金融IC卡在上海轨道交通应用的工程实践

2014-06-28徐高峻

城市轨道交通研究 2014年11期

徐高峻

(上海申通地铁集团有限公司运营管理中心，200080，上海∥工程师)

1 背景

金融IC 卡是由商业银行或支付机构发行的，采用集成电路技术，遵循国家金融行业标准，具有消费信用、转账结算、现金存取全部或部分金融功能，并可具有其他商业服务和社会管理功能的金融工具。金融IC 卡具有存储容量大、安全性高、功能扩展性强等优点，在小额支付领域获得了广泛应用。在国内，金融IC 卡应用主要集中在长三角、珠三角等地区，宁波市作为试点城市已实现在城市道路公交系统中的应用。但尚未有在轨道交通应用的先例。城市轨道交通是一种集运量大、速度快、节能环保等优点于一身的交通运输方式，是市民出行的首选交通工具，同时作为集中的小额支付领域，也是未来金融IC 卡进入的重点行业。

上海轨道交通售检票(AFC)系统目前支持的车票支付类型主要有轨道交通专用车票(包括单程票、应急票、一日票等)、城市公共交通卡及2.4G 手机支付3 大类。若能实现金融IC 卡在上海轨道交通中应用，既丰富了上海轨道交通车票支付的种类，更好地为各种类型的乘客提供购票选择，方便乘客便捷乘车，同时又有助于拓展金融IC 卡的应用范围，在满足市民对支付便利和安全需要的基础上，提升当前金融服务水平，推动行业的信息化发展。

金融IC 卡已在全国范围内发行，但至今尚未实现在国内城市轨道交通中应用，这主要是由城市轨道交通支付系统的特殊性、交易速度的技术瓶颈、跨系统结算复杂等原因造成。城市轨道交通是一个提供快速和大量乘客输送的系统，早晚高峰过闸密度超过 30 人/min，当前基于 PBOC 2.0(JR/T 0025—2005《中国金融集成电路(IC)卡规范》)标准的金融IC 卡读写速度较慢，难以满足城市轨道交通支付系统的要求。如果能提高金融IC 卡读写器的处理速度，并完善相应的清结算流程，便能将金融IC 卡在城市轨道交通中的应用变为现实。

2 应用设计

上海轨道交通售检票系统包含清分中心系统、线路中央系统、车站计算机系统、终端设备(读写器)、票卡等5 层结构(见图1)。若要实现金融IC卡在上海轨道交通售检票系统内使用，需对系统架构内的各层设备逐一进行改造，包括读写器、车站终端、车站(中央)计算机、清分系统。金融IC 卡城市轨道交通应用系统构架如图2所示。

图1 城市轨道交通AFC 系统构架图

图2 金融IC 卡城市轨道交通应用系统构架

为不影响上海轨道交通售检票系统日常运作，并且与原有系统兼容，改造时需满足以下原则:

(1)金融IC 卡专用读写器性能测试及技术指标的制定，在符合PBOC 2.0 标准的同时，交易速度能够满足轨道交通使用要求。

(2)售检票中使用的闸机、人工售票机接入新读写器所需要修改的应用程序需符合上海轨道交通售检票系统接口标准。

(3)车站计算机和中央计算机系统需支持金融IC 卡交易报文数据处理。

(4)引入新的金融IC 卡支付模式后，需确立地铁与银行结算模式、包括与发卡行的清分结算及对帐方式等。

2.1 读写器设计

支持金融IC 卡的读写器是为13.56 M 的非接触式IC 卡读写器，是一个功能独立、具有安全认证模块配合，在其读写范围内可进行车票分析或车票交易的软、硬件统一体。为支持金融IC 卡应用，原有的售检票系统中13.56 M 的读写器需全面升级为支持金融IC 卡区间收费功能的读写器，并且读写器还需具备以下业务逻辑。

(1)车票检测:通过软件能够检测到车票的存在及种类，并根据其种类进行相关的交易流程处理。

(2)防冲突:软件具有防冲突功能，能够根据交易流程识别多张车票的存在，并做出相应处理或不处理动作。

(3)选择车票应用:能够根据不同种类的车票和所处的不同位置(如进闸机、出闸机)选择不同的车票应用流程。

(4)密钥双向认证:读写器具备与票卡的双向认证功能，以相互检验对方的合法性。

(5)车票读写:根据交易流程完成对车票的读写功能。

(6)交易检查:读写器能够利用存储在其内部的公钥或密钥卡完成对交易的合法性认证和防伪TAC(交易认证码)码计算。

(7)除去支持金融IC 卡复合消费外，同时支持包括原有的上海轨道交通专用车票、城市公共交通卡、2.4 G 手机支付交易流程。

2.2 车站终端设备

为使上海轨道交通售检票系统能够支持金融IC 卡应用，闸机及人工售补票机需支持对金融IC卡的合法性分析和各类消费功能。

闸机的金融IC 卡合法性分析包括卡类型、票卡状态、余额、有效期、超时等检查。终端能拒绝非法状态的票卡进入付费区或者离开付费区，并能提示乘客到人工售票厅进行相应票卡的处理。需要增加区别于现有票卡信息的通信接口。

闸机的金融IC 卡消费功能包括:允许持金融IC 卡的乘客在读卡区域进行消费，若合法允许进入车站，也可以持卡通过闸机消费进入非付费区。为了实现金融IC 卡的消费功能，需要增加闸机与读写器机具之间的业务消费通信接口。为了保证消费的安全，读写器读写金融IC 卡时需要公钥认证，闸机需要实时从车站计算机接收公钥参数并保存本地，通过读写器通信接口下发到读写器终端生效。

人工售补票机对金融IC 卡的分析功能包括:当乘客在轨道交通系统中使用金融IC 卡乘车时，如出现故障不能正常进、出站，可到车站客户服务中心或票务亭通过人工售补票机进行分析。

人工售补票机对金融IC 卡的更新功能包括:票务工作人员可以对进出站异常金融IC 卡进行进站更新、出站更新以及超时更新等。

2.3 车站计算机系统(中央计算机系统)

车站计算机系统(中央计算机系统)需在现有售检票系统运营参数管理功能的基础上，增加与金融IC 卡相关的参数管理功能。参数管理流程遵循现有系统参数管理流程，运营参数包括对新增金融IC 卡的控制及发卡行公钥参数的下载与保存。

对于金融IC 卡的交易明细和寄存器数据，车站计算机(中央计算机系统)需提供交易数据的采集、存储、处理、转发等功能。在数据采集过程中，能对交易数据进行验证，避免数据异常或欺诈，包括对交易数据的来源正确性、关键字段有效性以及交易完整性等进行检查。

车站计算机(中央计算机系统)在现有收益统计基础上，需增加关于金融IC 卡相关交易的收益统计，同时对现有的客流、收益、交易统计等报表功能进行升级，增加由金融IC 卡业务所产生的各类交易记录的统计报表，用以支持相关业务需求。

2.4 清分结算系统

上海轨道交通清分中心在地铁现有的运营体系中完成的主要功能包括:统一管理与下发轨道交通各线共同的票务参数、系统参数，负责轨道交通专用票卡发行;统一完成各线路交易数据的采集、分析以及处理，进行运营收益清分;及时、安全、准确地提供各类统计数据信息及报表;实现轨道交通系统对外的信息服务;统一完成和外部系统的数据交换和管理;进行相应的收益对账与清分等。

系统改造将在现有的交易体系中增加一类新的票制(金融IC 卡)，实现金融IC 卡在轨道交通中的刷卡消费应用。由于金融IC 卡交易承载信息与上海轨道交通现已支持的票卡类型存在较大的差异，因此为了实现对金融IC 卡在各线路交易数据的采集汇总，必须对现清分中心的交易数据报文通信接口进行改造以适应新增业务需求。

同时，清分中心必须承担与银行结算系统之间的交易文件生成及上送、交易对账处理以及双方对账后产生可疑帐的差错调整处理。流程可描述为:银行系统下发对账数据文件(包括交易对账文件、可疑交易明细文件和调整交易明细文件)到轨道交通清分中心系统;轨道交通清分中心系统接收到对账数据文件后解析入库，清分批处理生成对金融IC卡交易的对账数据;帐务系统把清分批处理生成交易数据和银行前置系统下发的对账数据进行比对，并将比对结果进行登记入库(流程见图3);最后金融IC 卡消费交易数据在清分中心内完成其分析处理并产生消费的相关报表。

图3 金融IC 卡对账处理流程

3 工程实施

在工程实施阶段采用“标准先行—方案制定—应用测试—试点运行—投产实施”的组合方法。

(1)标准的制定:制定金融IC 卡在上海轨道交通行业应用的接入标准。标准需对交易中涉及到的卡、读写器、终端设备、线路系统、清分中心等环节的环境要求、操作步骤、性能指标等进行约定。

(2)制定原售检票设备的改造方案:在标准制定后，按照标准要求评估原售检票设备系统改造范围并制定相应的改造方案。

(3)应用测试:按照标准要求进行应用开发测试，验证标准及技术方案的正确性、准确性和可操作性。

(4)试点运行:在应用测试完成后，投入设备进行仿真环境的搭建，在模拟环境下验证是否达到轨道交通金融IC 卡应用的要求，确定金融IC 卡在上海轨道交通中应用的可行性。

(5)投产实施:在仿真环境应用测试达标后选择在部分运营线路、车站的部分设备进行软硬件的升级并试点运行，试点结束后全线路、车站铺开。

目前金融IC 卡在上海轨道交通应用工程已进入投产实施阶段，制定的相关标准和研制的读写器在接口及交易速度方面符合上海轨道交通售检票系统高峰过闸处理能力，同时清分中心也能对金融IC卡产生的相关交易进行清算与对账。最后在正式运营应用前，需与运营管理部门完成包括在车站中添置相应的导向标识，制定金融IC 卡在城市轨道交通中使用方式和各项票务处理规则等工作。