□文/孫虹

手機(jī)支付在軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的方案分析

□文/孫虹

文章分析了自動(dòng)售檢票系統(tǒng)常用票卡，比較手機(jī)支付三種主要模式RF-SIM、SIMPASS和NFC，得出NFC技術(shù)與軌道交通讀寫器頻率一致，適應(yīng)性最強(qiáng)。根據(jù)既有線讀寫器情況和改造大小介紹三種手機(jī)支付（NFC）方案，地鐵可根據(jù)各自讀寫器情況和接受改造程度的不同，選擇不同的手機(jī)支付方案。

自動(dòng)售檢票系統(tǒng)；手機(jī)支付；NFC；軌道交通

1　自動(dòng)售檢票系統(tǒng)

自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC，Auto Fare Collection sys-tem）是基于計(jì)算機(jī)、通信、自動(dòng)控制等技術(shù)實(shí)現(xiàn)購票、檢票、計(jì)費(fèi)、收費(fèi)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、財(cái)務(wù)結(jié)算、客流數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等功能的自動(dòng)化系統(tǒng)[1]，包括線路中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（LC）、車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（SC）、培訓(xùn)測(cè)試中心、票務(wù)中心（TC）、維修中心（MC）、車站終端設(shè)備（SLE）、票卡、網(wǎng)絡(luò)、電源和接地等。車站終端設(shè)備（SLE）包括自動(dòng)售票機(jī)（TVM）、自動(dòng)檢票機(jī)（AG）、半自動(dòng)售票機(jī)（BOM）、自動(dòng)查詢機(jī)（EQM）和便攜式驗(yàn)/檢票機(jī)（PCA）等。

2　自動(dòng)售檢票系統(tǒng)常用票卡分析

自動(dòng)售檢票系統(tǒng)應(yīng)用的票卡從功能上分主要包括一票通和一卡通。一票通包括單程票、出站票、紀(jì)念票、福利票、測(cè)試票、員工票等。一卡通指的是城市一卡通。

自動(dòng)售檢票系統(tǒng)應(yīng)用的票卡從介質(zhì)上分主要包括UL卡、M1卡和CPU卡。

UL卡是非加密存儲(chǔ)卡，有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，沒有數(shù)據(jù)計(jì)算能力，對(duì)卡上數(shù)據(jù)的讀取不能進(jìn)行控制，安全性較低。

M1卡是邏輯加密卡，內(nèi)置硬件加密邏輯電路，通過校驗(yàn)密碼（KEYA、KEYB）的方式對(duì)存儲(chǔ)區(qū)數(shù)據(jù)的存取進(jìn)行安全控制，密鑰固定，有一定的安全性，但無法防止惡意攻擊。

CPU卡也叫智能卡，與上述兩種卡片最大的區(qū)別是具有微處理器芯片以及片上操作系統(tǒng)COS。因此，CPU卡不僅具有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的空間，還有數(shù)據(jù)計(jì)算的能力，能執(zhí)行命令和保護(hù)數(shù)據(jù)，能實(shí)現(xiàn)一用一密鑰，安全性很高。

由于單程票等屬回收性質(zhì)的票卡，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量較小，應(yīng)用環(huán)境較安全，不易發(fā)生復(fù)制卡片等惡意事件，目前各城市單程票等主要使用成本較低的UL卡。城市一卡通等儲(chǔ)值票由于不予回收，安全性要求較高，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量較大，各城市主要使用M1卡或CPU卡。

3　手機(jī)支付

3.1概述

近年來，隨著手機(jī)支付技術(shù)越來越成熟，手機(jī)支付的便捷性越來越被人們認(rèn)可，手機(jī)成為一種新的票卡介質(zhì)。利用手機(jī)或手機(jī)內(nèi)的SIM卡，模擬成軌道交通既有的傳統(tǒng)儲(chǔ)值卡或金融卡，手機(jī)支付成為在地鐵乘車甚至周邊商圈的一種支付新手段。

3.2模式比較

手機(jī)支付發(fā)展至今，主要有3種技術(shù)[2]，見表1。

表1　手機(jī)支付3種技術(shù)對(duì)比

通過表1可知，NFC技術(shù)和軌道交通讀寫器頻率一致，適應(yīng)性最強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用中用戶更容易接受，因此，NFC技術(shù)已經(jīng)開始成為手機(jī)支付的主流技術(shù)。

3.3NFC技術(shù)

NFC(Near Field Communication)近場(chǎng)通信技術(shù)，是一種短距高頻的無線電技術(shù)，在13.56MHz頻率運(yùn)行于20 cm距離內(nèi)。由于NFC采取了獨(dú)特的信號(hào)衰減技術(shù)，具有距離近、帶寬高、能耗低、安全性較高等特點(diǎn)。

NFC手機(jī)集成了NFC模塊，可以實(shí)現(xiàn)乘客持手機(jī)輕輕一刷，無須輸入密碼，即刻完成進(jìn)出站交易。NFC手機(jī)有3種應(yīng)用模式，分別是卡模式、NFC模式或者點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式、讀卡器模式。將NFC手機(jī)設(shè)置為卡模式，通過下載APP軟件，就可以模擬地鐵儲(chǔ)值卡。以前人們出門需要攜帶乘車卡、手機(jī)，現(xiàn)在只需要攜帶一款NFC手機(jī)，就能滿足出行的需求。

4　手機(jī)支付(NFC)的實(shí)現(xiàn)方案

由于軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)是一個(gè)線網(wǎng)化運(yùn)行的、成熟的系統(tǒng)，手機(jī)支付這種新興外來的技術(shù)如果想成功地在自動(dòng)售檢票系統(tǒng)應(yīng)用，必須要與自動(dòng)售檢票系統(tǒng)檢票機(jī)內(nèi)的讀寫器相適應(yīng)。手機(jī)支付的不同方案，對(duì)讀寫器的要求不同。

方案一NFC手機(jī)模擬地鐵儲(chǔ)值票M1卡，在地鐵或運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)點(diǎn)發(fā)卡或充值，不能用手機(jī)查詢交易記錄和余額。這種方案對(duì)地鐵讀寫器要求最低，地鐵既有的讀寫器就可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)支付。只要NFC手機(jī)按照地鐵技術(shù)規(guī)范設(shè)置票卡結(jié)構(gòu)，對(duì)讀寫器而言，NFC手機(jī)和普通的M1儲(chǔ)值卡就沒有任何區(qū)別。因此，地鐵讀寫器不需做任何改造。

由于NFC手機(jī)在地鐵或運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)點(diǎn)充值，地鐵只和運(yùn)營(yíng)商有合作關(guān)系，需和運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行商務(wù)談判，協(xié)商發(fā)卡方、沉淀資金和手續(xù)費(fèi)等問題。

NFC手機(jī)模擬的是M1卡，由于M1卡加密算法是保密的，因此，手機(jī)APP無法模擬M1卡加密算法，也就無法讀取卡片的交易記錄和余額。與傳統(tǒng)地鐵儲(chǔ)值票相比，本方案帶來的便利性是乘客可以少帶一張地鐵卡，只需攜帶手機(jī)出門。

方案二NFC手機(jī)模擬地鐵儲(chǔ)值票CPU卡，在地鐵或運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)點(diǎn)發(fā)卡或充值，能用手機(jī)查詢交易記錄。相比方案一能體現(xiàn)NFC手機(jī)票的優(yōu)越性，實(shí)現(xiàn)了票卡的可視性，乘客可以隨時(shí)在手機(jī)上查詢票卡的余額和交易明細(xì)。但是，這種方案對(duì)地鐵讀寫器的要求也相對(duì)較高，要求讀寫器能讀寫CPU票卡。目前既有地鐵線路，除非特殊要求，原來一般是不能處理CPU卡的，只能處理Ultralight卡和M1卡，所以需要對(duì)讀寫器軟件進(jìn)行升級(jí)，使其能處理CPU卡。此外，對(duì)整個(gè)AFC系統(tǒng)，如SC、LC、ACC軟件也要做相應(yīng)的調(diào)整，但不涉及硬件的改動(dòng)。

方案三NFC手機(jī)模擬地鐵儲(chǔ)值票CPU卡，能在線空中發(fā)卡、充值，能用手機(jī)查詢交易記錄。這種方案是最徹底的NFC手機(jī)支付方案，能完全體現(xiàn)NFC手機(jī)支付的優(yōu)越性，既實(shí)現(xiàn)了票卡的可視性，乘客可以隨時(shí)在手機(jī)上查詢票卡的余額和交易明細(xì)，又可以通過下載APP，實(shí)現(xiàn)空中發(fā)卡和充值，而不需要去營(yíng)業(yè)點(diǎn)辦理。如果使用這種方案，乘客接受NFC手機(jī)支付的意愿更大，實(shí)施更容易推動(dòng)，但對(duì)地鐵讀寫器的要求也最高。

空中充值是指將銀行卡的電子現(xiàn)金向手機(jī)票圈存，因此涉及銀行等金融機(jī)構(gòu)，要求地鐵讀寫器滿足中國(guó)人民銀行于2013年2月頒布的PBO C3.0標(biāo)準(zhǔn)且通過中國(guó)人民銀行授權(quán)的銀行卡檢測(cè)中心的相關(guān)認(rèn)證。PBO C3.0標(biāo)準(zhǔn)對(duì)分段分時(shí)領(lǐng)域計(jì)費(fèi)（地鐵）的復(fù)合應(yīng)用消費(fèi)交易流程進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定；PBO C3.0標(biāo)準(zhǔn)要求的非對(duì)稱加密算法更加復(fù)雜，如果不提高讀寫器的運(yùn)算能力，乘客的通行速度將會(huì)很慢，不能被地鐵所接受。因此，PBO C3.0標(biāo)準(zhǔn)不僅對(duì)地鐵讀寫器軟件有詳細(xì)要求，對(duì)讀寫器的硬件（如計(jì)算能力等）也提出了更高的要求。

因此，由于地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)、無障礙換乘的特點(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)本方案，地鐵既有線的讀寫器需更換為符合PBO C3.0標(biāo)準(zhǔn)的讀寫器，地鐵新線招標(biāo)時(shí)需明確要求讀寫器符合PBO C3.0標(biāo)準(zhǔn)且通過銀行卡檢測(cè)中心的相關(guān)認(rèn)證。

5　結(jié)語

綜上所述，三種方案手機(jī)支付的程度不同，對(duì)地鐵讀寫器的要求也不同，地鐵可根據(jù)各自讀寫器情況和接受改造程度的不同，選擇不同的手機(jī)支付方案。

需要注意的是，不論哪種方案，本文主要討論的是手機(jī)支付實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案。如果要實(shí)現(xiàn)手機(jī)支付大規(guī)模應(yīng)用，本著商務(wù)先行的原則，還需要與通信運(yùn)營(yíng)商、銀行等單位就發(fā)卡方、沉淀資金和手續(xù)費(fèi)等問題進(jìn)行商務(wù)談判。

[1]趙時(shí)旻.軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2007.

[2]張南飛.手機(jī)電子錢包支付方式在廣深線AFC系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2010，（4）：17-20.

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.01.023

□U231+.92

□C

□1008-3197（2015）01-68-02

□2014-09-18

□孫虹/女，1983年出生，工程師，碩士，天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司，從事弱電專業(yè)的技術(shù)管理工作。