摘要：伴随着社会经济水平和科技水平的提高，城市轨道交通也迅猛发展，集自动控制，自动化信息等技术的自动检票系统在城市轨道交通中的运用在很大程度提高了经济效益。但是传统的AFC系统中的结算模式出现成本过高、维护困难、清算延迟等问题。本文论述了区块链技术在轨道交通系统中结算模式的应用，提升了企业信息化水平，有助于轨道交通建设的发展。
关键词：区块链；平行结算模式；中心结算模式
目前城市轨道交通面向区域化、多元化发展，比如广佛同城，比如在规划中的上海轨道交通与市域铁路以及国铁的互联互通，从提升乘客体验的角度，希望给与乘客一次检票，无障碍换乘的体验。而我们知道，对于城市轨道交通体系来说，各运营主体所采用的票制、运营模式等均不相同，如何选择票务的结算收费方式无疑是一个巨大的调整。
1传统的解决方式
传统的跨运营主体的多结算主体轨道交通收费体系的结算模式通常采用两种模式，一种为点对点的平行清结算模式，二基于中心交换的清中心结算方式。对于点对点平行结算模式，各业务系统之间互相独立，彼此之间均需要与对端系统协商业务机制、流程以及交互接口。由于各自主体之间的平等关系，相互之间只能通过协商的方式建立业务关系，很难确保各主体之间业务、数据和接口的标准和规范，随着主体的增多，各主体之间的业务连接越来越多，造成了系统越来越复杂，运营和维护的难度也越来越大，不利于业务的发展；对于中心结算模式，各业务单位统一将信息发送给中央清算系统，由中央清算系统进行仲裁和清分清算，一般情况下，由中央清算中心牵头，各业务单位参与，在前期就制定共同遵守的业务机制、流程和接口规范，比较容易形成规范接口和数据，同时系统结构清晰，同时由于接口规范的存在，也有利于后续系统的横向扩展，但是中心系统的建设成本投入巨大，而且交易清算延迟较大，通常情况下要T+1甚至T+2，系统的处理效率不高，投资巨大。
2区块链技术简介
区块链是一种把区块以链的方式组合在一起的数据结构。它适合存储简单的、有先后关系的、能在系统内验证的数据，用密码学保证了数据的不可篡改和不和伪造。简言之，可以用“分布式电子账本”来形容。区块链具有去中心化、共识机制、高度透明、无需依赖信任、不可回溯五大特点。由此可见，对于跨运营主体的城市轨道交通票务系统，彼此独立对等，但同时为考虑提升服务体验和节约投入成本，相互服务之间可能存在交叉，比如共享轨道、共享站台服务等等。此时，就需要在乘客一次服务，多次享受不同运营主体的服务时，要在个运营主体的系统之间进行乘客身份识别、乘客消费记账等方面进行协作，非常符合区块链去中心化、无依赖信任、不可篡改和共识的特点。从区块链的技术来看，一方面通过共识机制建立业务、接口等等的标准规范，业务上链，必须要遵循相应的规范，确保了各业务系统之间相互交换数据的规范性，同时去中心化也确保了各业务主体的相对独立性，降低了系统整体的建设运营成本。这一模式非常适用于业务主体从管理机制角度相互独立，而为了方便用户使用，各业务主体之间的业务又存在一定的交叉性。在区域一体化的大背景下，交通一体化总是先行先试，比如长三角轨道交通的一码通行、高速公路取消省界收费站等等都是为了方便老百姓出行，将相互独立的运营主体通过一定的介质载体（二维码、ETC等）实现互联互通。传统的结算模式由于相互牵扯多，投资大等确定，不适用快速响应老百姓的便捷出行需求，而区块链技术，其分布式、共识机制、高度透明、无需依赖信任等等特点可以非常好的满足区域一体化的业务快速推进的需求。
3基于区块链技术的自动售机票系统票务结算方案
轨道交通售检票系统票务业务主要处理乘客乘车消费资金的清算，目前情况下的售检票系统使用的票卡介质包括各轨道交通业主发行的专用票卡、城市公共交通卡（实体票卡、NFC）、银行卡（ODA）、二维码、生物识别虚拟卡（人脸、掌静脉等等），未来随着运营多业务多运营主体，还包括铁路系统使用的身份证等等票卡介质，从票务业务处理角度来说有进站交易、出站交易、充值交易、补票交易以及票卡异常处理交易等等。多运营主体票卡的应用分为两类，一类是运营主体A发行的票卡在运营主体B使用，另一种是运营主体A和运营主体B直接存在站内换乘的情况，也就是说乘客在运营主体A车站进站，至运营主体B车站出站，一次进出站，一次计费，需要通过清算体系解决乘客消费金额在运营主体A和运营主体B直接清分和结算的问题。基于区块链技术的自动售检票系统票务结算方案主要是采用分布式的区块链技术实现多运营主体之间跨系统票务交易记账的互信体系以及分账体系实现。如图2所示，所有运营主体均的车站均可以将进出站交易更新到总账本。当乘客在D站闸机进入车站，至A站闸机出站，那么A站的闸机就可以根据总账本中的用户信息查询到其D站进站信息。由于乘客在D站进站前购票进站，已经支付了票款，此时A站就可以根据各方的协议向D站发起扣款交易，获得服务的收益分成。从而完成了相互独立的运营体系存在交叉服务的情况下，以区块链的方式完成交易的结算。采用区块链技术，首先需要合适的区块链（公链或联盟链等），而后由各运营主体建立自己的记账系统（至少4家），分别上链，这样就可以根据自己的业务特点建立独立的业务区块链体系，制定上链的标准和接入规范，确保后续的运营业主可以平滑的接入到改系统中。区块链技术在轨道交通票务系统的应用采用分布式记账技术，将乘客异地乘车信息记账能力分配给了所有在链上的运营主体，作为后面票款划拨结算的基础。一个乘客完成一次异地乘车交易后，所承载运营的业务主体会将新数据记录并向全网进行广播，其余运营主体对收到的数据记录信息进行校验，包括记录是否合法，校验通过后，记录被纳入到一个区块中，全网所有运营主体对区块执行共识算法，通过共识算法过程后的区块被正式纳入区块链中存储，所有上链的运营主体将区块的随机散列值视为最新的区块散列值，新区块的制造将以该区块链为基础进行延长。任意运营主体系统中的账本上信息的读写操作，都需要经过所有运营主体的同步确认，成功解决了多运营主体互联互通乘车数据篡改，各运营主体之间的信任问题。
4结语
区块链技术目前已经在长三角轨道交通二维码交易业务中成功应用，采用本文提及的基于区块链技术的自动售检票系统票务结算方案，可以实现同城、同域的有交叉性服务业务的交通系统之间的记账和结算，比如ETC系统、城市轨道交通系统等等。
参考文献
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[2]陈杰.基于云平台的城市轨道交通自动售检票系统[J].通信世界,2018(05).
[3]蔡振华,林嘉韵;刘芳.区块链存储:技术与挑战[J].网络与信息安全学报,2020(03).
作者:林雪峰 曹家玉 单位:上海仪电物联技术股份有限公司