新一代中鐵銀通卡在城際鐵路的應用研究

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)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術的蓬勃發(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）支付等應用覆蓋越來越廣?？旖莞咝У母哞F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”的特點轉變[1]，適應旅客快捷進出站、便捷支付等需求更加迫切。鐵路發(fā)行中鐵銀通卡以來，基本實現(xiàn)了刷卡乘車應用，為旅客提供了新的鐵路出行支付方式，但實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、遵循業(yè)務互聯(lián)網(wǎng)化的思維，借助電子支付賬戶[2-3]，設計并推出簡單易用、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票、檢票、掃碼乘車支付一體化流程，實現(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、提高鐵路客運市場競爭力提供技術支撐。

1 問題提出

在中國國家鐵路集團有限公司（簡稱：國鐵集團）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。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。但由于實體卡固有屬性需現(xiàn)場辦理，并且可能存在丟失的風險。實體卡采用電子現(xiàn)金消費方式，電子現(xiàn)金交易需寫入芯片，容易發(fā)生因寫卡失敗導致交易失敗、資金清算不及時等問題。

新一代中鐵銀通卡的應用立足城際鐵路客運需求，重點解決既有中鐵銀通卡痛點問題，大幅度提升旅客用卡體驗，踐行“交通強國、鐵路先行”總體要求，落實“客運提質計劃”具體目標，配合國鐵集團電子客票實施計劃，推動鐵路客運智能化發(fā)展。設計并推出以“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)標準的電子賬戶支付體系[4]，依托鐵路客運的優(yōu)勢資源、應用場景和銀行的金融服務能力，以二維碼為主要產(chǎn)品載體，以后臺賬戶聯(lián)機交易為支付模式，實現(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、在線實時支付等功能，支持票款自動對賬和結算，以及以線上方式為主的支付、理財、信貸等金融業(yè)務服務[5]。實現(xiàn)旅客以一部手機即可完成開卡、充值、生成乘車碼等乘車前一系列操作，在車站閘機二維碼掃描區(qū)域展示乘車碼，閘機掃描識別通過后，系統(tǒng)通過進出站配對信息計算票價，向賬戶系統(tǒng)聯(lián)機發(fā)起扣款請求，完成扣款。

2 e卡通需求設計

2.1 業(yè)務需求

e卡通在城際鐵路的應用體現(xiàn)在以下業(yè)務環(huán)節(jié)。

（1）卡片類型：e卡通為電子賬戶產(chǎn)品，無實體介質，以二維碼為產(chǎn)品主要形式。支持客戶線上無介質方式辦理業(yè)務，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)應用。通過客戶“身份認證+密碼驗證”方式，提供線上線下完整的賬戶管理和支付服務。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卡通實現(xiàn)銀行全渠道功能應用，包括但不限于柜臺、自助渠道、ATM、網(wǎng)銀、手機銀行、電話銀行等的查詢、轉賬、取現(xiàn)、匯款、理財?shù)冉鹑诠δ?；實現(xiàn)鐵路12306線上開卡、充值、生成乘車碼，閘機線下掃碼乘車支付、自動售取票機掃碼打印乘車發(fā)票、車站終端處理進出站異常等鐵路行業(yè)應用[6]。

（3）終端：鐵路閘機需要部署二維碼閱讀器及銷售點終端安全存取模塊（PSAM），用于讀取、解析乘車碼信息并進行安全認證,支持聯(lián)機支付。自動售取票機：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、補票窗口設備，配置e卡通異常處理應用功能，增配二維碼識讀設備，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類賬戶進行身份認證并申請開通。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：實現(xiàn)e卡通賬戶綁定的Ⅰ類賬戶的轉賬充值，輸入密碼在線完成。

（6）掃碼自助實名核驗：自助實名核驗閘機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，檢票進站時聯(lián)機發(fā)起預授權交易，凍結乘車站到終點站票款，檢票出站時扣除實際票款并解凍剩余資金。

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

（9）檢票業(yè)務管理：為支持閘機掃碼檢票，需對現(xiàn)有客票系統(tǒng)進行功能完善和優(yōu)化。優(yōu)化檢票計劃管理、進出站記錄傳輸?shù)裙δ?，新增掃碼乘車處理、進出站異常處理、查詢統(tǒng)計等功能[8]。

（10）乘車信息實時更新：12306手機APP同步更新客戶乘車信息，展示客戶當前乘車狀態(tài)、席位等重要信息，同時，可作為列車查驗的依據(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）收入結賬：e卡通掃碼乘車的消費資金由賬戶所屬銀行作為收單機構，與鐵路電子支付平臺進行對賬結算[9]。閘機消費的結賬業(yè)務由鐵路局集團公司客票系統(tǒng)連接國鐵集團閘機支付數(shù)據(jù)庫，自動完成結賬，鐵路局集團公司收入部門進行查詢和打印相應的收入結賬報表。

2.2 其他需求

e卡通在城際鐵路的應用，在系統(tǒng)設計中需要符合以下方面要求。

（1）運行環(huán)境：e卡通的應用與既有相關應用系統(tǒng)集成，運行環(huán)境以既有相關應用系統(tǒng)應用環(huán)境為依托。

（2）網(wǎng)絡需求：受理環(huán)節(jié)鐵路閘機和自動售取票機通過客票系統(tǒng)進行網(wǎng)絡傳輸，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)相關的處理符合國鐵集團信息化安全規(guī)定。

3 e卡通應用功能設計

3.1 一鍵開卡

12306實名認證用戶登陸后在線完成開卡。采用應用程序接口（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、錄入手機驗證碼等采集開通銀行Ⅱ類戶的相關要素，通過軟件開發(fā)工具包（SDK）方式設置密碼和獲取驗證碼，將信息錄入和密碼設置整合在同一界面，客戶一次性完成提交、“一鍵開卡”；賬戶系統(tǒng)驗證通過后，將開戶結果返回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APP生成動態(tài)乘車碼?？蛻羰状瓮ㄟ^12306手機APP生成乘車碼時保持聯(lián)機狀態(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)設置，在一定時間內離線生成。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 實名核驗

客戶可通過自助實名核驗閘機掃碼，完成“票、證、人”一致性核驗。通過閘機二維碼掃描設備，識別、解析e卡通乘車碼，進行有效性核驗，獲取乘車碼中的實名制數(shù)據(jù)，通過人臉識別系統(tǒng)采集客戶面部實時圖像信息，將身份證號、人臉圖像信息實時上傳至公安核驗系統(tǒng)，進行人臉比對，比對一致后閘機自動放行。

3.5 檢票乘車

客戶可通過檢票閘機掃碼完成檢票進出站及實時電子支付業(yè)務。閘機將e卡通卡號等信息發(fā)送至賬戶系統(tǒng)，進行賬戶合法性檢驗，檢驗通過后，返回賬戶基本信息，閘機完成相關校驗后，將進站信息、車次信息上傳并申請席位，同時，向賬戶系統(tǒng)聯(lián)機發(fā)起一定票款金額的預授權交易；客戶掃碼在完成“一進一出”后形成完整的檢票存根，系統(tǒng)根據(jù)檢票存根進行扣款。出站時解除預授權，按照實際行程扣款。為提高閘機通行效率和客戶乘車體驗，扣款交易支持實時和異步完成。

3.6 席位分配

根據(jù)不同線路配置不同席位分配模式，支持席位預分+動態(tài)調整策略[11]?？蔀楦髡绢A分一定數(shù)量的“中鐵銀通用途”席位，同時，可設置同一檢票節(jié)點下各站共用預分席位，提高席位利用率，當“中鐵銀通用途”席位不足時，自動分配公用席位。鐵路客運營銷輔助決策系統(tǒng)實現(xiàn)席位預分功能，包括閘機消費數(shù)據(jù)的采集、閘機消費數(shù)據(jù)的分析、預分模型的建立、預分方案的生成，將席位預分方案傳輸給票務管理系統(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)實時將檢票日期、車次、進站信息、出站信息、席位信息、乘車狀態(tài)等信息展示在12306手機APP，方便客戶查詢及車上驗票。

3.8 異常處理

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

3.9 查詢統(tǒng)計

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

3.10 閘機掃碼乘車消費對賬

鐵路局集團公司收入部門對車站提供的閘機消費結算報表進行賬款核對，內容包括乘車卡號、入閘時間、入閘車站、出閘時間、出閘車站、所乘車次、消費金額等。對于閘機掃碼消費和交易明細信息，鐵路電子支付平臺與銀行進行系統(tǒng)自動對賬，核對內容包括支付銀行、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?；虿铄e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登功能，由各系統(tǒng)操作人員對差錯交易進行人工驗證后，逐筆補登錄入并提供差錯交易處理報表。

3.12 閘機掃碼乘車消費結賬

客戶掃碼乘車票款由乘車局負責結賬、列報。系統(tǒng)從支付接口服務器獲取閘機消費的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)消費記錄的完整性規(guī)則，核對消費信息的完整性；在確認數(shù)據(jù)完整的基礎上，自動按日結賬、按站形成相關日結算數(shù)據(jù)。在國鐵集團脫機消費處理系統(tǒng)上設置工作流，增加閘機掃碼數(shù)據(jù)，定時自動結賬，生成日結二號表和售票財收四。

3.13 資金結算

由賬戶所在銀行作為收單機構與鐵路電子支付平臺直接進行掃碼乘車票款的資金結算。按照電子支付平臺確認的票款T+1日，將票款劃撥至國鐵集團指定賬戶。

4 e卡通應用架構

e卡通應用主要由12306手機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APP

12306手機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)務的入口和載體。

4.2 受理終端

包括閘機、自動售取票機、異常處理終端，均部署在車站。（1）閘機：作為客戶掃碼乘車的自助驗、檢票終端，支持讀取驗證二維碼、交易上報、開閘等功能。（2）自動售取票機：作為客戶自助打印乘車報銷憑證的設備，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)助用戶完成掃碼進出站。

4.3 客票系統(tǒng)

采用兩地三中心的模式。采用進站預授權、出站預授權完成的聯(lián)機支付模式實現(xiàn)掃碼乘車支付；支持基于人臉識別的驗檢核一、核驗進站；通過智能動態(tài)分配席位策略合理科學地使用席位；提供掃碼進出站異常處理功能；提供自動售票機打印乘車發(fā)票功能；完成掃碼乘車收入結算、與電子支付平臺自動完成對賬。

4.4 支付平臺

負責12306手機APP、客票系統(tǒng)與賬戶系統(tǒng)相關交易的轉接和處理，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算。

4.5 賬戶系統(tǒng)

完成開卡、充值、聯(lián)機支付交易、交易統(tǒng)計對賬的處理。

5 關鍵技術

5.1 閘機快速通行

與目前公交領域廣泛采用的“先乘車后付款”模式不同，鐵路采用的是“預凍結一定資金，乘車后結算票款”模式。有效解決閘機快速通行是e卡通應用的一個技術瓶頸，掃碼乘車過程利用聯(lián)機預授權+小額免密免簽交易，對二維碼只讀取不寫入，同時將預授權交易與檢票流程并發(fā)處理，實現(xiàn)了閘機快速通行的要求，聯(lián)機交易可靠性、穩(wěn)定性較高，做到準實時扣款，減少了單邊錯賬概率，人工干預較少。銀行賬戶系統(tǒng)對免密免簽交易采取交易數(shù)據(jù)匹配智能風控技術，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

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

5.3 應用安全技術

對于應用安全設計，重點實現(xiàn)對e卡通開卡及使用過程中用戶信息的安全性保護。包括客票系統(tǒng)內部相應功能模塊的安全性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴⒖推敝Ц督涌趹梅掌髋c電子支付平臺數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、電子支付平臺與銀行賬戶系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。為保證通信雙方的數(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行數(shù)據(jù)交換。對于相關數(shù)據(jù)的存儲采取加密方式，并通過授權使用的方式進行權限控制。

6 結束語

基于上述應用設計，鐵路e卡通相關功能目前已經(jīng)基本實現(xiàn)，并在長株潭、中川機場等城際鐵路完成相關應用試驗。2018年10月30日，首次在長株潭城際鐵路開通掃碼乘車應用，效果良好，當日開戶1507個。截至2019年10月，已開戶20多萬個，日開戶峰值1894個、掃碼進站5329筆，掃碼乘車發(fā)送量占比達到24.3%。

e卡通的應用是國鐵集團適應城際鐵路客運需求、落實客運提質計劃的一項重要舉措，在便利旅客出行、保持城際鐵路服務模式創(chuàng)新、提升客運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，結合新技術、新理念，為旅客提供更加便捷、優(yōu)質、一體化的服務體驗。