金融IC卡在上海軌道交通應用的工程實踐

徐高峻

(上海申通地鐵集團有限公司運營管理中心，200080，上海∥工程師)

1 背景

金融IC 卡是由商業(yè)銀行或支付機構(gòu)發(fā)行的，采用集成電路技術，遵循國家金融行業(yè)標準，具有消費信用、轉(zhuǎn)賬結(jié)算、現(xiàn)金存取全部或部分金融功能，并可具有其他商業(yè)服務和社會管理功能的金融工具。金融IC 卡具有存儲容量大、安全性高、功能擴展性強等優(yōu)點，在小額支付領域獲得了廣泛應用。在國內(nèi)，金融IC 卡應用主要集中在長三角、珠三角等地區(qū)，寧波市作為試點城市已實現(xiàn)在城市道路公交系統(tǒng)中的應用。但尚未有在軌道交通應用的先例。城市軌道交通是一種集運量大、速度快、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點于一身的交通運輸方式，是市民出行的首選交通工具，同時作為集中的小額支付領域，也是未來金融IC 卡進入的重點行業(yè)。

上海軌道交通售檢票(AFC)系統(tǒng)目前支持的車票支付類型主要有軌道交通專用車票(包括單程票、應急票、一日票等)、城市公共交通卡及2.4G 手機支付3 大類。若能實現(xiàn)金融IC 卡在上海軌道交通中應用，既豐富了上海軌道交通車票支付的種類，更好地為各種類型的乘客提供購票選擇，方便乘客便捷乘車，同時又有助于拓展金融IC 卡的應用范圍，在滿足市民對支付便利和安全需要的基礎上，提升當前金融服務水平，推動行業(yè)的信息化發(fā)展。

金融IC 卡已在全國范圍內(nèi)發(fā)行，但至今尚未實現(xiàn)在國內(nèi)城市軌道交通中應用，這主要是由城市軌道交通支付系統(tǒng)的特殊性、交易速度的技術瓶頸、跨系統(tǒng)結(jié)算復雜等原因造成。城市軌道交通是一個提供快速和大量乘客輸送的系統(tǒng)，早晚高峰過閘密度超過 30 人/min，當前基于 PBOC 2.0(JR/T 0025—2005《中國金融集成電路(IC)卡規(guī)范》)標準的金融IC 卡讀寫速度較慢，難以滿足城市軌道交通支付系統(tǒng)的要求。如果能提高金融IC 卡讀寫器的處理速度，并完善相應的清結(jié)算流程，便能將金融IC 卡在城市軌道交通中的應用變?yōu)楝F(xiàn)實。

2 應用設計

上海軌道交通售檢票系統(tǒng)包含清分中心系統(tǒng)、線路中央系統(tǒng)、車站計算機系統(tǒng)、終端設備(讀寫器)、票卡等5 層結(jié)構(gòu)(見圖1)。若要實現(xiàn)金融IC卡在上海軌道交通售檢票系統(tǒng)內(nèi)使用，需對系統(tǒng)架構(gòu)內(nèi)的各層設備逐一進行改造，包括讀寫器、車站終端、車站(中央)計算機、清分系統(tǒng)。金融IC 卡城市軌道交通應用系統(tǒng)構(gòu)架如圖2所示。

圖1 城市軌道交通AFC 系統(tǒng)構(gòu)架圖

圖2 金融IC 卡城市軌道交通應用系統(tǒng)構(gòu)架

為不影響上海軌道交通售檢票系統(tǒng)日常運作，并且與原有系統(tǒng)兼容，改造時需滿足以下原則:

(1)金融IC 卡專用讀寫器性能測試及技術指標的制定，在符合PBOC 2.0 標準的同時，交易速度能夠滿足軌道交通使用要求。

(2)售檢票中使用的閘機、人工售票機接入新讀寫器所需要修改的應用程序需符合上海軌道交通售檢票系統(tǒng)接口標準。

(3)車站計算機和中央計算機系統(tǒng)需支持金融IC 卡交易報文數(shù)據(jù)處理。

(4)引入新的金融IC 卡支付模式后，需確立地鐵與銀行結(jié)算模式、包括與發(fā)卡行的清分結(jié)算及對帳方式等。

2.1 讀寫器設計

支持金融IC 卡的讀寫器是為13.56 M 的非接觸式IC 卡讀寫器，是一個功能獨立、具有安全認證模塊配合，在其讀寫范圍內(nèi)可進行車票分析或車票交易的軟、硬件統(tǒng)一體。為支持金融IC 卡應用，原有的售檢票系統(tǒng)中13.56 M 的讀寫器需全面升級為支持金融IC 卡區(qū)間收費功能的讀寫器，并且讀寫器還需具備以下業(yè)務邏輯。

(1)車票檢測:通過軟件能夠檢測到車票的存在及種類，并根據(jù)其種類進行相關的交易流程處理。

(2)防沖突:軟件具有防沖突功能，能夠根據(jù)交易流程識別多張車票的存在，并做出相應處理或不處理動作。

(3)選擇車票應用:能夠根據(jù)不同種類的車票和所處的不同位置(如進閘機、出閘機)選擇不同的車票應用流程。

(4)密鑰雙向認證:讀寫器具備與票卡的雙向認證功能，以相互檢驗對方的合法性。

(5)車票讀寫:根據(jù)交易流程完成對車票的讀寫功能。

(6)交易檢查:讀寫器能夠利用存儲在其內(nèi)部的公鑰或密鑰卡完成對交易的合法性認證和防偽TAC(交易認證碼)碼計算。

(7)除去支持金融IC 卡復合消費外，同時支持包括原有的上海軌道交通專用車票、城市公共交通卡、2.4 G 手機支付交易流程。

2.2 車站終端設備

為使上海軌道交通售檢票系統(tǒng)能夠支持金融IC 卡應用，閘機及人工售補票機需支持對金融IC卡的合法性分析和各類消費功能。

閘機的金融IC 卡合法性分析包括卡類型、票卡狀態(tài)、余額、有效期、超時等檢查。終端能拒絕非法狀態(tài)的票卡進入付費區(qū)或者離開付費區(qū)，并能提示乘客到人工售票廳進行相應票卡的處理。需要增加區(qū)別于現(xiàn)有票卡信息的通信接口。

閘機的金融IC 卡消費功能包括:允許持金融IC 卡的乘客在讀卡區(qū)域進行消費，若合法允許進入車站，也可以持卡通過閘機消費進入非付費區(qū)。為了實現(xiàn)金融IC 卡的消費功能，需要增加閘機與讀寫器機具之間的業(yè)務消費通信接口。為了保證消費的安全，讀寫器讀寫金融IC 卡時需要公鑰認證，閘機需要實時從車站計算機接收公鑰參數(shù)并保存本地，通過讀寫器通信接口下發(fā)到讀寫器終端生效。

人工售補票機對金融IC 卡的分析功能包括:當乘客在軌道交通系統(tǒng)中使用金融IC 卡乘車時，如出現(xiàn)故障不能正常進、出站，可到車站客戶服務中心或票務亭通過人工售補票機進行分析。

人工售補票機對金融IC 卡的更新功能包括:票務工作人員可以對進出站異常金融IC 卡進行進站更新、出站更新以及超時更新等。

2.3 車站計算機系統(tǒng)(中央計算機系統(tǒng))

車站計算機系統(tǒng)(中央計算機系統(tǒng))需在現(xiàn)有售檢票系統(tǒng)運營參數(shù)管理功能的基礎上，增加與金融IC 卡相關的參數(shù)管理功能。參數(shù)管理流程遵循現(xiàn)有系統(tǒng)參數(shù)管理流程，運營參數(shù)包括對新增金融IC 卡的控制及發(fā)卡行公鑰參數(shù)的下載與保存。

對于金融IC 卡的交易明細和寄存器數(shù)據(jù)，車站計算機(中央計算機系統(tǒng))需提供交易數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理、轉(zhuǎn)發(fā)等功能。在數(shù)據(jù)采集過程中，能對交易數(shù)據(jù)進行驗證，避免數(shù)據(jù)異常或欺詐，包括對交易數(shù)據(jù)的來源正確性、關鍵字段有效性以及交易完整性等進行檢查。

車站計算機(中央計算機系統(tǒng))在現(xiàn)有收益統(tǒng)計基礎上，需增加關于金融IC 卡相關交易的收益統(tǒng)計，同時對現(xiàn)有的客流、收益、交易統(tǒng)計等報表功能進行升級，增加由金融IC 卡業(yè)務所產(chǎn)生的各類交易記錄的統(tǒng)計報表，用以支持相關業(yè)務需求。

2.4 清分結(jié)算系統(tǒng)

上海軌道交通清分中心在地鐵現(xiàn)有的運營體系中完成的主要功能包括:統(tǒng)一管理與下發(fā)軌道交通各線共同的票務參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)，負責軌道交通專用票卡發(fā)行;統(tǒng)一完成各線路交易數(shù)據(jù)的采集、分析以及處理，進行運營收益清分;及時、安全、準確地提供各類統(tǒng)計數(shù)據(jù)信息及報表;實現(xiàn)軌道交通系統(tǒng)對外的信息服務;統(tǒng)一完成和外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和管理;進行相應的收益對賬與清分等。

系統(tǒng)改造將在現(xiàn)有的交易體系中增加一類新的票制(金融IC 卡)，實現(xiàn)金融IC 卡在軌道交通中的刷卡消費應用。由于金融IC 卡交易承載信息與上海軌道交通現(xiàn)已支持的票卡類型存在較大的差異，因此為了實現(xiàn)對金融IC 卡在各線路交易數(shù)據(jù)的采集匯總，必須對現(xiàn)清分中心的交易數(shù)據(jù)報文通信接口進行改造以適應新增業(yè)務需求。

同時，清分中心必須承擔與銀行結(jié)算系統(tǒng)之間的交易文件生成及上送、交易對賬處理以及雙方對賬后產(chǎn)生可疑帳的差錯調(diào)整處理。流程可描述為:銀行系統(tǒng)下發(fā)對賬數(shù)據(jù)文件(包括交易對賬文件、可疑交易明細文件和調(diào)整交易明細文件)到軌道交通清分中心系統(tǒng);軌道交通清分中心系統(tǒng)接收到對賬數(shù)據(jù)文件后解析入庫，清分批處理生成對金融IC卡交易的對賬數(shù)據(jù);帳務系統(tǒng)把清分批處理生成交易數(shù)據(jù)和銀行前置系統(tǒng)下發(fā)的對賬數(shù)據(jù)進行比對，并將比對結(jié)果進行登記入庫(流程見圖3);最后金融IC 卡消費交易數(shù)據(jù)在清分中心內(nèi)完成其分析處理并產(chǎn)生消費的相關報表。

圖3 金融IC 卡對賬處理流程

3 工程實施

在工程實施階段采用“標準先行—方案制定—應用測試—試點運行—投產(chǎn)實施”的組合方法。

(1)標準的制定:制定金融IC 卡在上海軌道交通行業(yè)應用的接入標準。標準需對交易中涉及到的卡、讀寫器、終端設備、線路系統(tǒng)、清分中心等環(huán)節(jié)的環(huán)境要求、操作步驟、性能指標等進行約定。

(2)制定原售檢票設備的改造方案:在標準制定后，按照標準要求評估原售檢票設備系統(tǒng)改造范圍并制定相應的改造方案。

(3)應用測試:按照標準要求進行應用開發(fā)測試，驗證標準及技術方案的正確性、準確性和可操作性。

(4)試點運行:在應用測試完成后，投入設備進行仿真環(huán)境的搭建，在模擬環(huán)境下驗證是否達到軌道交通金融IC 卡應用的要求，確定金融IC 卡在上海軌道交通中應用的可行性。

(5)投產(chǎn)實施:在仿真環(huán)境應用測試達標后選擇在部分運營線路、車站的部分設備進行軟硬件的升級并試點運行，試點結(jié)束后全線路、車站鋪開。

目前金融IC 卡在上海軌道交通應用工程已進入投產(chǎn)實施階段，制定的相關標準和研制的讀寫器在接口及交易速度方面符合上海軌道交通售檢票系統(tǒng)高峰過閘處理能力，同時清分中心也能對金融IC卡產(chǎn)生的相關交易進行清算與對賬。最后在正式運營應用前，需與運營管理部門完成包括在車站中添置相應的導向標識，制定金融IC 卡在城市軌道交通中使用方式和各項票務處理規(guī)則等工作。

4 應用意義

工程改造后，金融IC 卡可在上海軌道交通領域內(nèi)使用，其意義主要有:

(1)豐富上海軌道交通車票支付種類。金融IC 卡在上海軌道交通應用后，新增了一種車票支付類型，不僅有助于更好地為各種類型的乘客提供購票選擇，方便乘客出行，同時作為一種新型的儲值票形式可以相對減少軌道交通單程票的使用量，減少因單程票票卡流失造成的損失。

(2)為其他城市產(chǎn)生很好的示范效應。國內(nèi)很多城市都已建成或?qū)⒔ㄔO軌道交通系統(tǒng)，其中絕大部分城市都有實現(xiàn)金融IC 卡在軌道交通應用的需求。項目實施中各類標準的制定，可為其他城市軌道交通實現(xiàn)金融IC 卡的應用提供指導與示范。

(3)拓展金融IC 卡應用領域，為智慧城市建設打下基礎。金融IC 卡在軌道交通領域內(nèi)的應用，不僅拓展了金融IC 卡的應用范圍，同時又能夠有效提升城市的交通智能化，推動上海市在信息技術融合和應用等方面的開發(fā)實力及產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗。

［1］徐諾金.鑒國際經(jīng)驗深化“三性”認識加快我國金融IC 卡的應用推廣［J］.華南金融電腦，2010(8):47.

［2］李煜平.金融IC 卡在軌道交通領域的應用研究［J］.城市軌道交通研究，2012(5):27.

［3］應名洪，江綿康，朱滬生，等.城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)［M］∥中國城市軌道交通新技術(第二集).北京:中國科學技術出版社，2007.