淺談中鐵銀通卡在鐵路上的應(yīng)用研究論文

　　根據(jù)國家相關(guān)部委關(guān)于IC卡的發(fā)展應(yīng)“統(tǒng)籌規(guī)劃、國家主導(dǎo)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一發(fā)卡、一卡多用”的指導(dǎo)思想，在相關(guān)部門大力支持下，近年來國內(nèi)IC卡應(yīng)用發(fā)展迅速。目前，全國已經(jīng)有200多個(gè)城市在公共交通領(lǐng)域采用了IC卡管理系統(tǒng)，如北京的“市政交通一卡通”，香港的“八達(dá)通卡”，均是IC卡應(yīng)用的典型案例。全國目前累計(jì)發(fā)行的IC卡達(dá)幾億張。在持卡消費(fèi)人群不斷增多的背景下，IC卡應(yīng)用呈現(xiàn)從單一公交應(yīng)用向多行業(yè)、多領(lǐng)域延伸，從一個(gè)城市的應(yīng)用走向城際互連互通的發(fā)展趨勢(shì)。

　　將IC卡技術(shù)應(yīng)用于鐵路上，加快鐵路電子支付系統(tǒng)建設(shè)，可以有效節(jié)約紙質(zhì)車票資源，減少旅客排隊(duì)購票的時(shí)間，節(jié)省車站的人力物力消耗，提高旅客的出行效率、方便旅客在相鄰城市之間進(jìn)行往返，有助于我國“城市圈”發(fā)展規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)以及城市化進(jìn)程的推進(jìn)。因此，作為IC卡在鐵路客運(yùn)上的實(shí)現(xiàn)方案，中鐵銀通卡應(yīng)運(yùn)而生。

　　1中鐵銀通卡概述

　　中鐵銀通卡是中鐵銀通支付有限公司發(fā)行的符合中國人民銀行金融集成電路卡PBOC2.0標(biāo)準(zhǔn)的,卡面有銀聯(lián)標(biāo)識(shí)、持卡人姓名、證件號(hào)碼、照片，卡內(nèi)有持卡人實(shí)名信息，內(nèi)含磁條賬戶(聯(lián)機(jī)賬戶)和電子芯片(電子現(xiàn)金)雙介質(zhì)的實(shí)名制預(yù)付費(fèi)卡。磁條賬戶主要用于通過車站窗口、12306網(wǎng)站、車站自助設(shè)備等渠道購買火車票，電子芯片主要用于直接通過鐵路閘機(jī)刷卡進(jìn)站乘車。使用中鐵銀通卡在指定高鐵線路、區(qū)間乘車，免除了購票環(huán)節(jié)，無需出示身份證明，直接刷卡進(jìn)站乘車，車上為持卡旅客提前預(yù)留了席位。進(jìn)站時(shí)電子芯片記錄進(jìn)站信息，出站由閘機(jī)扣除相應(yīng)的電子現(xiàn)金。

　　2中鐵銀通卡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　中鐵銀通卡刷卡進(jìn)出站業(yè)務(wù)，需要卡務(wù)系統(tǒng)、售票系統(tǒng)、檢票系統(tǒng)、電子支付平臺(tái)等作為基礎(chǔ)應(yīng)用環(huán)境和支撐系統(tǒng)，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和安全體系，構(gòu)建由卡片、用卡環(huán)境、應(yīng)用系統(tǒng)、核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成的4層體系。

　　卡片層包括各類中鐵銀通卡及所需的鐵路應(yīng)用PSAM卡。用卡環(huán)境層包括卡片個(gè)人化設(shè)備、售票設(shè)備、售卡設(shè)備、充值設(shè)備、檢票設(shè)備、進(jìn)出站異常處理設(shè)備等卡片受理系統(tǒng)。應(yīng)用系統(tǒng)層包括發(fā)卡系統(tǒng)、客票應(yīng)用系統(tǒng)(售票、售卡、充值、卡服務(wù))、檢票系統(tǒng)等業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)平臺(tái)。核心業(yè)務(wù)處理層包括卡務(wù)系統(tǒng)、客票系統(tǒng)和鐵路電子支付系統(tǒng)等核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

　　中鐵銀通卡刷卡進(jìn)出站功能實(shí)現(xiàn)主要涉及卡務(wù)系統(tǒng)、客票系統(tǒng)、檢票系統(tǒng)、電子支付平臺(tái)等，系統(tǒng)分別部署于鐵路總公司、鐵路局、車站、中鐵銀通卡中心、銀聯(lián)數(shù)據(jù)。

　　鐵路總公司級(jí)客票系統(tǒng)將直通車自由席位預(yù)分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送至鐵路局客票服務(wù)器，鐵路局客票系統(tǒng)將直通車及管內(nèi)車自由席位預(yù)分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送給鐵路局和車站檢票服務(wù)器。

　　在鐵路局和大站檢票服務(wù)器，負(fù)責(zé)采集閘機(jī)刷卡進(jìn)出站記錄，并上傳至鐵路總公司脫機(jī)消費(fèi)接口應(yīng)用服務(wù)。

　　脫機(jī)消費(fèi)接口服務(wù)，完成刷卡進(jìn)出站檢票存根的存儲(chǔ)和匹配處理，形成脫機(jī)消費(fèi)記錄。脫機(jī)消費(fèi)接口服務(wù)向電子支付平臺(tái)傳輸脫機(jī)消費(fèi)記錄，同時(shí)向客票系統(tǒng)傳輸刷卡檢票存根。

　　電子支付平臺(tái)將脫機(jī)消費(fèi)記錄發(fā)送至銀聯(lián)系統(tǒng)。

　　車站客票系統(tǒng)設(shè)置卡務(wù)窗口，完成中鐵銀通卡售卡、充值、卡退換等服務(wù)功能，客票卡務(wù)窗口通過鐵路局客票支付網(wǎng)關(guān)連接支付接口服務(wù)器，支付接口服務(wù)器連接電子支付平臺(tái)，完成相關(guān)的卡務(wù)交易。

　　在車站部署卡進(jìn)出站異常處理系統(tǒng)，當(dāng)旅客由于卡片內(nèi)進(jìn)出站記錄異常而不能進(jìn)出站時(shí)，車站異常處理窗口通過鐵路局支付網(wǎng)關(guān)聯(lián)至支付接口服務(wù)器，進(jìn)行刷卡檢票記錄的查詢和異常記錄的處理。

　　3中鐵銀通卡關(guān)鍵技術(shù)

　　3.1CPU卡技術(shù)

　　CPU卡是IC卡的一種，最初的IC卡里是一個(gè)存儲(chǔ)芯片，沒有CPU的計(jì)算功能，只是一個(gè)存儲(chǔ)的物理載體。現(xiàn)在的CPU卡是將一個(gè)CPU加存儲(chǔ)器的小型系統(tǒng)集成在一個(gè)IC卡里。CPU卡內(nèi)的集成電路中帶有微處理器CPU、存儲(chǔ)單元(包括隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM(FLASH)、用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(EEPROM)以及芯片操作系統(tǒng)COS。裝有COS的CPU卡相當(dāng)于一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)。CPU卡不但具有作為存儲(chǔ)信息的IC卡的全部功能，還具有訪問控制、信息加密、數(shù)據(jù)保護(hù)、命令處理等功能。采用CPU卡作為信息載體的中鐵銀通卡保障了用戶個(gè)人信息及資金賬戶的安全可靠。

　　3.2OCR技術(shù)

　　OCR技術(shù)即光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)，是指電子設(shè)備(例如掃描儀或數(shù)碼相機(jī))檢查紙張、卡片等介質(zhì)上打印的字符，通過檢測(cè)暗、亮的模式確定其形狀，然后用字符識(shí)別方法將形狀翻譯成計(jì)算機(jī)文字的過程。即對(duì)文本資料進(jìn)行掃描，然后對(duì)圖像文件進(jìn)行分析處理，獲取文字及版面信息的過程。中鐵銀通卡的售卡、換卡過程中，采用OCR技術(shù)識(shí)別第二代身份證信息、港澳居民往返大陸通行證信息、臺(tái)胞證信息以及外國護(hù)照信息。通過此項(xiàng)技術(shù)可滿足國內(nèi)外旅客的辦卡需求，有效地采集旅客個(gè)人信息，如：姓名、拼音、照片等，識(shí)別率高達(dá)95%以上，達(dá)到了辦卡的快捷、高效。

　　3.3中間件技術(shù)

　　中間件技術(shù)是當(dāng)前多層模式應(yīng)用、信息系統(tǒng)間交換信息的主要技術(shù)之一，它可以有效地將各自系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式和存儲(chǔ)方式封裝在獨(dú)立的系統(tǒng)中，使整個(gè)系統(tǒng)具有較好的可維護(hù)性，中鐵銀通卡的應(yīng)用大量使用了數(shù)據(jù)庫中間件轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。

　　3.3.1數(shù)據(jù)庫中間件實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的客票交易請(qǐng)求

　　中鐵銀通卡系統(tǒng)的.數(shù)據(jù)庫中間件采用了數(shù)據(jù)庫的事務(wù)概念，并應(yīng)用到系統(tǒng)的分布式處理中。一系列操作可以綁定在一起作為一個(gè)事務(wù)。假如在過程中有一處錯(cuò)誤出現(xiàn)，從事務(wù)開始到已完成的操作都進(jìn)行回滾。對(duì)于不使用數(shù)據(jù)庫中間件的應(yīng)用服務(wù)，會(huì)同時(shí)增加應(yīng)用層和服務(wù)層程序的復(fù)雜性，而且在復(fù)雜環(huán)境下往往忽略系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)、造成重要數(shù)據(jù)的丟失，而這些對(duì)于鐵路客運(yùn)系統(tǒng)都是不可原諒的錯(cuò)誤。采用中間件技術(shù)可有效防止此類問題的發(fā)生。

　　3.3.2數(shù)據(jù)庫中間件能夠?yàn)榇罅靠蛻籼峁┓��?wù)

　　如果應(yīng)用服務(wù)器為每一個(gè)客戶請(qǐng)求都分配其需要的系統(tǒng)資源，服務(wù)器將不堪重負(fù)。因此數(shù)據(jù)庫中間件的事務(wù)處理監(jiān)控在操作系統(tǒng)之上使用軟件編程的方法提供一組服務(wù)，對(duì)客戶請(qǐng)求進(jìn)行管理并分配相應(yīng)的服務(wù)進(jìn)程，使服務(wù)器在有效系統(tǒng)資源下能夠高效地為大規(guī)模的客戶提供服務(wù)。

　　同時(shí)，交易服務(wù)中與中鐵銀通卡系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫無關(guān)的邏輯處理任務(wù)也由中間件完成，從而進(jìn)一步分擔(dān)了原來很多中鐵銀通卡前端應(yīng)用和客票數(shù)據(jù)庫應(yīng)該完成的工作，在很大程度上提高了中鐵銀通卡前端應(yīng)用和客票數(shù)據(jù)庫在處理大量并發(fā)服務(wù)請(qǐng)求時(shí)的性能。保持了系統(tǒng)穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

　　3.3.3數(shù)據(jù)庫中間件實(shí)現(xiàn)了多服務(wù)進(jìn)程的負(fù)載均衡

　　數(shù)據(jù)庫中間件可使大量事務(wù)在多臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器上實(shí)時(shí)并發(fā)運(yùn)行，并進(jìn)行負(fù)載均衡調(diào)度，具有監(jiān)視和調(diào)度整個(gè)系統(tǒng)的功能。它允許通過手工或編程方式在一臺(tái)或多臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器上同時(shí)啟動(dòng)多個(gè)服務(wù)進(jìn)程。當(dāng)接收到服務(wù)請(qǐng)求時(shí)，可將請(qǐng)求放入負(fù)載最小的服務(wù)器等待隊(duì)列中，以便使服務(wù)得到最快響應(yīng)。同時(shí)，可以對(duì)每個(gè)服務(wù)動(dòng)態(tài)的設(shè)置優(yōu)先級(jí)，從而保證優(yōu)先級(jí)高的服務(wù)盡快得到響應(yīng)。

　　3.4事務(wù)完整性控制方案

　　中鐵銀通卡系統(tǒng)的交易主要涉及到“銀聯(lián)數(shù)據(jù)中心”、“鐵路中鐵銀通卡系統(tǒng)”和“銀聯(lián)POS機(jī)”。當(dāng)一筆交易開始后，只有上述三方系統(tǒng)的數(shù)據(jù)達(dá)成一致時(shí)，此筆交易才算完成。為了確保事務(wù)的完整性，中鐵銀通卡系統(tǒng)會(huì)針對(duì)所有中鐵銀通卡所做的事務(wù)進(jìn)行全程跟蹤，記錄事務(wù)執(zhí)行的全過程。根據(jù)事務(wù)狀態(tài)、先后順序等對(duì)事務(wù)進(jìn)行調(diào)度管理，確保關(guān)鍵業(yè)務(wù)信息在不同存儲(chǔ)域的數(shù)據(jù)一致性和交易完整性。

　　對(duì)于在交易過程中出現(xiàn)了異常，無法確認(rèn)交易是否完成的情況，系統(tǒng)也做了特殊處理：首先在交易開始前，系統(tǒng)采用了專門的安全日志記錄事物開始時(shí)的快照信息;交易投遞到任何一個(gè)第三方系統(tǒng)并收到返回信息后立即檢查數(shù)據(jù)狀態(tài)，根據(jù)數(shù)據(jù)狀態(tài)判斷交易是否完成。如果交易完成，則繼續(xù)完成后續(xù)的事物，如果交易沒有完成，則系統(tǒng)根據(jù)安全日志，將事物回滾到交易開始前的狀態(tài)，從而保證交易的完整性和一致性。

　　此外，中鐵銀通卡系統(tǒng)在每一步交易過程中分別記錄業(yè)務(wù)處理日志、數(shù)據(jù)交換日志、異常信息日志，保證可及時(shí)定位問題原因并進(jìn)行數(shù)據(jù)修復(fù)。

　　3.5訪問控制方案

　　中鐵銀通卡系統(tǒng)應(yīng)用了終端安全控制模塊(PSAM)卡認(rèn)證、客票身份認(rèn)證、窗口權(quán)限認(rèn)證等多重方案保證了系統(tǒng)的訪問權(quán)限的控制，做到了易用性、安全性、可控性。

　　PSAM卡作為讀、寫卡終端的安全控制模塊，符合《中國金融集成電路(IC卡)PSAM卡規(guī)范》。只有安裝了授權(quán)發(fā)行的中鐵銀通PSAM卡的讀寫設(shè)備才可以讀寫中鐵銀通卡，從卡片訪問權(quán)限上保證了系統(tǒng)的安全性。

　　客票身份認(rèn)證是從客票數(shù)據(jù)庫層面進(jìn)行的安全訪問控制。中鐵銀通卡系統(tǒng)與客票數(shù)據(jù)庫的通訊均在中鐵銀通卡系統(tǒng)身份認(rèn)證通過后才可以進(jìn)行。每筆業(yè)務(wù)均通過客票數(shù)據(jù)庫訪問接口將信息提交至中間服務(wù)器過濾后再轉(zhuǎn)發(fā)至核心數(shù)據(jù)庫完成，系統(tǒng)的復(fù)雜業(yè)務(wù)均通過存儲(chǔ)過程完成，這保證了客票數(shù)據(jù)庫操作的高效、安全。

　　窗口權(quán)限認(rèn)證是對(duì)鐵路窗口訪問中鐵銀通卡系統(tǒng)的管控。鐵路系統(tǒng)內(nèi)部窗口均可連接鐵路內(nèi)網(wǎng)，作為對(duì)內(nèi)網(wǎng)機(jī)器的管理、控制手段，在中鐵銀通卡系統(tǒng)登陸前，會(huì)對(duì)登陸機(jī)器的IP地址、窗口號(hào)、站碼、局碼等多個(gè)本地信息進(jìn)行校驗(yàn)。校驗(yàn)的依據(jù)是客票數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)生成的訪問權(quán)限表。非授權(quán)的鐵路內(nèi)網(wǎng)設(shè)備無法成功登陸到中鐵銀通卡系統(tǒng)中。

　　通過以上方法，中鐵銀通卡實(shí)現(xiàn)了從卡片、數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)3個(gè)層次的訪問控制，極大地提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性、可控性。

　　3.6聯(lián)機(jī)檢票控制方案

　　旅客持中鐵銀通卡刷卡進(jìn)出站時(shí)，閘機(jī)和檢票服務(wù)器采用聯(lián)機(jī)通信的方式交互。進(jìn)出站過程中，檢票服務(wù)器實(shí)時(shí)控制刷卡進(jìn)站的車次、人數(shù)、票價(jià)等信息，向卡內(nèi)寫入進(jìn)出站的交易記錄并保證記錄的準(zhǔn)確、完整、對(duì)等。同時(shí)，閘機(jī)中運(yùn)行的檢票程序在每次閘機(jī)重啟時(shí)向服務(wù)器請(qǐng)求最新版本的檢票程序以保證新功能的下發(fā)。在服務(wù)器需要時(shí)，還可以向閘機(jī)更新檢票計(jì)劃，計(jì)劃數(shù)據(jù)以SOCKET、FTP等多種方式實(shí)時(shí)下發(fā)，閘機(jī)程序收到后即時(shí)更新。

　　3.7動(dòng)態(tài)獲取席位方案

　　由于中鐵銀通卡采用的是刷卡進(jìn)站、指定車廂乘車的方式，并不是直接分配座位號(hào)。因此，閘機(jī)檢票程序采用了席位預(yù)分功能，保障刷卡進(jìn)入閘機(jī)的旅客在列車上都有自己的座位。席位預(yù)分信息發(fā)放到檢票系統(tǒng)后，如果檢票過程中席位數(shù)量減少到設(shè)定的席位數(shù)后，檢票系統(tǒng)主動(dòng)向客票系統(tǒng)申請(qǐng)席位，如果席位數(shù)已經(jīng)為零則禁止過閘。這一方案減少了人為干預(yù)工作，實(shí)現(xiàn)了智能席位維護(hù)的功能。

　　4結(jié)束語

　　本文研究和分析了中鐵銀通卡在鐵路上的應(yīng)用，將智能卡和與之相關(guān)的業(yè)內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)及方案應(yīng)用于鐵路乘車過程中，彌補(bǔ)了原有紙質(zhì)車票的不足，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)改進(jìn)。從乘客角度分析，銀通卡推行后，乘客可直接刷卡通過閘機(jī)，節(jié)省排隊(duì)買票的時(shí)間，提高了工作效率。從鐵路部門分析，銀通卡推行后，賣票環(huán)節(jié)、檢票環(huán)節(jié)以及補(bǔ)票環(huán)節(jié)都將節(jié)約大量的人力資源成本。中鐵銀通卡的應(yīng)用受到常旅客的歡迎，它不僅有效改善了乘客的出乘質(zhì)量，更有效地改善了高速鐵路客運(yùn)的整體服務(wù)品質(zhì)和形象。

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