的普及,信息的交互和分享更加方便和及时,二维码技术的应用不再受到时空和硬件设备的局限,可替代传统的纸质车票及IC卡车票来作为媒介:传统车票凭证的内容及持有者的信息通过加密并编码后,成为一个二维码图形,用户可以短信、彩信、手机APP软件的形式下载保存至手机上;使用时,乘客持二维码电子图片在专用闸机的读码设备上进行识读,后台管理系统通过有线或无线4G VPN(虚拟通信专网)建立私有数据传输通道，减轻远程访问的费用负担，并提供安全的端到端数据通信，实现相关子系统及设备间的远距离实时交互验证。响应时间一般不超过5 s,以保证大客流在进出站时站级系统的实时高效性。这种方式具有高实时性、唯一性和高安全性等特点,不仅解决了传统媒介的弊端，节约了材料和物流成本，节省了乘客排队购票的时间，提高了售检票效率,而且非常环保和时尚,也顺应了移动互联网应用发展的潮流。

根据城市轨道交通AFC系统的技术参数要求,其车票一般包括单程票、储值票、计次票等普通票，以及学生票、老人票等优惠票。由于优惠票的使用过程离不开人为监督,后台系统不能仅通过对车票的校验来判断是否为本人使用,故优惠票存在被复制或盗刷的风险。因此,优惠票的使用需要结合其它方式如人工稽查、视频识别等进行规范。普通票的风险控制可通过专网通信与后台系统进行实时高效的校验,因此,二维码电子车票可替代传统AFC系统中的普通票。

以二维码电子车票充当单程票、储值票、计次票等普通票的凭证，介绍二维码电子车票的使用流程(见图2)。

图2 二维码电子车票使用流程图

(1) 乘客下载并注册购票手机APP软件,在软件界面中选择进、出口站,通过银联、支付宝或微信接口等移动支付手段完成购买单程票(或储值票、计次票);部署在ACC的联网售票后台系统将保存购票记录信息,且APP软件将自动生成加密的二维码电子车票。

(2) 乘客持手机中的二维码电子车票在具备识别二维码图片功能的入口闸机上进行扫描读取,部署在ACC的联网售票后台系统通过通信专网解密入口闸机传来的识读码,并判断电子票是否可用、入口站信息是否匹配、是否已刷过入口站信息等条件,然后将电子车票有效性判断的结果通过通信专网、以加密方式返至入口闸机的工控机,闸机工控机通过解码决定开闸放行或提示报警音。此时,联网售票后台系统修改该电子票的入口交易信息,同时向乘客的购票账户发送入口消费提醒。

(3) 乘客持已在入口闸机识读过的二维码电子车票在出口闸机上进行扫描读取,部署在ACC的联网售票后台系统通过通信专网解密出口闸机传来的识读码,并判断电子票是否可用、是否已刷过入口站信息、余额(次数)是否足额等条件,然后将电子票有效性判断的结果通过通信专网、以加密方式返至出口闸机的工控机,闸机工控机通过解码决定开闸放行或提示报警音。此时,联网售票后台系统修改该电子票的出口交易信息:若电子票为单程票,则车票使用完,作废处理;若电子票为储值票,则扣除消费金额,保存出入口交易记录信息;若电子票为计次票,则可用次数减1,保存出入口交易记录信息。同时,联网售票后台系统向乘客的购票账户发送出口消费提醒。

4 系统架构

基于二维码电子车票的城市轨道交通AFC系统可划分为基础设施层、数据层、支撑层和应用层,由相关标准规范及运行保障体系、信息安全保障体系支撑,并可与现有的AFC系统进行对接。其系统总体架构如图3所示。

图3 系统总体架构图

(1) 基础设施层：主要提供与用户交互的接口服务,以及相关基础硬件设施。

(2) 数据层：是系统的核心层,由车票信息数据库、用户信息数据库、密钥系统，以及银联、支付宝、微信等第三方移动支付接口组成,通过规范的接口和开发的通信协议实现与各子系统以及现有AFC系统之间的数据共享和交换。

(3) 支撑层：为AFC系统的开发和应用提供统一的支撑环境,包括数据交换平台、安全认证、中间件、访问控制、数据分析等支撑软件。

(4) 应用层:应用层作为最终功能的直接体现层,以用户的综合应用需求为目标,既包括直接为用户提供服务的二维码售票APP软件,还包括为管理部门提供支持的中心管理系统。

(5) 保障体系:包括标准规范及运行保障体系和信息安全保障体系。标准规范及运行保障体系包括系统建设中应遵守的国家、行业、地方标准和规章制度,是拓展AFC系统建设的指引,为实现兼容传统AFC系统的基础保障。信息安全保障体系采用安全技术产品,依据安全管理制度和技术规范,保障系统物理安全、网络安全、系统安全和应用安全。

5 系统建设

根据系统的总体架构,可将系统划分为后台子系统模块、售票子系统模块和检票子系统模块,其功能框架图如图4所示。为实现本系统与传统AFC系统的无缝对接,需建设如下模块内容:

(1) 建设后台管理系统、数据库系统及相关接口。本系统的联网售检票后台系统部署在现有AFC系统的ACC级,通过标准的接口与ACC进行对接,且各站级闸机工控系统与联网售检票后台系统直接进行数据交互通信,实现用户管理、数据查询、资金结算清分、消费短信提醒、设备状态监控、二维码密钥管理、移动支付接口管理、与现有AFC系统对接数据资源等功能。此外,包含用户信息、车票信息、流水信息的数据库也部署在ACC级,直接与联网售检票后台系统对接。

(2) 实现手机APP售票软件。为实现二维码电子车票的售票过程,需开发相应的手机APP应用软件。用户在下载并注册软件后,通过界面的选择条件,以银联、支付宝或微信接口等移动支付手段购买车票,软件自动生成对应的二维码电子图片和购票记录,用户即可持符合要求的二维码电子图片作为车票凭证乘坐地铁。

图4 系统功能框架图

(3) 研发具备二维码识别功能的自动检票机。为实现对二维码电子车票进行检票的功能,需在传统自动检票机的闸机投票口处增加二维码扫描枪模块,达到识别及验证二维码车票的目的。自动检票机系统以工控机为中心,通过串口协议连接二维码扫描枪、IC卡读写器、单程票回收装置、三杆、乘客信息显示器;通过I/O(输入/输出)总线控制顶灯、侧灯、蜂鸣器等辅助设备及紧急状态控制部件;通过通信专网与联网售检票后台系统进行数据交互通信。自动检票机系统结构如图5所示。

(4) 应急机制。① 提供手持式二维码检票机。当设备故障或网络通信失败等异常情况导致自动检票机(闸机)不能正常检二维码电子车票时,采用站级管理人员人工干预的方式,如使用手持式二维码检票机进行临时检票。手持式二维码检票机内包含无线通信模块，能够与后台系统进行在线实时数据通信,若无线通信模块也发生故障时,则采用脱机模式,对预先下载至手持式二维码检票机中的参数数据信息进行比较及判断。② 闸机过道配置监控摄像头。为稽查用户使用二维码电子车票使用情况,防止乘客恶意刷票,可通过视频监控进行稽查。③ 设置客服专岗。当用户的账户或车票被盗,可直接电话联系客服,由客服通知后台管理员锁定账户。

图5 自动检票机系统结构

6 结语

二维码电子车票与目前使用最广的IC卡车票的相关特性比较如表1所示。

随着移动互联网的快速发展,二维码作为一种快捷、简便的支付媒介逐渐得到广泛应用,采用二维码电子图片作为城市轨道交通AFC系统中的车票媒介，将给乘客带来便捷时尚的体验,也可为行业主管单位节省运营维护成本。

表1 二维码电子车票与IC卡车票的特性比较表

[1] 赵时旻.轨道交通自动售检票系统[M].上海：同济大学出版社,2007.

[2] 梁苗.城市轨道交通自动售检票系统车票选型探讨[J].机电工程技术,2013(4):88.

Application of the Two-dimensional Code Electronic Ticket in AFC System

YANG Zhengjun

Through analyzing the current development of rail transit AFC system, the two-dimensional code electronic picture is proposes as the ticket media, the use process of two-dimensional code electronic ticket is introduced. Then, the overall structure and the development contents of this system are studied, which will bring the convenience for passengers in traveling and save the cost in operation and maintenance for the transit business companies.

urban rail transit; AFC (automatic fare collection); two-dimensional code electronic ticket

U 293.22

10.16037/j.1007-869x.2016.04.018

2015-04-21)