“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)在鄭州地鐵AFC系統(tǒng)中的應(yīng)用

趙 晗， 陳 琦， 高 偉， 孟照云

(1.鄭州市軌道交通有限公司運(yùn)營分公司， 鄭州 450000； 2.方正國際軟件(北京)有限公司， 北京 100080)

“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)在鄭州地鐵AFC系統(tǒng)中的應(yīng)用

趙 晗1， 陳 琦1， 高 偉2， 孟照云2

(1.鄭州市軌道交通有限公司運(yùn)營分公司， 鄭州 450000； 2.方正國際軟件(北京)有限公司， 北京 100080)

為提升軌道交通AFC(自動售檢票)系統(tǒng)的服務(wù)水平，降低系統(tǒng)的運(yùn)維成本,以“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)應(yīng)用為背景，以自動售檢票系統(tǒng)服務(wù)為基礎(chǔ)，闡述基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的AFC技術(shù)應(yīng)用于軌道交通領(lǐng)域的優(yōu)越性。對鄭州地鐵互聯(lián)網(wǎng)接入自動售檢票系統(tǒng)的獨(dú)立運(yùn)行方式、ACC(AFC清分中心)方式和SC(車站中心)方式進(jìn)行比選,決定采用接入SC的運(yùn)行方式，其次對采用的信息安全方案進(jìn)行介紹說明，并介紹第三方支付平臺(支付寶或微信)的購票方法及流程。鄭州地鐵AFC系統(tǒng)使用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)后，其效果明顯，通過互聯(lián)網(wǎng)購票的乘客日益增加，全線乘客兌零金額日益減少，自動售票設(shè)備TVM的周故障也在逐漸降低，相應(yīng)的TVM錢幣模塊維護(hù)費(fèi)用也有明顯減少，有效解決了地鐵運(yùn)營過程中的零錢問題、現(xiàn)金處理問題和現(xiàn)金模塊故障率高的問題，可降低運(yùn)營公司的現(xiàn)金處理相關(guān)成本，提高乘客的出行速率和服務(wù)質(zhì)量。

軌道交通； “互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)； 自動售檢票系統(tǒng)； 信息安全； 第三方支付平臺

1 研究背景

目前城市軌道交通主要使用自動售檢票(automaticfare collection，AFC)系統(tǒng)進(jìn)行票務(wù)處理[1]，AFC經(jīng)過多年的發(fā)展，在為乘客提供交通便利、促進(jìn)城市發(fā)展的同時，也逐漸暴露出其自身發(fā)展的瓶頸[2]。

異地和不經(jīng)常乘坐城市軌道交通的乘客通常使用單程票。單程票主要通過自動售票機(jī)(ticket vending machine，TVM)購買。傳統(tǒng)的TVM僅支持現(xiàn)金支付模式，且只接收小面額紙幣和一元硬幣，乘客在購票過程中經(jīng)常涉及兌零和找零的問題，因而增加了購票時間，造成了排隊(duì)壓力。此外，TVM現(xiàn)金模塊頻繁動作，磨損增加，導(dǎo)致機(jī)器故障頻發(fā)，維修費(fèi)用龐大[3]。

目前，兌零和排隊(duì)問題嚴(yán)重影響乘客的購票乘車體驗(yàn)，地鐵公司每年都要投入大量的人力財(cái)力來保障設(shè)備的正常運(yùn)行，傳統(tǒng)的AFC系統(tǒng)已無法滿足地鐵運(yùn)營發(fā)展的需要。鄭州地鐵針對這些問題引入“互聯(lián)網(wǎng)+”的理念[4]，讓AFC系統(tǒng)與移動支付結(jié)合起來[5]，用互聯(lián)網(wǎng)購票機(jī)替代車站原有的乘客查詢機(jī)，實(shí)現(xiàn)二維碼取票和掃碼支付購票功能，并使TVM實(shí)現(xiàn)集現(xiàn)金支付、互聯(lián)網(wǎng)取票、掃碼支付于一體的“三合一”購票功能(本文簡稱“iTVM”)，有效解決了兌零等待、現(xiàn)金處理和現(xiàn)金模塊故障率高等問題，降低了鄭州地鐵AFC系統(tǒng)的運(yùn)營成本，同時提升了服務(wù)質(zhì)量。

2 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的AFC系統(tǒng)技術(shù)方案

提升AFC系統(tǒng)服務(wù)效率的關(guān)鍵技術(shù)主要包括基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的AFC系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)、適應(yīng)第三方支付平臺多樣化的支付技術(shù)[6]、售票終端多元化及售票方式多樣化的新技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)售票效率提升的新技術(shù)等。

2.1 互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)接入AFC系統(tǒng)技術(shù)

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的AFC系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)是在不改變原有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下將互聯(lián)網(wǎng)購票系統(tǒng)有效地融入原有AFC系統(tǒng)中，涉及互聯(lián)網(wǎng)購票系統(tǒng)組網(wǎng)的搭建及信息安全的相關(guān)建設(shè)[7-8]。

2.1.1 組網(wǎng)方式比選

互聯(lián)網(wǎng)購票系統(tǒng)組網(wǎng)的搭建有3種方式：獨(dú)立運(yùn)行方式、接入ACC(AFC清分中心)方式和接入SC(車站中心)方式。

1) 獨(dú)立運(yùn)行方式指互聯(lián)網(wǎng)購票系統(tǒng)是一套單獨(dú)運(yùn)行的購票結(jié)算系統(tǒng)，與現(xiàn)有AFC系統(tǒng)沒有互聯(lián)(見圖1)。在車站安裝互聯(lián)網(wǎng)購票終端設(shè)備，并將這些終端設(shè)備通過4G無線網(wǎng)絡(luò)或有線網(wǎng)絡(luò)連接到后臺云服務(wù)器。地鐵的票務(wù)票款通過連接到后臺的云服務(wù)器獲取相應(yīng)的報(bào)表來完成結(jié)算。互聯(lián)網(wǎng)購票終端設(shè)備通過單獨(dú)的一套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，加上原有AFC監(jiān)控系統(tǒng)，即需要兩套監(jiān)控系統(tǒng)對終端設(shè)備進(jìn)行運(yùn)營維護(hù)?；ヂ?lián)網(wǎng)購票系統(tǒng)與AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)完全剝離，不會影響原AFC系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的封閉性，可以使原AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全性得到保障。但兩個系統(tǒng)使用不同的報(bào)表，對賬比較麻煩，增加了票務(wù)和財(cái)務(wù)的結(jié)算工作量；針對新增的互聯(lián)網(wǎng)購票終端設(shè)備需要重新部署網(wǎng)絡(luò)連接，即需增加一部分網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費(fèi)用。

圖1 獨(dú)立運(yùn)行方式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱DFig.1 The AFC system of independent operation network topology

2) 接入ACC方式是互聯(lián)網(wǎng)購票系統(tǒng)通過安全網(wǎng)關(guān)與ACC實(shí)現(xiàn)對接，由后臺云服務(wù)器負(fù)責(zé)搜集各終端設(shè)備的交易數(shù)據(jù)，整理匯總成兼容現(xiàn)有ACC交易格式的數(shù)據(jù)文件并提交給ACC服務(wù)器，資金收益與交易的對賬由后臺云服務(wù)器完成并產(chǎn)生報(bào)表(見圖2)；ACC服務(wù)器也可給互聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備下發(fā)運(yùn)行參數(shù)實(shí)現(xiàn)對終端的控制管理。

ACC建立了與互聯(lián)網(wǎng)的連接，形成了一定的網(wǎng)絡(luò)安全隱患，可以通過增加網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備進(jìn)行防控。接入ACC的方式和獨(dú)立組網(wǎng)方式一樣，都存在增加網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費(fèi)用的問題。

圖2 接入ACC方式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱DFig.2 The way of accessing to the ACC network topology

3) 鄭州地鐵根據(jù)自身的具體情況，經(jīng)過研究分析決定采用互聯(lián)網(wǎng)購票系統(tǒng)接入SC的運(yùn)行方式，即利用現(xiàn)有的SC網(wǎng)絡(luò)將互聯(lián)網(wǎng)購票機(jī)直接接入AFC專用網(wǎng)絡(luò)，通過LC(線路中心)層新增的安全網(wǎng)關(guān)連接到負(fù)責(zé)支付功能的阿里云服務(wù)器，此種方式有利于交易數(shù)據(jù)的上報(bào)和運(yùn)行參數(shù)的下發(fā)，同時節(jié)省互 聯(lián) 網(wǎng) 購 票 機(jī)的

圖3 “互聯(lián)網(wǎng)+”AFC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.3 “Internet+”AFC structure

入網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用，維護(hù)便利，運(yùn)營成本低，可隨時根據(jù)需要擴(kuò)容。此技術(shù)方案將互聯(lián)網(wǎng)購票系統(tǒng)與AFC系統(tǒng)聯(lián)系起來，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

為使互聯(lián)網(wǎng)購票機(jī)和TVM能連接到阿里云服務(wù)器，需要對現(xiàn)有AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)增加互聯(lián)網(wǎng)出口，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D4所示。

圖4 互聯(lián)網(wǎng)購票系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱DFig.4 AFC Internet ticketing system network topology

通過統(tǒng)計(jì)分析，鄭州地鐵原有的乘客查詢機(jī)利用率極低，為了節(jié)省設(shè)備資源和建設(shè)空間，用互聯(lián)網(wǎng)購票機(jī)替代車站原有乘客查詢機(jī)，并將原乘客查詢機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接口接入AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)關(guān)為各自的車站匯聚交換機(jī)。車站的匯聚交換機(jī)通過手工增加兩條默認(rèn)路由分別指向兩臺LC層核心交換機(jī)。兩臺LC層核心交換機(jī)分別配置到阿里云服務(wù)器IP的靜態(tài)路由，指向新增的H3C防火墻，H3C防火墻使用網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商專線連接到互聯(lián)網(wǎng)。

2.1.2 信息安全方案

AFC終端設(shè)備為生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部設(shè)備，為保證網(wǎng)絡(luò)安全及數(shù)據(jù)安全，應(yīng)對這些設(shè)備連接互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行相應(yīng)的限制。通過防火墻策略只允許互聯(lián)網(wǎng)TVM和互聯(lián)網(wǎng)購票機(jī)的IP地址訪問阿里云服務(wù)器IP，同時這些終端設(shè)備不能訪問其他互聯(lián)網(wǎng)IP；其他非互聯(lián)網(wǎng)AFC終端設(shè)備禁止訪問任何互聯(lián)網(wǎng)IP。

為了防止AFC的終端設(shè)備遭受互聯(lián)網(wǎng)的入侵，通過防火墻策略禁止互聯(lián)網(wǎng)IP到AFC網(wǎng)絡(luò)的任何主動訪問，同時開啟互聯(lián)網(wǎng)從防火墻到AFC網(wǎng)絡(luò)方向的入侵防御和防病毒功能。

開通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商專線后，防火墻直接暴露在互聯(lián)網(wǎng)中，加強(qiáng)防火墻本身的安全也就至關(guān)重要，因此需要增強(qiáng)防火墻的密碼強(qiáng)度，并定期修改密碼；同時限制登錄防火墻的原IP地址范圍，只允許AFC內(nèi)網(wǎng)維護(hù)終端IP登錄防火墻進(jìn)行配置修改。

目前，鄭州地鐵已經(jīng)開始升級AFC互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的信息安全防護(hù)體系，計(jì)劃新增一些硬件防護(hù)設(shè)備并提高維護(hù)人員的網(wǎng)絡(luò)安全意識，逐步建立完善的信息安全防護(hù)體系。

2.2 第三方支付平臺的支付技術(shù)

目前乘客可以通過以下幾種途徑實(shí)現(xiàn)移動支付購票：

1) 掃描由鄭州地鐵提供的支付寶城市(鄭州)二維碼，直接進(jìn)入支付寶城市(鄭州)，選擇需要乘坐的車票內(nèi)容后，通過支付寶支付完成購票[9-10]；

2) 通過關(guān)注鄭州地鐵微信公眾號進(jìn)入地鐵購票頁面，選擇好車票后通過微信支付完成購票；

3) 現(xiàn)場購票時可用微信或支付寶直接掃描TVM屏幕付款碼進(jìn)行支付購票。

支付寶和微信支付平臺所產(chǎn)生的資金流動過程如圖5所示，其中實(shí)線箭頭表示資金流，虛線箭頭表示與支付有關(guān)的信息流。

圖5 第三方支付平臺資金流通過程Fig.5 Cash flow process via the third-party payment platforms

3 運(yùn)營成果分析

鄭州地鐵自開通互聯(lián)網(wǎng)購票后，乘客通過互聯(lián)網(wǎng)方式購票的比例逐漸上升，電子現(xiàn)金的使用也逐步增加，這部分資金通過微信和支付寶完成結(jié)算，不僅減少了現(xiàn)金使用量，還減少了TVM找零需要使用的貨幣總量，鄭州地鐵每周到銀行兌換的零錢備用金也逐漸減少。此外，TVM設(shè)備的故障主要集中在紙幣處理模塊，開通互聯(lián)網(wǎng)取票和掃碼支付功能的TVM設(shè)備，乘客在購票過程中降低了對紙幣處理模塊的使用率，消除了TVM設(shè)備的主要故障源，因此TVM設(shè)備的周故障逐漸降低，相應(yīng)的維護(hù)成本也在減少?；ヂ?lián)網(wǎng)購票相關(guān)數(shù)據(jù)周統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 互聯(lián)網(wǎng)購票相關(guān)數(shù)據(jù)周統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)語

本文引入“互聯(lián)網(wǎng)+”的理念，使AFC系統(tǒng)與移動支付結(jié)合起來，經(jīng)過對技術(shù)方案的深入研究，成功用互聯(lián)網(wǎng)購票機(jī)替代車站原有乘客查詢機(jī)，實(shí)現(xiàn)取票和掃碼支付購票功能，并使TVM實(shí)現(xiàn)了集現(xiàn)金支付、互聯(lián)網(wǎng)取票、掃碼支付于一體的“三合一”購票功能(iTVM)，從而實(shí)現(xiàn)了售票終端多元化和售票方式多樣化的關(guān)鍵技術(shù)。通過互聯(lián)網(wǎng)購票的乘客日益增加，全線乘客兌零金額日益減少，TVM設(shè)備的周故障也在逐漸降低，相應(yīng)地TVM錢幣模塊維護(hù)費(fèi)用也有明顯減少，有效解決了地鐵運(yùn)營過程中的零錢問題、現(xiàn)金處理問題和現(xiàn)金模塊故障率高的問題，降低了運(yùn)營公司的現(xiàn)金處理相關(guān)成本，提高了乘客的出行速率和服務(wù)質(zhì)量。

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(編輯：王艷菊)

Application of “Internet+” Technology in AFC System of Zhengzhou Metro

ZHAO Han1, CHEN Qi1, GAO Wei2, MENG Zhaoyun2

(1. Zhengzhou Metro Co., Ltd., Zhengzhou 450000; 2. Founder International Co., Ltd., Beijing 100080)

Applying “Internet+” technology in the automatic fare collection system (AFC) for rail transits can help to improve the service level and reduce the operation and maintenance costs. The ways of Internet accessing to the AFC in Zheng zhou Metro，the independent operation mode, the AFC clearing center (ACC) mode and the station computer (SC) mode of the AFC system，are compared and analyzed in the paper. The information security scheme is devised for the AFC system of Zhengzhou Metro. The ticketing methods and process via the third-party payment platforms such as Alipay or WeChat are presented. The AFC system adopting the “Internet+” technology for Zhengzhou Metro has produced positive results. More and more passengers are using the Internet to buy tickets, and the number of passengers who are paying by cash is decreasing. Both the number of faults in the automatic ticketing devices and the costs for maintaining the devices are decreasing. The “Internet+” technology solves the money change problem, the cash processing problem and the problem of high fault rate of the cash processing module, lowers the cash handling costs and improves the service levels of rail transit businesses.Keywords: rail transit; “Internet+” technology; automatic fare collection system (AFC); information security; the third-party payment platform

10.3969/j.issn.1672-6073.2017.04.016

2016-10-17

2017-06-16

趙晗，男，碩士，工程師，主要從事交通信息工程與控制、電子工程、通信工程等方面的研究，zhaohan@zzmetro.cn

U231

A

1672-6073(2017)04-0081-05