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 卡是由商業銀行或支付機構發行的，采用集成電路技術，遵循國家金融行業標準，具有消費信用、轉賬結算、現金存取全部或部分金融功能，并可具有其他商業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、功能擴展性強等優點，在小額支付領域獲得了廣泛應用。在國內，金融IC 卡應用主要集中在長三角、珠三角等地區，寧波市作為試點城市已實現在城市道路公交系統中的應用。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、節能環保等優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。

上海軌道交通售檢票(AFC)系統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，推動行業的信息化發展。

金融IC 卡已在全國范圍內發行，但至今尚未實現在國內城市軌道交通中應用，這主要是由城市軌道交通支付系統的特殊性、交易速度的技術瓶頸、跨系統結算復雜等原因造成。城市軌道交通是一個提供快速和大量乘客輸送的系統，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，并完善相應的清結算流程，便能將金融IC 卡在城市軌道交通中的應用變為現實。

2 應用設計

上海軌道交通售檢票系統包含清分中心系統、線路中央系統、車站計算機系統、終端設備(讀寫器)、票卡等5 層結構(見圖1)。若要實現金融IC卡在上海軌道交通售檢票系統內使用，需對系統架構內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。金融IC 卡城市軌道交通應用系統構架如圖2所示。

圖1 城市軌道交通AFC 系統構架圖

圖2 金融IC 卡城市軌道交通應用系統構架

為不影響上海軌道交通售檢票系統日常運作，并且與原有系統兼容，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接口標準。

(3)車站計算機和中央計算機系統需支持金融IC 卡交易報文數據處理。

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

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，在其讀寫范圍內可進行車票分析或車票交易的軟、硬件統一體。為支持金融IC 卡應用，原有的售檢票系統中13.56 M 的讀寫器需全面升級為支持金融IC 卡區間收費功能的讀寫器，并且讀寫器還需具備以下業務邏輯。

(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、余額、有效期、超時等檢查。終端能拒絕非法狀態的票卡進入付費區或者離開付費區，并能提示乘客到人工售票廳進行相應票卡的處理。需要增加區別于現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。為了實現金融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并保存本地，通過讀寫器通信接口下發到讀寫器終端生效。

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中使用金融IC 卡乘車時，如出現故障不能正常進、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(中央計算機系統)

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

對于金融IC 卡的交易明細和寄存器數據，車站計算機(中央計算機系統)需提供交易數據的采集、存儲、處理、轉發等功能。在數據采集過程中，能對交易數據進行驗證，避免數據異常或欺詐，包括對交易數據的來源正確性、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)在現有收益統計基礎上，需增加關于金融IC 卡相關交易的收益統計，同時對現有的客流、收益、交易統計等報表功能進行升級，增加由金融IC 卡業務所產生的各類交易記錄的統計報表，用以支持相關業務需求。

2.4 清分結算系統

上海軌道交通清分中心在地鐵現有的運營體系中完成的主要功能包括:統一管理與下發軌道交通各線共同的票務參數、系統參數，負責軌道交通專用票卡發行;統一完成各線路交易數據的采集、分析以及處理，進行運營收益清分;及時、安全、準確地提供各類統計數據信息及報表;實現軌道交通系統對外的信息服務;統一完成和外部系統的數據交換和管理;進行相應的收益對賬與清分等。

系統改造將在現有的交易體系中增加一類新的票制(金融IC 卡)，實現金融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已支持的票卡類型存在較大的差異，因此為了實現對金融IC 卡在各線路交易數據的采集匯總，必須對現清分中心的交易數據報文通信接口進行改造以適應新增業務需求。

同時，清分中心必須承擔與銀行結算系統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生可疑帳的差錯調整處理。流程可描述為:銀行系統下發對賬數據文件(包括交易對賬文件、可疑交易明細文件和調整交易明細文件)到軌道交通清分中心系統;軌道交通清分中心系統接收到對賬數據文件后解析入庫，清分批處理生成對金融IC卡交易的對賬數據;帳務系統把清分批處理生成交易數據和銀行前置系統下發的對賬數據進行比對，并將比對結果進行登記入庫(流程見圖3);最后金融IC 卡消費交易數據在清分中心內完成其分析處理并產生消費的相關報表。

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、清分中心等環節的環境要求、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境的搭建，在模擬環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)投產實施:在仿真環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高峰過閘處理能力，同時清分中心也能對金融IC卡產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)為其他城市產生很好的示范效應。國內很多城市都已建成或將建設軌道交通系統，其中絕大部分城市都有實現金融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實力及產業化經驗。

［1］徐諾金.鑒國際經驗深化“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［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.