城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)賬戶體系設(shè)計(jì)及應(yīng)用分析

張崢嶸

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣東廣州 510250）

1 引言

近年來，在經(jīng)歷一輪多元化支付應(yīng)用創(chuàng)新后，城市軌道交通自動(dòng)售檢票（AFC）系統(tǒng)先充值/購票再乘車消費(fèi)的業(yè)務(wù)模式逐步被先享后付的信用模式替代。乘車碼、人臉票等虛擬電子車票介質(zhì)的出現(xiàn)以及移動(dòng)快捷支付的推廣應(yīng)用，賦予了AFC系統(tǒng)靈活多變的互聯(lián)網(wǎng)屬性，也激發(fā)了AFC系統(tǒng)在智慧交通領(lǐng)域的潛力。

當(dāng)前，在國家粵港澳大灣區(qū)建設(shè)規(guī)劃背景下，軌道交通互聯(lián)互通勢在必行。AFC系統(tǒng)又面臨著跨區(qū)域、跨制式、跨平臺(tái)對接的需求，亟需總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，充分優(yōu)化業(yè)務(wù)模型、完善系統(tǒng)內(nèi)部架構(gòu)，提前預(yù)留外部接口，為專業(yè)的良性發(fā)展提供有利條件。

2 AFC 系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

AFC系統(tǒng)經(jīng)歷多元化改革，網(wǎng)絡(luò)條件獲得改善，系統(tǒng)性能得到提升，后臺(tái)業(yè)務(wù)不斷加強(qiáng)，傳統(tǒng)五層級(jí)架構(gòu)正逐漸向二層級(jí)架構(gòu)演化。

2.1 車站層級(jí)

車站層級(jí)包括票卡、閘機(jī)、車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等，具體如下。

（1）票卡從單一實(shí)體車票介質(zhì)類型發(fā)展到包括二維碼、生物特征等虛擬介質(zhì)類型，而每一種類型還可細(xì)分為不同發(fā)行主體、不同區(qū)域、不同功能的票種。

（2）閘機(jī)通過嵌入軟件開發(fā)工具包（SDK）來融合大量前端邏輯處理功能，以支持新增介質(zhì)類型的讀取、寫入以及和后臺(tái)對應(yīng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。

（3）車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配套部署了前置生物識(shí)別和站級(jí)交易防重服務(wù)功能。

2.2 后臺(tái)層級(jí)

后臺(tái)層級(jí)包括清分結(jié)算系統(tǒng)、多元化支付系統(tǒng)、生物識(shí)別系統(tǒng)、實(shí)名賬戶系統(tǒng)等，具體如下。

（1）清分結(jié)算系統(tǒng)。該系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理票務(wù)清分的核心業(yè)務(wù)，具備交易數(shù)據(jù)處理、各類交易費(fèi)用結(jié)算和對賬的功能。

（2）多元化支付系統(tǒng)。該系統(tǒng)是二層級(jí)架構(gòu)下后臺(tái)業(yè)務(wù)處理的中樞，根據(jù)不同的交易介質(zhì)分化出各類交易處理模塊，具備線網(wǎng)防重、交易處理、支付扣費(fèi)等功能。

（3）生物識(shí)別系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一套多算法人臉識(shí)別平臺(tái)，管理注冊人臉圖片及特征庫，支持1 : 1和1 :N的比對模式，能夠根據(jù)用戶的需要在后臺(tái)算法服務(wù)和車站級(jí)算法服務(wù)之間進(jìn)行調(diào)度。

（4）實(shí)名賬戶系統(tǒng)。該系統(tǒng)是用戶實(shí)名人臉信息管理后臺(tái)，具備注冊、開通、注銷、查詢等功能。

AFC系統(tǒng)既要兼容傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，也要滿足多元化業(yè)務(wù)的需要，兩者的業(yè)務(wù)特點(diǎn)相對獨(dú)立，但又需要在同一套軟硬件系統(tǒng)中共生。目前，系統(tǒng)對各類交易的處理流程如圖1所示。

3 賬戶體系設(shè)計(jì)

由圖1可知，以橫向且獨(dú)立方式來搭建系統(tǒng)，可以滿足創(chuàng)新應(yīng)用的需求，也能夠避免改造對既有系統(tǒng)帶來的影響，在技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)期是合理有效的建設(shè)模式。當(dāng)前，在多元化支付生態(tài)不斷擴(kuò)張以及軌道交通互聯(lián)互通的技術(shù)碰撞下，AFC系統(tǒng)還需要加強(qiáng)對運(yùn)行效率及擴(kuò)展空間的關(guān)注。從對內(nèi)和對外兩個(gè)方面考慮，需要構(gòu)建開放的業(yè)務(wù)模型，聚合核心功能，在此基礎(chǔ)上對內(nèi)部系統(tǒng)模塊進(jìn)行解耦和重構(gòu)，對外設(shè)計(jì)規(guī)劃統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口。

圖1 交易處理流程總體示意圖

3.1 業(yè)務(wù)核心對象

業(yè)務(wù)對象在一定程度上決定了系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，核心對象包括車票、賬戶。

3.1.1 以車票為對象

AFC系統(tǒng)一直是以車票為對象進(jìn)行自動(dòng)化處理的系統(tǒng)，各類車票交易處理模式如下。

（1）實(shí)體卡：離線交易，離線扣費(fèi)。實(shí)體卡中有可讀寫物理芯片，其定義了地鐵行業(yè)專用數(shù)據(jù)區(qū)域，可以記錄包括票卡ID交易時(shí)間進(jìn)/出站點(diǎn)歷史交易等信息。讀寫器可直接進(jìn)行讀寫，本地完成業(yè)務(wù)判斷、扣費(fèi)，交易數(shù)據(jù)最后上傳后臺(tái)入庫和清算。

（2）金融IC卡：離線交易，后臺(tái)匹配，在線扣費(fèi)。金融IC卡遵循JR/T 0025-2013《中國金融集成電路（IC）卡規(guī)范（V3.0）》（PBOC3.0），沒有行業(yè)數(shù)據(jù)區(qū)域，讀寫器只能獲取部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，例如卡ID。終端只能上傳基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，由后臺(tái)完成交易匹配后打包交易數(shù)據(jù)，再向銀聯(lián)發(fā)起扣費(fèi)。

（3）乘車碼：在線交易，后臺(tái)匹配，在線扣費(fèi)。乘車碼的行業(yè)數(shù)據(jù)內(nèi)容在后臺(tái)生成和存儲(chǔ)，并通過二維碼的形式在用戶客戶端中展示，讀寫器（含掃描讀頭）獲取信息后通過本地和后臺(tái)結(jié)合的方式進(jìn)行二維碼驗(yàn)證、防重并生成交易，再由后臺(tái)完成交易匹配和扣費(fèi)。

（4）人臉票：后臺(tái)驗(yàn)證，后臺(tái)交易，后臺(tái)匹配，在線扣費(fèi)。目前，人臉一般是與某種介質(zhì)（乘車碼）存在綁定關(guān)系，可以視為被綁定介質(zhì)在系統(tǒng)中的映射。過閘時(shí)，后臺(tái)生物識(shí)別系統(tǒng)完成身份驗(yàn)證后，由終端模擬所綁定介質(zhì)類型的交易數(shù)據(jù)上傳至后臺(tái)，再按規(guī)則進(jìn)行匹配和扣費(fèi)。

由于不同車票介質(zhì)的讀寫方式以及對行業(yè)數(shù)據(jù)的支持程度不同，產(chǎn)生了技術(shù)實(shí)施路徑的分化，導(dǎo)致終端功能臃腫、效率下降，在后臺(tái)則表現(xiàn)為系統(tǒng)分散、整體效能受限。

3.1.2 以賬戶為對象

無論是何種車票介質(zhì)，特性如何，車票ID都是系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理中的必要字段。多元化創(chuàng)新的實(shí)踐證明行業(yè)數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式并不影響整體業(yè)務(wù)的流轉(zhuǎn)，因此對車票ID的管理是新業(yè)務(wù)模型的關(guān)鍵，同時(shí)行業(yè)數(shù)據(jù)處理逐步轉(zhuǎn)向后臺(tái)，催生了以賬戶為對象的業(yè)務(wù)模型。

不同于以往基于車票介質(zhì)特性去設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)、制定規(guī)則的思路。賬戶體系是以乘客個(gè)體為對象進(jìn)行賬戶數(shù)據(jù)集管理，并以賬戶為核心的一系列配套功能模塊的集合，主要功能包括實(shí)名賬戶管理、臨時(shí)賬戶管理、開通業(yè)務(wù)管理、交易管理、行為管理、審核管理、映射管理、積分管理、風(fēng)控管理、信息查詢、分析統(tǒng)計(jì)、日志管理、解約簽約管理、行業(yè)數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一對外服務(wù)等，帳戶結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖2所示。

圖2 賬戶結(jié)構(gòu)關(guān)系圖

在賬戶體系中，賬戶是人（乘客、員工、用戶等）在系統(tǒng)的虛擬化映射，各類乘車憑證（單程票、次票、一卡通、銀聯(lián)閃付卡、乘車碼、人臉、指紋、指靜脈等）的ID是賬戶的首要屬性，將乘客的姓名、身份信息、外貌、指紋、持有的交通卡、銀行卡、出行消費(fèi)行為等映射為賬戶對象的屬性、行為、行為結(jié)果等，形成抽象化、結(jié)構(gòu)化的管理對象，并對外提供數(shù)據(jù)服務(wù)。其主要特點(diǎn)如下：

（1）對象的屬性可包括賬戶的基本信息、生物特征、錢包及支付渠道等；

（2）行為可包括出入地鐵閘機(jī)、消費(fèi)支付等；

（3）行為結(jié)果記錄行為詳細(xì)地點(diǎn)、時(shí)間、扣費(fèi)等信息；

（4）數(shù)據(jù)服務(wù)是賬戶的對外窗口，可提供賬戶查詢、憑證映射、乘客行程、進(jìn)出閘機(jī)、事務(wù)處理等數(shù)據(jù)服務(wù)；

（5）錢包及支付渠道由用戶主動(dòng)選擇并簽約；

（6）支持下掛各類車票。

乘客在賬戶體系下完成注冊并操作下掛車票憑證，關(guān)聯(lián)支付渠道后，乘客過閘、乘客事務(wù)處理、支付車程費(fèi)等行為都圍繞賬戶進(jìn)行，車票的使用也反映為賬戶的狀態(tài)變化，其業(yè)務(wù)規(guī)則不再受介質(zhì)特征限制，而是劃歸為統(tǒng)一的賬戶業(yè)務(wù)模式。在以賬戶為對象的業(yè)務(wù)模式下，系統(tǒng)功能模塊劃分更為清晰，業(yè)務(wù)流程更為簡潔，基于賬戶體系的交易流程如圖3所示。

圖3 基于賬戶體系的交易處理流程示意圖

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化

3.2.1 提煉、融合云端能力

在賬戶體系模式下，各類車票的使用均反映為賬戶狀態(tài)的情況下，其業(yè)務(wù)規(guī)則即可按賬戶為對象進(jìn)行統(tǒng)一，業(yè)務(wù)處理邏輯即實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。原有的多個(gè)交易處理模塊可分別進(jìn)行解耦，再聚合成以賬戶為對象的過閘監(jiān)控交易匹配支付管理等功能模塊。

（1）過閘監(jiān)控。當(dāng)乘客使用車票進(jìn)站，系統(tǒng)即對車票ID所屬賬戶中過閘狀態(tài)屬性進(jìn)行更新，標(biāo)記其為已進(jìn)站狀態(tài)。若乘客重復(fù)進(jìn)站，系統(tǒng)將根據(jù)標(biāo)記進(jìn)行攔截。當(dāng)乘客正常出站后，系統(tǒng)再次對過閘狀態(tài)屬性更新為已出站標(biāo)記。與此同時(shí)，過閘監(jiān)控還具備風(fēng)險(xiǎn)控制功能，可利用賬戶對應(yīng)參數(shù)設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)險(xiǎn)控制水平。

（2）交易匹配。車票產(chǎn)生的交易同樣歸于賬戶，每一筆交易都對賬戶進(jìn)/出站信息進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，當(dāng)?shù)玫椒辖灰滓?guī)則的完整起訖點(diǎn)（OD）交易信息時(shí)，即完成匹配，若發(fā)現(xiàn)單邊交易，則按業(yè)務(wù)規(guī)則掛起待后處理。

（3）支付管理。乘客在注冊賬戶同時(shí)需要進(jìn)行支付渠道簽約，作為默認(rèn)支付方式，系統(tǒng)支持支付渠道切換。無論是何種車票，當(dāng)其下掛至賬戶中，即由默認(rèn)支付渠道進(jìn)行扣費(fèi)。

3個(gè)模塊的升級(jí)，功能上實(shí)現(xiàn)了車票介質(zhì)與業(yè)務(wù)邏輯的解耦以及以賬戶為對象的統(tǒng)一業(yè)務(wù)管理；架構(gòu)上對冗余系統(tǒng)進(jìn)行了整合，各模塊功能定位更加清晰，系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)效率得到提升。

3.2.2 精簡、解放終端功能

車票介質(zhì)與業(yè)務(wù)邏輯的解耦加上業(yè)務(wù)后臺(tái)集中化處理，終端可以專注于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集。讀寫器在本地僅需負(fù)責(zé)對車票的驗(yàn)簽、數(shù)據(jù)讀取并上傳至后臺(tái)、接收后臺(tái)指令并通知上位機(jī)執(zhí)行操作。

3.2.3 過濾、整合數(shù)據(jù)通道

由于終端不再對車票交易數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，在降低準(zhǔn)入條件同時(shí)，還應(yīng)考慮兼容以及數(shù)據(jù)流入后臺(tái)前的清理問題。因此，設(shè)置數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)對終端上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、清洗和調(diào)度。同時(shí)，數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)也作為數(shù)據(jù)緩沖層，對并發(fā)流量進(jìn)行負(fù)載調(diào)控。

4 賬戶體系應(yīng)用

4.1 車票交叉混用

以賬戶體系為核心，賬戶中下掛的各類車票介質(zhì)的過閘交易在系統(tǒng)中都將反映為賬戶過閘狀態(tài)屬性的變化，系統(tǒng)正確匹配交易后再通過綁定的支付渠道進(jìn)行扣費(fèi)。這意味著無論是虛擬車票（二維碼、人臉票等），還是實(shí)體卡（金融IC卡、一卡通、身份證等），只需要完成注冊綁定，就可以實(shí)現(xiàn)在線處理、先享后付，并且可以無障礙交叉混用。車票混用過閘交易處理流程如圖 4所示。

圖4 車票混用過閘交易處理流程示例

4.2 AFC 互聯(lián)互通

軌道交通的互聯(lián)互通是粵港澳大灣區(qū)建設(shè)和都市圈建設(shè)的關(guān)鍵一環(huán)，AFC系統(tǒng)則承擔(dān)了其中乘車介質(zhì)互通和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共享的責(zé)任，而互聯(lián)互通的具體模式又取決于采用一張票或是一賬戶為業(yè)務(wù)對象。

4.2.1 一張票

互聯(lián)互通的目標(biāo)是使乘客能夠跨區(qū)域、跨制式、無障礙一張票聯(lián)乘，目前廣州與佛山兩市AFC系統(tǒng)采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備端軟硬件完全兼容，清分后臺(tái)采用實(shí)時(shí)或異步、文件或消息的多種交互接口進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)了兩市全票種互通互用。

然而，若此種模式擴(kuò)展至廣州都市圈與深圳都市圈多地市互聯(lián)互通，在不同城市已經(jīng)存在各種軟硬件差異的情況下，終端和后臺(tái)對異地車票的兼容需要實(shí)施大量系統(tǒng)改造。

4.2.2 一賬戶

賬戶打通了車票介質(zhì)之間的壁壘，在不改變本地既有票務(wù)規(guī)則的情況下，建立互聯(lián)互通賬戶體系業(yè)務(wù)模型。對于有跨區(qū)域出行需求的目標(biāo)乘客，在完成注冊和綁定異地車票（實(shí)體或虛擬車票均可）后，即可正常過閘。

賬戶模式減少了車站設(shè)備對異地車票兼容改造需求，降低了互聯(lián)互通改造成本。在犧牲一定乘客使用體驗(yàn)（需要主動(dòng)注冊）的情況下，提供了另一種互聯(lián)互通解決方案。賬戶模式跨區(qū)域乘車過程示意如圖5所示。

圖5 賬戶模式跨區(qū)域乘車過程示意圖

4.2.3 2 種互聯(lián)互通模式特點(diǎn)對比

無論是一張票”，還是一賬戶”，都能夠解決介質(zhì)互認(rèn)的問題，然則AFC系統(tǒng)的互聯(lián)互通還需要考慮可實(shí)施性、改造難度和成本、業(yè)務(wù)的可操作性及覆蓋面、運(yùn)營管理等方面的問題，兩者的對比分析如表1所示。

總體而言，“一張票模式是通過各方對系統(tǒng)進(jìn)行全面升級(jí)，以求達(dá)到乘客無感互聯(lián)互通的目的；而一賬戶模式要求目標(biāo)乘客主動(dòng)注冊，利用異地車票混用機(jī)制，在實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通同時(shí)，減少系統(tǒng)在兼容度上的要求。某種程度上，“一賬戶的互聯(lián)互通模式包含了對一張票模式的支持，是一張票模式的緩沖和過渡。

4.3 提升數(shù)據(jù)價(jià)值

由于有了賬戶的概念，AFC系統(tǒng)中相對離散的數(shù)據(jù)能夠更有效的進(jìn)行清洗和關(guān)聯(lián)，并開展多維度的數(shù)據(jù)分析，充分利用AFC系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)優(yōu)勢，挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)優(yōu)惠、營銷，個(gè)性化乘客服務(wù)，引導(dǎo)商業(yè)經(jīng)營等，助力智慧化、數(shù)字化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

5 總結(jié)

本文分析了賬戶體系模型在AFC系統(tǒng)全業(yè)務(wù)流程的適應(yīng)性，介紹系統(tǒng)架構(gòu)的優(yōu)化可行性、應(yīng)用場景及附加價(jià)值。一方面，提出通過求并集、做減法對系統(tǒng)資源進(jìn)行整合優(yōu)化，以期賬戶體系模型能夠?yàn)锳FC系統(tǒng)后續(xù)發(fā)展路徑提供有效參考；另一方面，利用技術(shù)特點(diǎn)突破互聯(lián)互通的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理規(guī)范、票務(wù)規(guī)則壁壘的思路，為互聯(lián)互通提供了另一種解決方案。

表12 種互聯(lián)互通模式特點(diǎn)對比表