城市公交一卡通系統解決方案

一. 概述

　　1. 項目建設背景

　　交通狀況是一個(gè)國家和城市發(fā)達程度的重要標志，城市交通運輸成為人們越來(lái)越關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。公共交通是一個(gè)大型的服務(wù)性行業(yè)，涉及公交（大巴/中巴/小巴）、出租小汽車(chē)、地鐵、輕軌、輪渡，它擔負著(zhù)市民日常出行的任務(wù)，與城市廣大市民的生活息息相關(guān)，而以電子支付和身份標識為主要應用目標的智能卡在各領(lǐng)域得到了相當規模的應用，尤其在城市內公共交通費用支付方面得到了相當規模的應用，成為推動(dòng)中國城市公共交通收費、管理和城市基礎設施服務(wù)事業(yè)發(fā)展的重要高技術(shù)手段。

　　目前我國城市公交系統的發(fā)展尚存在著(zhù)不少問(wèn)題。由于公共交通運營(yíng)公司隸屬不同部門(mén)，各自建設自己的公交系統，制定自己的收費標準、收費方式和管理體制，獨立發(fā)行僅限于本運營(yíng)公司范圍內使用的IC卡，市民外出必須攜帶各式各樣的票卡，極不方便；沒(méi)有遵循統一的技術(shù)標準，根據本身局部需求編制的收費和管理軟件，采用的硬件設備、組網(wǎng)模式、通信方式、操作系統、接口協(xié)議以及網(wǎng)管軟件五花八門(mén)。不斷出現的重復投資、重復建設的局面，造成了公共交通建設投資的驚人浪費，因此迫切需要一個(gè)城市級別公交一卡通系統來(lái)將城市的公交，地鐵，出租，城市購物等以電子貨幣的交易形式的各種應用統一，規范起來(lái)。迄今為止，國內大型城市如上海、北京、廣州、深圳、大連、武漢、南京、天津、沈陽(yáng)等地均實(shí)施或正在實(shí)施城市公共交通一卡通系統，當然還有相當一批中小型城市正準備實(shí)施或已經(jīng)實(shí)施城市一卡通系統;其中上海市城市一卡通系統以近300 萬(wàn)張發(fā)卡使用量，全面覆蓋城市的公交、地鐵、出租和輪渡應用，具有典型的現實(shí)指導意義。

　　2. 項目建設目標

　　公交一卡通系統是以提高城市交通運轉效率、方便市民、降低運營(yíng)公司成本為目的而規劃建設的系統，它以非接觸智能（Contactless Smart Card，簡(jiǎn)稱(chēng)CSC）為車(chē)票載體，以計算機及各種電子收費終端（地鐵、公共汽車(chē)、出租車(chē)等運輸工具上的自動(dòng)收費終端）為核心，以局域網(wǎng)和遠程網(wǎng)絡(luò )作為支撐，實(shí)現集中發(fā)卡管理和密鑰管理，實(shí)現計費、收費、統計、匯總、預測、決策、分析以及中央清算等業(yè)務(wù)，實(shí)現乘客持一張CSC乘坐各種交通工具、小額消費、車(chē)輛停車(chē)、過(guò)路橋自動(dòng)收費等全過(guò)程的電子化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò )化綜合管理，而本公交一卡通系統是為了實(shí)現城市級一卡通用的消費系統的一部分，本期主要實(shí)現公交發(fā)卡，充值，刷卡消費，公交線(xiàn)路，車(chē)輛管理等基礎性功能，并實(shí)現自動(dòng)清分結算及銀行結轉功能。

　　在整體架構設計上要考慮城市級別的大數據量的處理，采用分層模式，保證軟件功能的靈活性及對接第三方卡系統的兼容性，系統分為兩種角色對接：一種是城市級一卡通系統，兼容接入第三方一卡通應用；第二種作為公交應用系統接入現有第三方的城市一卡通系統。

　　二.系統概述

　　1.軟件概述

　　城市公交一卡通系統管理平臺（分為城市一卡通管理中心平臺，公交應用管理平臺兩部分）包括權限管理，系統管理、公**理、清分結算管理、卡務(wù)管理、銀行結轉及自助查詢(xún)等模塊應用。一卡通管理中心平臺是一卡通系統建設的核心平臺，它包含對一卡通中心主機系統的管理和維護，數據交換、交易及同步，用戶(hù)及設備的管理、系統參數的和環(huán)境的設定，系統各模塊的工作狀態(tài)監控和工作模式的設定，密鑰管理等功能。

　　基于“公交一卡通系統”骨干平臺，建立商務(wù)管理、銀行轉賬、身份識別管理、金融消費管理等各子系統，定義統一的接口標準和接入規范，隨公交公司規模的擴大、卡片功能的增加可隨時(shí)增加子系統應用，為公交公司以后的發(fā)展提供良好的數據接口，便于以后公交卡的功能向城市一卡通“市民卡”的擴展應用。持卡人的基本信息資料和電子錢(qián)包都作為統一的公用數據在全網(wǎng)上實(shí)時(shí)共享，經(jīng)過(guò)中央集控中心的統一授權和管理，由數據交換中心、數據共享中心的統一發(fā)布，所有數據的變更都做到全網(wǎng)立即生效，做到整體系統數據的同步。

　　2. 系統業(yè)務(wù)架構

　　公交一卡通系統要作為城市一卡通的應用，接入第三方小范圍運營(yíng)系統應用，又要兼顧作為單一的公交一卡通應用接入已部署的城市級一卡通應用，所以整個(gè)架構的設計尤為重要，系統設計分為一下5個(gè)層次，以適應復雜的市場(chǎng)需求。第一層：城市一卡通管理平臺，清算中心，銀行結轉中心；

　　第二層：各獨立的應用系統（公交運營(yíng)公司，巴士公司）的應用管理中心，結算中心；

　　第三層：各基層站點(diǎn)（數據采集點(diǎn)，前置服務(wù)器）的應用系統；

　　第四層：POS機具（車(chē)載機，充值機具等）；

　　第五層：消費者，持卡用戶(hù)。

　　3．系統傳輸及部署拓撲示意圖

　　4．系統運營(yíng)流程

　　城市公交一卡通適應兩種復雜的市場(chǎng)需求環(huán)境

　　一種是作為城市一卡通系統獨立使用，兼容其他第三方消費應用系統。運營(yíng)流程如下

　　應用場(chǎng)景1：

　　另一種是作為單一的公交應用系統對接現有的城市一卡通系統。

　　應用場(chǎng)景2：

　　5.公交應用業(yè)務(wù)

　　作為單一的公交應用系統對接現有的城市一卡通系統，在此環(huán)境下公交應用系統只需要管理公交應用相關(guān)的功能：

　　1) 系統權限管理

　　2) 系統管理中心

　　3) 公交管理中心

　　4) 數據處理結算中心

　　5) 前置服務(wù)器

公交應用系統通過(guò)數據處理結算中心完成交易流水記錄的驗證和收集，統計分析并產(chǎn)生交易報表，然后將有效的交易流水記錄打包發(fā)送給城市一卡通清分結算中心，清分結算中心對賬然后產(chǎn)生對賬單及黑名單，發(fā)送銀行轉賬命令，將錢(qián)轉到公交公司或直接轉到對應商戶(hù)賬戶(hù)，同時(shí)將對賬結果，黑名單回復數據處理結算中心。

　　6.運行環(huán)境

　　7．用戶(hù)類(lèi)及其要求

　　本系統的用戶(hù)角色大體分為以下幾種：

　　8．系統優(yōu)勢及特點(diǎn)

　　8.1 真正的電子錢(qián)包

　　非接觸的讀寫(xiě)特性、更快的讀寫(xiě)速度。支持真正的離線(xiàn)運行。計費POS在離線(xiàn)運行時(shí)自身可以判定卡內是否有余額，該卡是否是已掛失或已注銷(xiāo)的卡而不依賴(lài)于主控計算機中的數據庫，有效驗證卡的有效性和合法性。

　　8.2 強大的黑名單管理功能

　　系統中對掛失卡和注銷(xiāo)卡，采用批次號黑名單和零散黑名單兩級管理方式：將卡發(fā)行時(shí)設置有效期，如果使用時(shí)間超出有效期，不管該卡是否掛失或者注銷(xiāo)，均拒絕使用。終端聯(lián)機后主動(dòng)請求驗證黑名單版本信息，最大化保證卡片使用交易安全性。

　　8.3 高效、安全的管理

　　身份認證登錄：系統管理軟件可以為不同身份的管理人員劃分不同的權限，靈活的權限設置可控制到具體功能點(diǎn)。

　　8.4 卡種類(lèi)管理：

　　卡片可由管理方自定義255種特征類(lèi)別，并可分別針對每類(lèi)卡種類(lèi)設定不同的管理費，報表統計可以分類(lèi)體現出各種類(lèi)型卡片的賬目數據；提高管理的科學(xué)性。

　　8.5 支持M1與CPU系列

　　非接觸邏輯加密卡技術(shù)的不足之處也日益暴露[參考工信部《關(guān)于做好應對部分IC卡出現嚴重安全漏洞工作的通知》]，難以滿(mǎn)足更高的安全性和更復雜的多應用的需求。因此，非接觸CPU 卡技術(shù)正成為一種技術(shù)上更新?lián)Q代的選擇。非接觸CPU 卡與非接觸邏輯加密卡相比，擁有獨立的CPU 處理器和芯片操作系統，所以可以更靈活的支持各種不同的應用需求，更安全的設計交易流程。但同時(shí)，與非接觸邏輯加密卡（M1卡)系統相比，非接觸CPU卡采用更為安全的動(dòng)態(tài)加密方式，系統建設也更為復雜，需要進(jìn)行更多的系統改造，比如密鑰管理、交易流程、PSAM卡以及卡片個(gè)人化等。

　　非接觸CPU卡可以通過(guò)內外部認證的機制，以及像建設部定義的電子錢(qián)包的交易流程，高可靠的滿(mǎn)足不同的業(yè)務(wù)流程對安全和密鑰管理的需求。對電子錢(qián)包圈存可以使用圈存密鑰，消費可以使用消費密鑰，清算可以使用TAC密鑰，

　　更新數據可以使用卡片應用維護密鑰，卡片個(gè)人化過(guò)程中可以使用卡片傳輸密鑰、卡片主控密鑰、應用主控密鑰等，真正做到一鑰一用。由于非接觸邏輯加密卡的交易流程比較簡(jiǎn)單，通過(guò)認證KEYA或者KEYB，達到操作的安全權限，然后就直接進(jìn)行交易操作，增加或者減少錢(qián)包金額。所以，在進(jìn)行CPU卡的方案設計中，基于傳統系統的平滑升級過(guò)渡和保護原有投資的角度考慮，可以達到兼容Mifare系統卡片使用的結果。

　　系統采用先進(jìn)而又成熟的技術(shù)、基于前瞻性的遠期規劃設計；在各種設備選型上按照合理超前、理性投資、避免重復投資、性能穩定、運行可靠、開(kāi)放性和擴展性的原則進(jìn)行設計的原則開(kāi)發(fā)設計，系統類(lèi)型為真正支持CPU卡的設計架構，而同時(shí)又兼容支持Mifare系列。

　　8.6 各種查詢(xún)更加方便：

　　針對持卡人可登錄平臺查詢(xún)他的消費、糾錯、存取款次數消費等歷史記錄，以及消費情況曲線(xiàn)圖。對于出納員、管理員，可以方便地查詢(xún)到詳細操作記錄和營(yíng)業(yè)報表。系統提供各類(lèi)報表查詢(xún)（營(yíng)業(yè) 出納 個(gè)人存取款 流水明細清分清算 結算 車(chē)隊營(yíng)業(yè)終端營(yíng)業(yè)卡種類(lèi)營(yíng)業(yè)統計 等） 支持用戶(hù)在線(xiàn)下載 打印 生成WOED EXCEL PowerPoint等多種報表導出方式。

　　總體功能方案

　　為了提高系統的兼容及擴充，方便與第三方系統對接，城市公交一卡通系統分為五大部分：一卡通管理中心平臺，公交應用管理中心平臺，一卡通清分結算中心，數據處理結算中心和前置服務(wù)器數據采集部分。