數字人民幣智能合約在鐵路客票+業務支付結算的應用研究

苗守庭，景曉志，冉澤宇，張志強，于 茜，李紅艷

（1.中國國家鐵路集團有限公司 財務部，北京 100844；2.中國鐵道科學研究院集團有限公司電子計算技術研究所，北京 100081；3.中國工商銀行 數字人民幣市場團隊，北京 100120；4.中國鐵路哈爾濱局集團有限公司 財務部，黑龍江 哈爾濱 150006；5.中國鐵路財務有限責任公司 同業業務部，北京 100038）

0 引言

中國人民銀行(以下簡稱“央行”)于2021 年7月發布了《中國數字人民幣的研發進展白皮書》，按照穩步、安全、可控、創新、實用的原則，近年來選擇部分城市及區域開展數字人民幣試點，截至2022 年8 月31 日，先后選擇15 個省(市)的部分地區，在批發零售、餐飲文旅、教育醫療、公共服務等領域已形成一大批涵蓋線上線下、可復制可推廣的應用模式，交易金額超1 000 億元，支持數字人民幣的商戶門店數量超過560萬個[1]。

鐵路12306 目前已有8 億多注冊用戶，鐵路提出了綜合交通下多式聯運的旅客智能出行服務[2]，圍繞鐵路12306平臺進一步構建MaaS+智能服務[3]，深入整合餐飲、住宿、旅游、交通等資源，在平臺上提供出行全鏈條綜合服務，其中支付結算是重要的業務環節。為滿足客戶通過互聯網辦理購票、運費繳納需求，鐵路建設了電子支付平臺，提供了豐富的電子支付渠道，但在非運輸業務中電子支付渠道不夠豐富[4]，同時區塊鏈、數字人民幣等新型技術及產品在鐵路電子支付運用不夠[5-6]。數字人民幣作為國家推出的重要公共產品，已在電力、能源、教育、醫療等涉及國計民生的眾多場景推廣運用，鐵路有必要在相應的業務場景推廣使用。此外，鐵路客票+平臺類業務日益豐富，部分業務采取資金收取至平臺再分賬給各商戶的模式，存在合規安全隱患[7]、支付手續費高、對賬結算工作量龐大等不足，數字人民幣具有可編程的特點，對此類業務的支付結算，可在合規性、便捷性、經濟性等方面起到有效的支撐作用。

1 數字人民幣及鐵路客票+概況

1.1 數字人民幣

數字人民幣是央行發行的數字形式的法定貨幣[8]，其核心要素由“一幣兩庫三中心”構成[9-10]。其中“一幣”為央行擔保并發行的數字人民幣，經央行私鑰簽名的才是法定數字人民幣；“兩庫”指央行發行數據庫和商業銀行數據庫；“三中心”指數字人民幣登記中心、認證中心和大數據中心。

1.2 數字人民幣特性

從支付及結算角度看，數字人民幣特性主要包括以下幾個方面。

（1）中心化管理、雙層運營機制。央行負責數字人民幣發行、注銷、跨機構互聯互通和錢包生態管理，指定運營機構提供數字人民幣兌換和流通服務，數字人民幣雙層運營架構如圖1所示。

圖1 數字人民幣雙層運營架構Fig.1 Double layer operation architecture of e-CNY

（2）數字錢包體系。數字錢包是數字人民幣的載體，由個人用戶和單位用戶在指定運營機構開立，辦理數字人民幣兌換、存儲、流通等。數字錢包是數字人民幣觸達用戶的媒介，提供在線或離線支付、批量支付、條件支付等多種支付方式，以實現數字人民幣線上線下全場景應用。數字人民幣按照客戶類型可分為個人錢包和對公錢包，個人錢包目標用戶為自然人，對公錢包目標用戶為依法設立的企業、事業單位、機關、團體、部隊和其他組織及個體工商戶，對公數字錢包開立均需實名認證，審核客戶資料、客戶身份和客戶意愿。

（3）支付即結算。數字人民幣可基于數字錢包實現資金直接轉移，無需與銀行進行清結算，可實現支付即結算。

（4）可編程特性。數字人民幣在預留域中加載信息代碼，也可為貨幣設定流通的條件，從而實現數字人民幣交易內容的代碼化和執行的自動化，實現資金流和信息流的統一，可將不含付款方身份信息要素的原始訂單數據無差別展示給交易各方及行業監管方。

1.3 鐵路客票+業務

鐵路基于12306 互聯網售票服務，圍繞旅客出行前、旅途中、到達目的地全行程，為旅客提供了多樣化的延伸服務產品，提供了豐富的客票+服務[11]。部分客票+服務產品提供了旅客合并下單、一次支付的服務，隨著數字人民幣的推廣應用，有必要持續為旅客提供便捷的支付服務。所述客票+業務指需要將客票與其他服務產品合并下單并通過一次支付完成訂單的業務。

2 鐵路客票+業務數字人民幣運用方案

2.1 鐵路客票+業務支付結算特點

（1）支持多方分賬結算。鐵路客票+業務屬于平臺經濟的一種業務模式[12]，在以平臺運營方為核心的運營模式下，便產生了由平臺企業主導的向參與交易的多方分賬結算的需求，在現有電子支付方式及服務體系下，商業銀行或持牌非銀行支付機構為平臺企業提供資金結算服務，以避免發生監管機構規定的“二清”違規行為，在運用數字人民幣支付時，通過點對點支付實現支付即結算，故不存在“二清”違規行為。因此，可利用數字人民幣智能合約特性，合規、高效完成鐵路客票+業務支付資金的智能分賬及結算。

（2）商品及服務延遲結算。與鐵路客票實時支付、即時結算不同，部分客票+類業務完成訂單支付后，接收商品、享受服務有一定的滯后性，為保證平臺業務商品及服務質量，平臺方一般采取將資金延遲結算至合作商家的方式開展運營。

（3）業務運營模式多元化。近年來通過利潤分成(以下簡稱“分潤”)、極速退款等多種靈活的運營方式，提升平臺活躍度，增加平臺用戶粘性，在平臺經濟發展中取得了良好的效果，鐵路客票+業務亦采取此類運營方式，在運用數字人民幣進行合并訂單支付時需要滿足此類運營模式的支付結算需求。

2.2 錢包及智能合約實現

2.2.1 數字人民幣智能合約機制

智能合約的概念1994年由Nick Szabo提出，指使用程序代碼替代各類合同條款，讓達到執行條件的“合同條款”被“強制”執行[13]。數字人民幣智能合約類型主要包含非運營機構開發的商業合約、運營機構開發的機構合約和央行開發的DC合約(央行Digital Currency，以下簡稱“央行DC 合約”)，運營機構、央行數字貨幣研究所建設開放式的數字人民幣智能合約服務平臺，對合約模板創建、審核，以及合約配置、簽訂、執行進行管理。開發者創建合約模板后提交至智能合約服務平臺，運營機構對合約模板進行審核，對于央行DC 合約則提交至央行智能合約生態服務平臺進行審核，審核通過后返回合約模板創建結果。商戶在使用時根據業務屬性選擇相應的合約模板，創建合約申請，提交至運營機構進行確認，確認成功后商戶加載個性化業務參數，與客戶簽訂合約，將加載合約信息的交易請求提交至運營機構執行合約，智能合約運行機制如圖2 所示。隨著數字人民幣智能合約的不斷深入推進，在預付卡[14]、消費紅包等領域得到了廣泛的運用。

圖2 智能合約運行機制Fig.2 Operating mechanism of smart contract

2.2.2 獨立錢包體系設計

使用數字人民幣交易時，需要收付款方開通數字錢包，在交易請求中將金額、付款運營機構編號、收款運營機構編號、付款錢包編號、收款錢包編號等要素傳遞至運營機構。在鐵路客票+業務中，客票業務屬于運輸收入，按照既有辦法和規定，由中國鐵路網絡有限公司(以下簡稱“中鐵網絡”)統一代為收繳，其他業務由各商戶收取，鐵路客票+業務獨立錢包體系如圖3所示。

圖3 鐵路客票+業務獨立錢包體系Fig.3 A Independent wallet system of railway ticket+business

鐵路作為平臺運營方與各商戶明確業務運營規則，用戶與平臺、運營機構簽訂智能合約，并明確執行條件，交易處理時將智能合約加載到數字人民幣交易請求中作為分賬結算的原始依據。平臺運營方將加載了智能合約的交易請求提交至智能合約生態服務平臺，智能合約生態服務平臺校驗通過后將加載智能合約的交易請求提交至相應運營機構，運營機構根據智能合約將資金支付至商戶對公錢包，完成資金的自動分賬結算。

獨立錢包體系下，由于各錢包相互獨立，數字人民幣將分別直接轉入不同收款錢包，用戶個人錢包將分別收到多個支付通知，用戶體驗不佳；因數字人民幣支付即結算屬性，商戶可以實時收到資金，平臺運營方需要經過復雜的授權方可掌握交易信息流、資金流；同時由于各錢包相互獨立，平臺或運營機構缺少商戶錢包管控的手段，因而無法處理延遲結算、分潤等特殊業務模式。

2.2.3 多級錢包體系設計

為滿足鐵路客票+業務的需求，利用數字人民幣特有的錢包功能對錢包體系進行優化，即平臺運營方在運營機構開立頂部錢包，以頂部錢包為基礎開立相關聯的商戶子錢包、特殊功能子錢包等底部錢包，平臺通過智能合約對底部錢包進行管控，底部錢包用于收付商品及服務資金、與銀行賬戶綁定以提現等，鐵路客票+業務多級錢包體系如圖4所示。

圖4 鐵路客票+業務多級錢包體系Fig.4 A Multi layer wallet system of railway ticket+business

頂部錢包為以平臺名義開立的運營機構錢包，通過多級錢包體系對所有底部子錢包的智能合約進行統一管理，可查詢下級錢包的余額、明細；底部錢包不可單獨開立，依托頂部錢包而存在，由各商戶授權平臺及運營機構線上實時開立及注銷，底部子錢包的所有收付款及提現均由平臺的智能合約統一管控，底部子錢包可按照智能合約收付數字人民幣資金，可與商戶銀行賬戶綁定，實現資金自動提現。

平臺可為商戶提供在線檔案信息進件服務，或復用留存的商戶檔案信息，通過運營機構生成平臺的數字人民幣受理子商戶。中鐵網絡子錢包用于收付客票票款，商戶子錢包用于收付商品及服務資金，特殊功能子錢包可根據實際需要開多個，如分潤子錢包、退款子錢包等。

2.3 支付結算流程

2.3.1 整體說明

在構建錢包體系的基礎上，支付結算核心包含智能合約的生成、基于智能合約的支付以及資金結算。當前階段數字人民幣智能合約處于能力拓展期，已開放的能力為預付資金監管、消費紅包等業務邏輯簡單類能力，以及向場景方定向輸出的供應鏈融資等相關能力。為滿足鐵路客票+業務，以及未來資金歸集、物流金融、擔保等更廣泛領域的業務需求，鐵路可參考其他行業做法，整合業務場景，進行聚類分析，抽象生成系列智能合約模板，與央行及運營機構開展系統層面的對接，構建鐵路數字人民幣智能合約支付結算的數字化處理能力。以此為基礎開展業務流程研究。

2.3.2 業務流程設計

多級錢包體系下，智能合約業務流程如圖5所示。

圖5 智能合約業務流程Fig.5 Business process of smart contract

（1）合約創建。平臺在運營機構智能合約服務平臺根據業務類型選擇智能合約模板，創建合約，運營機構獲取合約模板并傳送至平臺，平臺根據業務屬性配置個性化參數，傳送至運營機構，運營機構根據平臺需求生成合約，并存儲參數合約，對于央行DC合約則上傳至央行智能合約服務平臺。

（2）合約簽訂。用戶與運營機構簽訂合約方可正常使用智能合約，用戶選擇已創建的合約，運營機構根據請求下傳合約并予以展示，用戶輸入合約信息簽訂合約，運營機構接收用戶簽約指令，返回簽約結果，儲存業務合約信息，對于央行DC 合約則上傳至央行智能合約服務平臺。

（3）合約執行。用戶處理業務訂單時，對于需要加載智能合約訂單，選擇相應合約生成訂單，平臺加載智能合約生成支付請求，提交至運營機構，運營機構接收并執行智能合約，對于央行DC 合約需上傳至央行智能合約服務平臺執行合約，合約執行后處理交易請求，跨機構交易提交至央行互聯互通平臺進行處理，處理完成后向平臺返回交易處理結果。

發生退款時，平臺核驗退款業務邏輯，核驗通過后將退款請求提交至運營機構，運營機構處理退款交易，處理成功后將結果通知至平臺，平臺將退款結果展示給用戶，退款業務流程如圖6所示。

圖6 退款業務流程Fig.6 Refund business process

2.3.3 資金流程設計

多級錢包體系下的資金流依賴于錢包及智能合約設置，一種方案為資金先收至平臺頂部錢包托管，此時資金處于預收代付狀態，觸發智能合約執行條件后資金自動轉移至相應底部子錢包；一種方案為資金直接收取至平臺底部商戶子錢包，通過智能合約進行統一控制，此時資金處于預收代付狀態，觸發智能合約執行條件后資金自動執行兌出至商戶相應綁定賬戶。

（1）資金托管頂部錢包。資金托管至頂部錢包的資金流如圖7所示。

圖7 資金托管至平臺頂部錢包資金流Fig.7 Fund flow of fund trusteeship to the top of the platform wallet

發生付款時，加載智能合約的資金從用戶個人錢包轉移至頂部錢包，觸發智能合約執行條件時，資金從頂部錢包轉移至各商戶底部錢包，此時，每個支付至各個商戶子錢包的資金結算條件不一樣，可根據不同的結算條件簽訂不同的智能合約。分潤等特殊業務資金依據預先設置的智能合約條件，從商戶底部錢包轉移至平臺分潤子錢包。各商戶可將銀行賬戶綁定至底部子錢包，進行數字人民幣資金提現。

發生退款時，資金未結算至商戶子錢包時，根據智能合約將原支付資金從頂部錢包直接退至用戶個人錢包；資金已結算至商戶子錢包時，有分潤等特殊業務的先將分潤資金從分潤子錢包轉移至商戶子錢包，再從商戶子錢包經平臺頂部錢包退至用戶個人錢包，針對中國國家鐵路集團有限公司所屬鐵路局集團公司采取先結算后服務，社會商戶采用先服務后結算的業務模式，可大幅降低退款失敗情況的發生，服務完成后的旅客特殊情況退款由平臺與用戶協商解決。為提升用戶體驗，確保退款時資金充足，平臺通過智能合約設置商戶子錢包可提現底額。

（2）資金收取至底部商戶錢包。資金收取至商戶底部錢包的資金流如圖8所示。

圖8 資金收取至底部商戶錢包資金流Fig.8 Fund flow of funds paid to the bottom merchant wallet

發生付款時，加載智能合約的資金從用戶個人錢包直接轉移至商戶子錢包，若尚未達到結算條件時，資金通過智能合約控制，暫時保留在商戶子錢包中，商戶可查不可用。待達到結算條件后，執行智能合約，資金自動完成清分和結算，有分潤等特殊業務的資金同時根據智能合約結算至平臺分潤子錢包。各商戶可將銀行賬戶綁定至底部子錢包，實現數字人民幣資金自動提現。

發生退款時，資金未解凍時，依據智能合約將商戶子錢包中的原支付資金退至用戶個人錢包；資金已結算時，有分潤等特殊業務的資金先根據智能合約將分潤子錢包資金退回至商戶子錢包，再從商戶子錢包退至用戶個人錢包。

（3）多家運營機構多級錢包體系。為提升系統穩健性，加強與運營機構的差異化合作，平臺可選擇與多家運營機構合作，構建多套多級錢包體系，處理支付結算業務。根據央行數字人民幣運營機制，當收、付款方為同一運營機構時，可直接通過該運營機構完成數字人民幣的熔鑄幣，當收、付款方為不同運營機構時，由收款方運營機構通過央行互聯互通平臺實現跨機構交易處理。

當平臺與多家運營機構合作時，可設置資金分流智能路由，當平臺接收到用戶支付請求時判斷是否屬于合作運營機構，如果是則將此交易請求提交至該運營機構的多級錢包體系處理，如果不是，可自行設置分流比例，分發至合作的運營機構多級錢包體系處理，多家運營機構業務分流示意圖如圖9所示。

圖9 多家運營機構業務分流示意圖Fig.9 A schematic diagram of business diversion of multiple operating agencies

2.3.4 對賬處理

數字人民幣實現了支付即結算，在支付成功后即可完成資金的結算，銀行、商家無需再進行資金結算。但由于數字人民幣的交易基于網絡實現，無論是平臺、運營機構還是央行數字人民幣系統，均有復雜的網絡架構、通道設計，因而在交易處理過程中難免會由于網絡波動等系統原因導致交易異常；同時平臺運營方、商家基于財務處理也需要相應的業務數據做支撐，故有對賬處理的需求。

合作運營機構根據平臺及商家的業務需求，生成與付款、退款相關的交易對賬文件，提供至平臺、合作商家，平臺、商家根據自身業務特點進行對賬處理，三方協商處理對賬中發現的異常交易。

2.3.5 與傳統支付方式統一結算流程

統一結算的核心是解決資金結算、對賬處理業務，被央行列為指定運營機構的銀行可利用其自身清結算能力，實現數字人民幣與賬戶資金統一結算的業務目標，對賬單由該運營機構提供，統一結算資金流如圖10所示。

圖10 統一結算資金流Fig.10 Fund flow of unified settlement

運營機構開通平臺內部賬戶，用于收取使用傳統支付方式支付的資金，使用數字人民幣智能合約支付時，資金通過平臺頂部錢包或直接轉移至商戶子錢包，再按約定周期或金額將數字人民幣子錢包提現的資金和傳統支付方式收取的資金統一結算至商戶的銀行結算賬戶，人民幣支付訂單與數字人民幣訂單均實時同步送達平臺和商戶，從而實現數字人民幣與既有支付方式統一結算、統一對賬。

在此模式下，商戶可以不用開立普通數字人民幣錢包，但需要平臺同時接入該運營機構聚合的傳統支付渠道，以確保用戶支付的資金可以統一進入該運營機構賬戶；同時，由于資金先結算至運營機構，再由運營機構結算至商戶，資金結算周期相對通過數字人民幣直接結算周期要長。

3 風險分析及對策研究

3.1 風險分析

數字人民幣智能合約在鐵路客票+業務場景的運用，主要存在以下風險。

一是可能面臨鐵路業務代碼所表達的智能合約與用戶文本合同真實意思不一致[15]，造成智能合約面臨合法性問題，從而引起鐵路與用戶爭議。

二是與運營機構對接的智能合約系統可能會存在安全風險，遇到如公有鏈中智能合約面臨的代碼漏洞以及攻擊事件等方面的安全困境[16]，從而給鐵路業務造成非法使用智能合約以及用戶合約隱私數據泄漏等法律爭議與糾紛問題。

3.2 對策研究

針對上述存在的風險，可以從以下2 個方面加強風險管控。

一是借鑒李嘉圖合約[17]的設計思路，將鐵路業務合法的法律協議文本與軟件系統進行可信連接的審核及驗證機制，讓法律協議文本不僅人類可讀可理解，同時也方便機器提取法律要素進行計算。

二是與智能合約運營機構建立專屬域的智能合約通信和智能風控機制，相比公有鏈，智能合約的運營機構通信及系統安全度高，另外可以提供額外的安全管控手段，保護用戶資產安全，并配合法律手段，打擊各種犯罪行為。

4 結束語

數字人民幣利用計算機、密碼等先進技術，構建了與傳統的支付體系不同的技術體系，在高效率、低成本、差異化等方面具有較大的潛力。相較于傳統支付方式T+N的資金結算周期，數字人民幣基于央行統一業務和系統架構，可實現支付即結算，大大提升了交易確認效率，壓縮了商戶在途資金占用期，有效減輕商戶的現金流壓力；支付費率方面，相較于既有傳統支付方式2‰～6‰甚至更高的支付手續費，現階段數字人民幣0 元手續費，可大大降低企業的運營成本；數字人民幣可編程的特性，可有效滿足平臺型業務在多方權威監管系統驅動下的智能分賬、靈活結算需求，可有效提升交易監管透明度和資金管理的智能化水平，降低結算和合規成本。鐵路12306 致力于打造國內最大的綜合出行服務平臺，數字人民幣的運用將有利于鐵路客票+業務提供更豐富的電子支付方式、更高效低成本的資金結算服務。