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摘要:對目前國內(nèi)城軌所采用的NFC手機支付、二維碼過閘、生物識別、無感支付等各種新型支付方式的應(yīng)用探討分析后，指出未來城軌支付方式的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞:NFC手機支付;二維碼;生物識別;無感支付

“十三五”期間，城軌交通進入快速發(fā)展新時期，2017年中國城軌交通全年累計完成客運量184．8億人次，比上年增長23．9億人次，增幅為14．9%，充分突顯了城軌交通超大規(guī)模客流的集散效應(yīng)。近年來國內(nèi)城市軌道交通不斷探索和應(yīng)用移動支付為主的新型支付方式，新型支付方式可以從減少單程票采購制作成本、減少車站售票設(shè)備配置數(shù)量、降低車站現(xiàn)金票款的繳交難度等方面全面降低運營成本，新型支付方式大致分為NFC手機支付、二維碼支付、生物識別技術(shù)和無感支付。新的支付方式主要采用虛擬票取代實體票，支持預充值方式和綁定賬戶后付費方式，形式上表現(xiàn)為“無卡過閘，異步扣款”。新型支付方式不僅要把進出站檢票時間控制在較短時間內(nèi)，還要兼顧交易安全性和系統(tǒng)安全性。

一、NFC手機支付

NFC手機支付是一種把手機變成虛擬卡的卡模擬技術(shù)，是一種近場高頻無線通信技術(shù)，允許設(shè)備間點對點非接觸式數(shù)據(jù)交互，由非接射頻RFID技術(shù)演變而來。NFC設(shè)備靠近非接讀卡器后NFC設(shè)備進入工作狀態(tài)，NFC設(shè)備與讀卡器根據(jù)APDU協(xié)議建立交互，讀卡器將敏感數(shù)據(jù)發(fā)給NFC設(shè)備的安全載體進行處理，NFC設(shè)備將響應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)給讀卡器。

(一)電子現(xiàn)金方式

電子現(xiàn)金方式是根據(jù)PBOC3．0標準，把銀行卡數(shù)據(jù)寫入手機SIM卡或安全芯片SE，支持軌道交通復合消費應(yīng)用，軌道交通擴展應(yīng)用文件可記錄進出站信息，需要預先從銀行主賬戶向電子現(xiàn)金圈存一定金額，乘客直接刷手機進出站并完成脫機扣款，使用效果相當于手機交通卡，目前上海、寧波都已實現(xiàn)這種方式。

(二)主機卡模擬HCE技術(shù)

HCE技術(shù)的優(yōu)勢在于它能夠解決NFC設(shè)備安全載體的硬件問題，安全載體是由軟件來實現(xiàn)的。HCE通過安卓操作系統(tǒng)服務(wù)實現(xiàn)的，可在系統(tǒng)后臺運行不需要調(diào)出用戶界面就可刷手機進出站。HCE可同通過臨時授權(quán)或臨時密鑰支持脫機交易，手機APP可通過過程文件記錄進出站信息。廣州地鐵開通的地鐵云卡就是采用HCE技術(shù)。

(三)ODA信用消費技術(shù)

乘客使用手機模擬銀行卡直接進出站并延遲扣款，不需要聯(lián)機到后臺進行賬戶認證，根據(jù)進出站交易配對結(jié)算票款。容易產(chǎn)生單邊交易，進出站交易不匹配不能結(jié)算票款。通常采用車站級服務(wù)器或云端服務(wù)器控制用戶的進出站狀態(tài)，需要對所有車站進行網(wǎng)絡(luò)改造，改造難度大、后臺壓力較大、票務(wù)優(yōu)惠策略邏輯處理難度較大。目前廣州地鐵和上海磁浮線都已開通ODA應(yīng)用。

(四)升級版

ODA信用消費技術(shù)升級版ODA方式是對ODA信用消費技術(shù)的優(yōu)化，在手機SE中開通自由讀寫區(qū)，建立記錄文件寫入開通記錄和交易記錄，主要可避免產(chǎn)生單邊交易不能配對進出站記錄的問題。目前上海地鐵已完成相關(guān)標準的研究制定和技術(shù)儲備。

(五)四種技術(shù)分析

電子現(xiàn)金方式因與硬件安全載體捆綁，需要與移動運營商或手機廠商合作，開通手續(xù)較為繁瑣，用戶門檻和限定較多，不利于大面積推廣。HCE技術(shù)脫離了硬件安全載體，以軟件的方式解決了安全載體的問題，但認證信息和密鑰信息存儲在NFC設(shè)備內(nèi)存中，容易被復制，對交易安全有一定影響。HCE技術(shù)只用于安卓系統(tǒng)，影響用戶的推廣。ODA信用消費技術(shù)體現(xiàn)了“脫機刷卡，延遲聯(lián)機扣款”的特點，容易產(chǎn)生單邊交易不能結(jié)算票款。升級版ODA方案解決了進出站記錄配對的問題，但IOS系統(tǒng)不能開通自由讀寫區(qū)，用戶群體受到限定。

二、二維碼支付

二維碼支付是指用戶使用第三方支付APP在售票設(shè)備上購票，或是用地鐵APP綁定銀聯(lián)或第三方支付賬戶在地鐵進出站刷碼過閘。

(一)二維碼刷碼購兌票

乘客在手機端使用第三方支付展示二維碼，在云購票機上刷碼支付購買車票。或是用兌票二維碼在售票設(shè)備上兌換車票，以實現(xiàn)線上購票線下兌票。這是一種線下(Offline)對線上(Online)的購票方式，手機端可離線，設(shè)備端必選在線，售票設(shè)備對二維碼聯(lián)機認證后完成出票。這種技術(shù)在廣州、杭州等多個城市實現(xiàn)應(yīng)用，上海地鐵云購票機也已在商業(yè)旅游景點站和交通樞紐站上線。

(二)二維碼掃碼購票

乘客在TVM設(shè)備上選擇車站信息后，TVM設(shè)備通過ACC向第三方支付平臺申請二維碼數(shù)據(jù)，并在屏幕上展示二維碼，乘客用第三方支付APP掃碼支付，第三方支付平臺通過ACC向TVM設(shè)備發(fā)送出票通知，TVM完成出票。ACC采集TVM設(shè)備上傳的交易數(shù)據(jù)，與第三方支付平臺結(jié)算票款。這種“主掃付”的方式相對于“被掃付”的方式，可減少硬件改動，只需要軟件優(yōu)化就可實現(xiàn)主掃支付。目前掃碼購票已在上海地鐵部分站點試運行。(三)聚合碼掃碼購票乘客在TVM設(shè)備上選擇站點信息后，TVM設(shè)備屏幕展示聚合的二維碼，乘客使用銀聯(lián)APP或第三方支付APP支付掃碼購票。TVM設(shè)備根據(jù)購票信息，向ACC申請聚合碼數(shù)據(jù)，并在屏幕上展示聚合碼。乘客用銀聯(lián)APP或第三方支付APP掃碼后，手機客戶端訪問后臺服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)APP信息，將交易送往對應(yīng)支付系統(tǒng)，支付完成后通知TVM設(shè)備出票。聚合碼掃碼購票只需要接入聚合碼支付平臺，目前這種方式已在上海地鐵部分站點實現(xiàn)應(yīng)用。

(四)二維碼過閘

手機二維碼刷碼過閘，按手機端和閘機端是否聯(lián)機，可分為脫機配對、聯(lián)機刷碼、聯(lián)機回寫和雙脫機回寫四種方式。1．脫機配對手機端聯(lián)機或脫機，閘機端處于脫機狀態(tài)，采用信用消費方式，手機端生成二維碼，進出站后二維碼不刷新進出站狀態(tài)，后臺對進出站交易配對。容易產(chǎn)生單邊交易，配對不成功，造成票款損失。西安、無錫、福州、南昌、大連、蘇州采用這種方式。2．聯(lián)機刷碼手機端聯(lián)機或脫機，閘機端需要聯(lián)網(wǎng)，乘客用手機二維碼刷碼進出站，閘機聯(lián)機對后臺賬戶進行認證，二維碼不刷新進出站狀態(tài)。聯(lián)機認證對車站網(wǎng)絡(luò)要求高，交易速度較慢，影響通行能力，只適用于客流較少線路。目前北京、深圳、杭州、成都、寧波等城市采用聯(lián)機認證的方式。3．聯(lián)機回機端和閘機端都需要聯(lián)網(wǎng)，乘客用手機生成二維碼刷碼進出站，閘機通過網(wǎng)絡(luò)改寫二維碼進出站狀態(tài)，對車站網(wǎng)絡(luò)要求較高，大客流通行對移動基站不堪重負。該技術(shù)已在青島、南寧實現(xiàn)應(yīng)用。4．雙脫機回寫閘機端和手機端都無需聯(lián)網(wǎng)，閘機通過藍牙回寫技術(shù)，把進出站信息寫入二維碼。雙脫機回寫方案采用脫機安全認證技術(shù)，車站網(wǎng)絡(luò)沒有要求，整個進出站時間控制在半秒以內(nèi)。支持地鐵復合消費，解決“一碼多進”、“一碼多出”的難點，避免產(chǎn)生單邊交易，是一種等同于刷卡的過閘方式。目前該技術(shù)已在上海地鐵全網(wǎng)實現(xiàn)應(yīng)用，長沙、武漢也采用這種方式。

(五)四種技術(shù)分析

二維碼刷碼購票的方式對設(shè)備硬件改動較大，采用TVM設(shè)備與第三方支付系統(tǒng)直連模式，對車站網(wǎng)絡(luò)要求較高。二維碼掃碼購票可減少TVM設(shè)備硬件投入，只需通過軟件優(yōu)化就可實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)購票。云購票機和掃碼購票的方式，系統(tǒng)接入第三方支付系統(tǒng)調(diào)試的工作量較大，聚合碼掃碼購票的方式只需接入一家聚合碼支付平臺，地鐵只需與一家結(jié)算平臺結(jié)算票款。總體而言，云購票機、掃碼購票、聚合碼購票的方式，通過實體票進出站，不能減少車站TVM設(shè)備的配置數(shù)量，不能降低單程票采購、制作、管理、流失的運營成本。二維碼過閘方案中，脫機配對的方式，不能控制二維碼進出站狀態(tài)，容易造成進出站交易配對不成功。聯(lián)機刷碼的方式，進出站時間較長，不能適應(yīng)城軌大客流通行的特點。聯(lián)機回寫的方式，對車站網(wǎng)絡(luò)要求較高，必須保證網(wǎng)絡(luò)通信較好，否則無法進出站。雙脫機回寫方案，采用脫機安全認證技術(shù)，檢票速度不受網(wǎng)絡(luò)條件影響，安全性高、交易速度快、支持城軌階梯票價，把二維碼等于同于實體卡，降低票務(wù)處理難度。

三、生物識別技術(shù)

生物識別是指利用人體生理特征或行為特征，進行身份鑒別的技術(shù)，包括掌靜脈識別、指紋識別、人臉識別、虹膜識別、聲紋識別等。生物識別技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，將成為城軌創(chuàng)新支付方式的重要推動力。隨著人工智能技術(shù)的不斷成熟，生物識別的準確率將大幅提高，生物識別技術(shù)將廣泛應(yīng)用于各種認證和智能終端。生物識別技術(shù)不僅可以改善乘客的支付體驗，還可提高城軌的安防水平。生物特征是人體所固有的不可復制的唯一性，不易丟失、復制、盜用，具有高安全性。生物識別系統(tǒng)對生物進行取樣，提取唯一特征，將該特征數(shù)字化并組合成特征模板。交互認證時，識別系統(tǒng)再次獲取生物特征，與特征模板進行比對，根據(jù)匹配結(jié)果鑒別身份。其中，因生物特征穩(wěn)定性高，人臉識別、掌靜脈識別、虹膜識別將表現(xiàn)出極大優(yōu)勢。上海地鐵正在研究刷臉過閘的應(yīng)用，乘客開通時需提供人臉圖像，并在手機APP上完成實名認證和代扣簽約。后臺向公安系統(tǒng)驗證身份信息，并將人臉信息保存在云服務(wù)器上。云服務(wù)器將人臉信息、手機APP賬戶號、身份證號等信息下發(fā)到指定站點。車站需設(shè)置一臺人臉識別前端服務(wù)器，過閘前乘客需確認手機APP在前臺運行，閘機與手機建立藍牙連接獲取用戶ID，乘客接近閘機掃臉，閘機提取人臉特征并將人臉數(shù)據(jù)和用戶賬戶號上送到前端服務(wù)器，前端服務(wù)將交易記錄上送到ACC，ACC通過云端將進出站信息回寫到手機APP中，并上送交易記錄結(jié)算票款。該方案中，需用到手機APP作為電子標簽，且使用人數(shù)受到限定，上海地鐵正對掃臉過閘方案進行優(yōu)化。上海APM線特殊人群專用通道已應(yīng)用掌靜脈識別技術(shù)，通過掌靜脈識別特殊人群，方便特類人群乘坐地鐵外，降低了冒用證件的票務(wù)處理難度。今后，上海地鐵漢中路、諸光路等智慧車站還將實現(xiàn)特類人群使用掌靜脈識別乘地鐵。上海地鐵未來還將探索生物識別技術(shù)，利用生物特征作為虛擬車票的過閘研究。

四、無感支付

無感支付，又可理解為不刷卡支付，在停車場、高速公路收費、無人超市等領(lǐng)域已實現(xiàn)應(yīng)用。用戶在手機APP中將車牌號與銀行卡綁定，通過對車牌自動識別，從綁定的銀行卡賬戶上自動扣除費用，促進了“智慧出行”的發(fā)展。在城軌交通領(lǐng)域，今后可探索利用藍牙技術(shù)實現(xiàn)“無刷卡過閘”這一無感支付方式。乘客接近閘機時，閘機與手機建立藍牙連接，自動識別賬戶號、復合消費文件及安全認證等信息，將地鐵消費信息通過藍牙通信寫入手機APP中，并從手機APP綁定的銀行卡賬戶或第三方支付賬戶中自動扣除費用。

五、今后發(fā)展趨勢

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日新月異為城軌票務(wù)云支付的改革創(chuàng)新發(fā)展提供廣闊平臺，使用電子虛擬票取代實體票已成為業(yè)內(nèi)共識，也是城軌票務(wù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

(1)NFC手機支付今后將主要采用卡模擬技術(shù)，具體形式為使用“手機PAY-升級版ODA”方案或者“手機APP-HCE技術(shù)-token授信”方案，綁定銀行卡并加載城軌行業(yè)應(yīng)用信息，進出站脫機支付。NFC手機支付可完善銀行卡在城軌的受理環(huán)境，避免銀行卡換卡、電子現(xiàn)金在特定設(shè)備上圈存余額等問題。

(2)二維碼支付對手機沒有硬件要求，只要是智能手機都支持二維碼支付。二維碼過閘支付將不斷適應(yīng)城軌客流密度高、快速通行的特征，帶回寫功能的脫機二維碼更符合城軌運營實際需求。二維碼支付系統(tǒng)建設(shè)一要注重標準化，二要與其它交通行業(yè)互聯(lián)互通。APP專用文件和藍牙回寫技術(shù)結(jié)合使用，可實現(xiàn)交通部二維碼在城軌應(yīng)用。過閘信息存儲在APP專用文件內(nèi)，閘機通過藍牙讀寫專用文件計算票價，解決后臺匹配交易、負荷大的缺點。脫機二維碼在上海有大規(guī)模運營的成熟經(jīng)驗，總體效果平穩(wěn)可靠。二維碼支付體系標準化建設(shè)，有利于推動跨行業(yè)、跨區(qū)域的互聯(lián)互通。

(3)NFC手機支付和二維碼支付都屬于移動支付，生物識別和無感支付不需要用到手機直接支付，具有廣闊應(yīng)用前景。現(xiàn)階段單一的生物識別很難滿足城軌快速支付的要求，上海城軌的人臉識別只是在車站門禁系統(tǒng)中實現(xiàn)應(yīng)用，生物識別和電子標簽相融合的多重識別識別技術(shù)將成為今后發(fā)展方向。無感支付未來將利用手機APP把虛擬賬戶關(guān)聯(lián)實體賬戶，自動識別用戶ID，并在關(guān)聯(lián)的實體賬戶中自動扣除費用。國內(nèi)很多城軌都在圍繞互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加緊前瞻性布局，爭相進入人工智能和云支付的新時代，準確把握新型支付方式發(fā)展趨勢，有助于城軌票務(wù)系統(tǒng)建設(shè)科學統(tǒng)籌與頂層設(shè)計，整體提高城軌智能化水平和信息化建設(shè)水平。

參考文獻:

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作者:龔迥 單位:上海軌道交通運營管理中心