新一代中鐵銀通卡在城際鐵路的應(yīng)用研究

李彥陶

（中鐵銀通支付有限公司， 北京 100081）

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的蓬勃發(fā)展，移動支付方式已逐步滲透各行各業(yè)。目前，我國已有100多個城市的公交、地鐵不同程度采用了移動支付方式，掃碼支付、NFC（Near Field Communication）支付等應(yīng)用覆蓋越來越廣。快捷高效的高鐵正在縮短著城市間的時空距離，城際鐵路旅客出行需求正在逐漸向“短周期、高頻次”的特點(diǎn)轉(zhuǎn)變[1]，適應(yīng)旅客快捷進(jìn)出站、便捷支付等需求更加迫切。鐵路發(fā)行中鐵銀通卡以來，基本實(shí)現(xiàn)了刷卡乘車應(yīng)用，為旅客提供了新的鐵路出行支付方式，但實(shí)體卡在辦理與使用上還存在一定的局限性。有必要利用移動支付技術(shù)、遵循業(yè)務(wù)互聯(lián)網(wǎng)化的思維，借助電子支付賬戶[2-3]，設(shè)計(jì)并推出簡單易用、方便快捷的新一代中鐵銀通卡，研究以乘車碼為載體的自助驗(yàn)票、檢票、掃碼乘車支付一體化流程，實(shí)現(xiàn)以動態(tài)乘車碼為主要展現(xiàn)形式，為城際鐵路便捷乘車、提高鐵路客運(yùn)市場競爭力提供技術(shù)支撐。

1 問題提出

在中國國家鐵路集團(tuán)有限公司（簡稱：國鐵集團(tuán)）統(tǒng)一部署下，我國鐵路2012年開始發(fā)行中鐵銀通卡，旅客辦卡后預(yù)先存入一定資金，不需提前購票即可直接刷卡乘坐高鐵。截至目前，已先后在13個鐵路局集團(tuán)公司的35條城際鐵路線路開通了中鐵銀通卡刷卡乘車業(yè)務(wù)。中鐵銀通卡的推出是鐵路便民利民的重要舉措，為旅客提供了更加便捷的服務(wù)。但由于實(shí)體卡固有屬性需現(xiàn)場辦理，并且可能存在丟失的風(fēng)險。實(shí)體卡采用電子現(xiàn)金消費(fèi)方式，電子現(xiàn)金交易需寫入芯片，容易發(fā)生因?qū)懣ㄊ?dǎo)致交易失敗、資金清算不及時等問題。

新一代中鐵銀通卡的應(yīng)用立足城際鐵路客運(yùn)需求，重點(diǎn)解決既有中鐵銀通卡痛點(diǎn)問題，大幅度提升旅客用卡體驗(yàn)，踐行“交通強(qiáng)國、鐵路先行”總體要求，落實(shí)“客運(yùn)提質(zhì)計(jì)劃”具體目標(biāo)，配合國鐵集團(tuán)電子客票實(shí)施計(jì)劃，推動鐵路客運(yùn)智能化發(fā)展。設(shè)計(jì)并推出以“鐵路e卡通”（簡稱：e卡通）為品牌的電子卡片，其主要應(yīng)用定位于具有鐵路乘車和金融支付雙重功能的虛擬借記卡，后臺采用銀行Ⅱ類賬戶。利用銀聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)的電子賬戶支付體系[4]，依托鐵路客運(yùn)的優(yōu)勢資源、應(yīng)用場景和銀行的金融服務(wù)能力，以二維碼為主要產(chǎn)品載體，以后臺賬戶聯(lián)機(jī)交易為支付模式，實(shí)現(xiàn)線上發(fā)卡、線上充值、在線生成乘車碼，以及線下掃碼乘車、在線實(shí)時支付等功能，支持票款自動對賬和結(jié)算，以及以線上方式為主的支付、理財、信貸等金融業(yè)務(wù)服務(wù)[5]。實(shí)現(xiàn)旅客以一部手機(jī)即可完成開卡、充值、生成乘車碼等乘車前一系列操作，在車站閘機(jī)二維碼掃描區(qū)域展示乘車碼，閘機(jī)掃描識別通過后，系統(tǒng)通過進(jìn)出站配對信息計(jì)算票價，向賬戶系統(tǒng)聯(lián)機(jī)發(fā)起扣款請求，完成扣款。

2 e卡通需求設(shè)計(jì)

2.1 業(yè)務(wù)需求

e卡通在城際鐵路的應(yīng)用體現(xiàn)在以下業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)。

（1）卡片類型：e卡通為電子賬戶產(chǎn)品，無實(shí)體介質(zhì)，以二維碼為產(chǎn)品主要形式。支持客戶線上無介質(zhì)方式辦理業(yè)務(wù)，該電子賬戶支持銀聯(lián)廣域環(huán)境使用，通過鐵路12306互聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng)（簡稱：12306）在線生成乘車碼支持鐵路行業(yè)應(yīng)用。通過客戶“身份認(rèn)證+密碼驗(yàn)證”方式，提供線上線下完整的賬戶管理和支付服務(wù)。賬戶建立在合作銀行，賬戶屬性為銀行Ⅱ類戶，按照銀行借記賬戶管理。

（2）受理渠道：e卡通實(shí)現(xiàn)銀行全渠道功能應(yīng)用，包括但不限于柜臺、自助渠道、ATM、網(wǎng)銀、手機(jī)銀行、電話銀行等的查詢、轉(zhuǎn)賬、取現(xiàn)、匯款、理財?shù)冉鹑诠δ埽粚?shí)現(xiàn)鐵路12306線上開卡、充值、生成乘車碼，閘機(jī)線下掃碼乘車支付、自動售取票機(jī)掃碼打印乘車發(fā)票、車站終端處理進(jìn)出站異常等鐵路行業(yè)應(yīng)用[6]。

（3）終端：鐵路閘機(jī)需要部署二維碼閱讀器及銷售點(diǎn)終端安全存取模塊（PSAM），用于讀取、解析乘車碼信息并進(jìn)行安全認(rèn)證,支持聯(lián)機(jī)支付。自動售取票機(jī)：增加e卡通打印發(fā)票功能；窗口異常處理終端：利用既有售票窗口、補(bǔ)票窗口設(shè)備，配置e卡通異常處理應(yīng)用功能，增配二維碼識讀設(shè)備，支持乘車碼識讀[7]。

（4）開卡：e卡通通過12306在線辦理，客戶需綁定本人名下指定銀行有效的I類賬戶進(jìn)行身份認(rèn)證并申請開通。開卡成功后，12306自動完成客戶本人12306賬戶與中鐵銀通賬戶的綁定。

（5）充值：實(shí)現(xiàn)e卡通賬戶綁定的Ⅰ類賬戶的轉(zhuǎn)賬充值，輸入密碼在線完成。

（6）掃碼自助實(shí)名核驗(yàn)：自助實(shí)名核驗(yàn)閘機(jī)支持掃碼獲取客戶身份證號，通過人臉比對系統(tǒng)將動態(tài)識別的人臉信息與系統(tǒng)中存儲的人臉信息進(jìn)行比對。

（7）掃碼檢票乘車：客戶通過展示12306在線生成的動態(tài)乘車碼過閘，檢票進(jìn)站時聯(lián)機(jī)發(fā)起預(yù)授權(quán)交易，凍結(jié)乘車站到終點(diǎn)站票款，檢票出站時扣除實(shí)際票款并解凍剩余資金。

（8）席位預(yù)分：為保證客戶乘車權(quán)益，同時控制列車超員率，支持提前為掃碼乘客預(yù)留一定數(shù)量的席位。通過采集掃碼乘車的檢票記錄，建立席位預(yù)測和預(yù)分模型，實(shí)現(xiàn)席位的科學(xué)預(yù)測、合理區(qū)段劃分，以及預(yù)分方案的及時下載。

（9）檢票業(yè)務(wù)管理：為支持閘機(jī)掃碼檢票，需對現(xiàn)有客票系統(tǒng)進(jìn)行功能完善和優(yōu)化。優(yōu)化檢票計(jì)劃管理、進(jìn)出站記錄傳輸?shù)裙δ埽略鰭叽a乘車處理、進(jìn)出站異常處理、查詢統(tǒng)計(jì)等功能[8]。

（10）乘車信息實(shí)時更新：12306手機(jī)APP同步更新客戶乘車信息，展示客戶當(dāng)前乘車狀態(tài)、席位等重要信息，同時，可作為列車查驗(yàn)的依據(jù)。

（11）發(fā)票打印：客戶掃碼乘車后，支持在自動售取票機(jī)上，通過讀取二代身份證查詢客戶的乘車記錄并打印報銷憑證。

（12）收入結(jié)賬：e卡通掃碼乘車的消費(fèi)資金由賬戶所屬銀行作為收單機(jī)構(gòu)，與鐵路電子支付平臺進(jìn)行對賬結(jié)算[9]。閘機(jī)消費(fèi)的結(jié)賬業(yè)務(wù)由鐵路局集團(tuán)公司客票系統(tǒng)連接國鐵集團(tuán)閘機(jī)支付數(shù)據(jù)庫，自動完成結(jié)賬，鐵路局集團(tuán)公司收入部門進(jìn)行查詢和打印相應(yīng)的收入結(jié)賬報表。

2.2 其他需求

e卡通在城際鐵路的應(yīng)用，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要符合以下方面要求。

（1）運(yùn)行環(huán)境：e卡通的應(yīng)用與既有相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)集成，運(yùn)行環(huán)境以既有相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境為依托。

（2）網(wǎng)絡(luò)需求：受理環(huán)節(jié)鐵路閘機(jī)和自動售取票機(jī)通過客票系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，掃碼乘車交易通過電子支付平臺與銀行賬戶系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)專線完成。

（3）信息安全：與鐵路端系統(tǒng)相關(guān)的處理符合國鐵集團(tuán)信息化安全規(guī)定。

3 e卡通應(yīng)用功能設(shè)計(jì)

3.1 一鍵開卡

12306實(shí)名認(rèn)證用戶登陸后在線完成開卡。采用應(yīng)用程序接口（API）模式，在12306開發(fā)開卡界面，通過上傳本人身份證照片、錄入銀行卡賬戶信息、錄入手機(jī)驗(yàn)證碼等采集開通銀行Ⅱ類戶的相關(guān)要素，通過軟件開發(fā)工具包（SDK）方式設(shè)置密碼和獲取驗(yàn)證碼，將信息錄入和密碼設(shè)置整合在同一界面，客戶一次性完成提交、“一鍵開卡”；賬戶系統(tǒng)驗(yàn)證通過后，將開戶結(jié)果返回12306并經(jīng)12306前端界面展示給旅客，同時，按照現(xiàn)有Ⅱ類戶開戶流程由賬戶系統(tǒng)短信通知客戶；開卡申請成功后，系統(tǒng)自動完成12306賬戶與e卡通賬戶的綁定。

3.2 一鍵充值

通過12306手機(jī)APP選擇資金來源賬戶（銀行卡），輸入充值金額和支付密碼，在線完成充值。前期支持工商銀行、農(nóng)業(yè)銀行、中國銀行、建設(shè)銀行、交通銀行、郵政儲蓄銀行等6家銀行。后期根據(jù)情況，考慮引入其他支付充值方式。

3.3 一鍵生碼

開卡成功后，即可在12306手機(jī)APP生成動態(tài)乘車碼。客戶首次通過12306手機(jī)APP生成乘車碼時保持聯(lián)機(jī)狀態(tài)，完成動態(tài)人臉檢測，并保存客戶人臉信息。再次生成乘車碼可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置，在一定時間內(nèi)離線生成。乘車碼可以按規(guī)定間隔（暫按每分鐘）自動更新，以防止乘車碼被他人偷拍盜用。

3.4 實(shí)名核驗(yàn)

客戶可通過自助實(shí)名核驗(yàn)閘機(jī)掃碼，完成“票、證、人”一致性核驗(yàn)。通過閘機(jī)二維碼掃描設(shè)備，識別、解析e卡通乘車碼，進(jìn)行有效性核驗(yàn)，獲取乘車碼中的實(shí)名制數(shù)據(jù)，通過人臉識別系統(tǒng)采集客戶面部實(shí)時圖像信息，將身份證號、人臉圖像信息實(shí)時上傳至公安核驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行人臉比對，比對一致后閘機(jī)自動放行。

3.5 檢票乘車

客戶可通過檢票閘機(jī)掃碼完成檢票進(jìn)出站及實(shí)時電子支付業(yè)務(wù)。閘機(jī)將e卡通卡號等信息發(fā)送至賬戶系統(tǒng)，進(jìn)行賬戶合法性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)通過后，返回賬戶基本信息，閘機(jī)完成相關(guān)校驗(yàn)后，將進(jìn)站信息、車次信息上傳并申請席位，同時，向賬戶系統(tǒng)聯(lián)機(jī)發(fā)起一定票款金額的預(yù)授權(quán)交易；客戶掃碼在完成“一進(jìn)一出”后形成完整的檢票存根，系統(tǒng)根據(jù)檢票存根進(jìn)行扣款。出站時解除預(yù)授權(quán)，按照實(shí)際行程扣款。為提高閘機(jī)通行效率和客戶乘車體驗(yàn)，扣款交易支持實(shí)時和異步完成。

3.6 席位分配

根據(jù)不同線路配置不同席位分配模式，支持席位預(yù)分+動態(tài)調(diào)整策略[11]。可為各站預(yù)分一定數(shù)量的“中鐵銀通用途”席位，同時，可設(shè)置同一檢票節(jié)點(diǎn)下各站共用預(yù)分席位，提高席位利用率，當(dāng)“中鐵銀通用途”席位不足時，自動分配公用席位。鐵路客運(yùn)營銷輔助決策系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)席位預(yù)分功能，包括閘機(jī)消費(fèi)數(shù)據(jù)的采集、閘機(jī)消費(fèi)數(shù)據(jù)的分析、預(yù)分模型的建立、預(yù)分方案的生成，將席位預(yù)分方案傳輸給票務(wù)管理系統(tǒng)，滿足不同線路掃碼乘車旅客的席位需求。

3.7 乘車信息查詢

客戶掃碼檢票后，系統(tǒng)實(shí)時將檢票日期、車次、進(jìn)站信息、出站信息、席位信息、乘車狀態(tài)等信息展示在12306手機(jī)APP，方便客戶查詢及車上驗(yàn)票。

3.8 異常處理

客戶使用e卡通乘車碼過閘，針對由于某些原因?qū)е逻M(jìn)出站交易，記錄不完整存在的單邊記錄，出站或下次乘車時閘機(jī)不予放行，需在異常處理終端進(jìn)行處理。支持通過身份證號查詢卡號或掃碼獲取卡號信息，調(diào)取系統(tǒng)記錄的進(jìn)出站信息，具有注銷進(jìn)站記錄、補(bǔ)出站記錄并補(bǔ)扣票款功能。

3.9 查詢統(tǒng)計(jì)

基于客票系統(tǒng)，針對掃碼乘車業(yè)務(wù)，提供統(tǒng)計(jì)查詢功能：可以根據(jù)指定日期、車次匯總統(tǒng)計(jì)掃碼人數(shù)、掃碼金額、發(fā)送人數(shù)、分擔(dān)率等信息；提供與電子支付平臺按統(tǒng)計(jì)日期、車站等進(jìn)行對賬的功能，可根據(jù)記錄明細(xì)進(jìn)行逐筆核對。

3.10 閘機(jī)掃碼乘車消費(fèi)對賬

鐵路局集團(tuán)公司收入部門對車站提供的閘機(jī)消費(fèi)結(jié)算報表進(jìn)行賬款核對，內(nèi)容包括乘車卡號、入閘時間、入閘車站、出閘時間、出閘車站、所乘車次、消費(fèi)金額等。對于閘機(jī)掃碼消費(fèi)和交易明細(xì)信息，鐵路電子支付平臺與銀行進(jìn)行系統(tǒng)自動對賬，核對內(nèi)容包括支付銀行、卡號、交易流水號、交易時間、掃碼筆數(shù)、掃碼金額等。

3.11 交易異常和偏差處理

對于異常或差錯交易的處理，客票系統(tǒng)、鐵路電子支付平臺、銀行提供交易異常查詢和補(bǔ)登功能，由各系統(tǒng)操作人員對差錯交易進(jìn)行人工驗(yàn)證后，逐筆補(bǔ)登錄入并提供差錯交易處理報表。

3.12 閘機(jī)掃碼乘車消費(fèi)結(jié)賬

客戶掃碼乘車票款由乘車局負(fù)責(zé)結(jié)賬、列報。系統(tǒng)從支付接口服務(wù)器獲取閘機(jī)消費(fèi)的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)消費(fèi)記錄的完整性規(guī)則，核對消費(fèi)信息的完整性；在確認(rèn)數(shù)據(jù)完整的基礎(chǔ)上，自動按日結(jié)賬、按站形成相關(guān)日結(jié)算數(shù)據(jù)。在國鐵集團(tuán)脫機(jī)消費(fèi)處理系統(tǒng)上設(shè)置工作流，增加閘機(jī)掃碼數(shù)據(jù)，定時自動結(jié)賬，生成日結(jié)二號表和售票財收四。

3.13 資金結(jié)算

由賬戶所在銀行作為收單機(jī)構(gòu)與鐵路電子支付平臺直接進(jìn)行掃碼乘車票款的資金結(jié)算。按照電子支付平臺確認(rèn)的票款T+1日，將票款劃撥至國鐵集團(tuán)指定賬戶。

4 e卡通應(yīng)用架構(gòu)

e卡通應(yīng)用主要由12306手機(jī)APP、受理終端、客票系統(tǒng)、支付平臺、賬戶系統(tǒng)等5部分組成，如圖1所示。

4.112306手機(jī)APP

12306手機(jī)APP作為用戶辦理開卡、充值、申請并展示動態(tài)乘車碼、乘車動態(tài)信息查詢等業(yè)務(wù)的入口和載體。

4.2 受理終端

包括閘機(jī)、自動售取票機(jī)、異常處理終端，均部署在車站。（1）閘機(jī)：作為客戶掃碼乘車的自助驗(yàn)、檢票終端，支持讀取驗(yàn)證二維碼、交易上報、開閘等功能。（2）自動售取票機(jī)：作為客戶自助打印乘車報銷憑證的設(shè)備，支持通過讀取身份證查詢乘車記錄并打印指定日期的乘車發(fā)票。（3）異常處理終端：用于異常情況下協(xié)助用戶完成掃碼進(jìn)出站。

4.3 客票系統(tǒng)

采用兩地三中心的模式。采用進(jìn)站預(yù)授權(quán)、出站預(yù)授權(quán)完成的聯(lián)機(jī)支付模式實(shí)現(xiàn)掃碼乘車支付；支持基于人臉識別的驗(yàn)檢核一、核驗(yàn)進(jìn)站；通過智能動態(tài)分配席位策略合理科學(xué)地使用席位；提供掃碼進(jìn)出站異常處理功能；提供自動售票機(jī)打印乘車發(fā)票功能；完成掃碼乘車收入結(jié)算、與電子支付平臺自動完成對賬。

4.4 支付平臺

負(fù)責(zé)12306手機(jī)APP、客票系統(tǒng)與賬戶系統(tǒng)相關(guān)交易的轉(zhuǎn)接和處理，完成掃碼乘車交易在客票系統(tǒng)端和賬戶系統(tǒng)端的交易對賬和資金結(jié)算。

4.5 賬戶系統(tǒng)

完成開卡、充值、聯(lián)機(jī)支付交易、交易統(tǒng)計(jì)對賬的處理。

5 關(guān)鍵技術(shù)

5.1 閘機(jī)快速通行

與目前公交領(lǐng)域廣泛采用的“先乘車后付款”模式不同，鐵路采用的是“預(yù)凍結(jié)一定資金，乘車后結(jié)算票款”模式。有效解決閘機(jī)快速通行是e卡通應(yīng)用的一個技術(shù)瓶頸，掃碼乘車過程利用聯(lián)機(jī)預(yù)授權(quán)+小額免密免簽交易，對二維碼只讀取不寫入，同時將預(yù)授權(quán)交易與檢票流程并發(fā)處理，實(shí)現(xiàn)了閘機(jī)快速通行的要求，聯(lián)機(jī)交易可靠性、穩(wěn)定性較高，做到準(zhǔn)實(shí)時扣款，減少了單邊錯賬概率，人工干預(yù)較少。銀行賬戶系統(tǒng)對免密免簽交易采取交易數(shù)據(jù)匹配智能風(fēng)控技術(shù)，通過系統(tǒng)監(jiān)測交易特征、識別可疑交易可立即暫停授權(quán)等防控手段，讓用戶小額支付安全更放心。通過借助銀聯(lián)賬戶的風(fēng)控體系來確保資金安全，形成了一套完整的安全保障措施。

5.2 動態(tài)二維碼檢票技術(shù)

結(jié)合對稱加密與非對稱加密算法，在服務(wù)端對e卡通賬戶數(shù)據(jù)進(jìn)行對稱加密，并將加密數(shù)據(jù)下發(fā)到客戶端進(jìn)行緩存，客戶端對請求時間與加密數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字簽名，二次加密的結(jié)果構(gòu)成二維碼。二維碼具有有效期的屬性，超過設(shè)定時間手機(jī)客戶端將自動更新，動態(tài)二維碼具有防篡改、防偽造、防抵賴的特點(diǎn)，可離線生成、離線驗(yàn)證，提高了進(jìn)站檢票效率。

5.3 應(yīng)用安全技術(shù)

對于應(yīng)用安全設(shè)計(jì)，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對e卡通開卡及使用過程中用戶信息的安全性保護(hù)。包括客票系統(tǒng)內(nèi)部相應(yīng)功能模塊的安全性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴⒖推敝Ц督涌趹?yīng)用服務(wù)器與電子支付平臺數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴㈦娮又Ц镀脚_與銀行賬戶系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴楸ＷC通信雙方的數(shù)據(jù)傳輸安全性，采取基于數(shù)字證書簽名加密的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。對于相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲采取加密方式，并通過授權(quán)使用的方式進(jìn)行權(quán)限控制。

6 結(jié)束語

基于上述應(yīng)用設(shè)計(jì)，鐵路e卡通相關(guān)功能目前已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)，并在長株潭、中川機(jī)場等城際鐵路完成相關(guān)應(yīng)用試驗(yàn)。2018年10月30日，首次在長株潭城際鐵路開通掃碼乘車應(yīng)用，效果良好，當(dāng)日開戶1507個。截至2019年10月，已開戶20多萬個，日開戶峰值1894個、掃碼進(jìn)站5329筆，掃碼乘車發(fā)送量占比達(dá)到24.3%。

e卡通的應(yīng)用是國鐵集團(tuán)適應(yīng)城際鐵路客運(yùn)需求、落實(shí)客運(yùn)提質(zhì)計(jì)劃的一項(xiàng)重要舉措，在便利旅客出行、保持城際鐵路服務(wù)模式創(chuàng)新、提升客運(yùn)組織管理效率等方面具有重要意義。未來將繼續(xù)深入挖掘和延申e卡通的產(chǎn)品功能，結(jié)合新技術(shù)、新理念，為旅客提供更加便捷、優(yōu)質(zhì)、一體化的服務(wù)體驗(yàn)。