上海公共交通一卡通系统的建设与发展

　　一、引言

　　目前公共交通日平均流量达680多万人次。随着计算机网络技术和智能卡技术的不断发展，为了方便广大市民的出行，提高城市公共交通的服务水平和管理水平，上海市于1999年提出了实施“公共交通一卡通”系统工程的设想。上海公共交通一卡通系统的目标是用三年左右的时间，实现公交、地铁、轮渡、轻轨和出租五大公共交通行业的一卡通用，并建成统一的发卡系统和中央清算系统及相关的计算机网络系统，实现“一卡在手，路路通行”。

　　本文将结合上海公共交通一卡通系统三年多以来建设和运营的实践，介绍公共交通一卡通系统的设计思路、业务流程和运营管理，并简单介绍上海公共交通卡的现状与发展。

　　二、系统的技术实现

　　1、系统的总体架构

　　上海城市公共交通一卡通系统以中央清算系统为中心，连接公交、地铁、轮渡、轻轨、出租等分系统形成了一个覆盖全市的基于卡业务的计算机网络系统。因而在整个系统的设计结构中，必须条理分明地分成为五个层面，以适应复杂的管理要求。

　　第一层为中央清算系统；

　　第二层为公交、地铁、轮渡、轻轨、出租的分系统结算中心或营运公司结算中心；

　　第三层为各分系统的基层站点（数据采集点）应用系统；

　　第四层为所有的POS机具（IC卡读写机具）；

　　第五层为消费媒体，即公共交通非接触式IC卡。

　　2、系统的基本设计指标

　　根据上海市公共交通的现状和未来几年的发展预测，贯彻“实用、可靠、先进、经济”的方针，以应用为导向，推进管理上台阶，按照急用先上，分步到位的原则进行建设；从实际情况出发，以发展需求为依据，总体规划，分步实施，确保系统高度集成、总体优化、安全可靠、稳步推进。在系统进行总体设计时确定的系统基本技术指标为：

　　1)系统容量：中央清算系统在三年后应至少可以存储500万个卡片帐户，每天的交易量为500万笔，五年后可以扩展到1000万个卡片帐户，每天的交易数量达到600万笔；每笔交易的数据长度为200字节；

　　2)处理能力：中央清算系统可以在5小时内完成500万笔交易的清算，并可扩充到600万笔的交易处理能力；

　　3)IC卡的相关指标：

　　典型交易时间：完成一次典型的IC卡消费交易的时间小于300毫秒；

　　使用距离：正常情况下，在距离天线0---80mm的范围内可以正常进行交易；

　　使用寿命：IC卡的写/擦周期不小于10万次，数据保存时间不小于10年；

　　3、主要功能介绍

　　1)发卡中心

　　发卡中心负责卡片的初始化，包括创建卡片文件结构，更新卡片密钥，加载初始数据等。上海城市交通一卡通系统的发卡中心设在上海东方交通卡股份公司内，由多台先进的自动发卡设备组成。发卡系统的基本功能模块如图一所示：

　　IC卡发行设备是高度自动化的专用设备，通过PC机（发卡工作站）发送指令控制其动作，首先将卡片从进卡装置送入发卡机内，并停留在天线区域内，然后对卡片进行读写；读写完成后将卡片送至凹字打印模块，将卡片的编号打印在卡片表面，打印成功后卡片将被送至正常出卡装置；如果在发卡过程中发生错误，则卡片将被送至废卡盒，通过程序即可自动完成正常卡片和坏卡的自动分检。发卡过程中所有的密钥都将通过安全模块进行运算，保证发卡过程中的密钥安全。使用自动发卡设备大大降低了发卡的工作量，减少了人为造成发卡错误的可能性，发卡速度快而且成功率非常高，目前整个发卡中心每天可以完成数万张卡的初始化工作，完全可以满足上海的发卡需求量。

　　由于发卡系统将对卡片的密钥进行更新，因此对发卡中心的安全监管是非常重要的。上海一卡通系统的发卡中心采用先进的门禁管理系统和实时监视系统，最大程度地保证了发卡中心的安全。

　　2)清算中心和结算中心

　　清算中心是对整个系统的交易数据进行清分的管理中心。由于上海城市交通一卡通系统是一个跨行业、多应用的系统，交易发生在不同的营运公司，统一的中央清算中心必须对所有的交易数据进行清分处理，将运营收益结算到对应的营运公司。清算中心还负责维护所有的卡片帐户，从一张卡片完成初始化开始，即在中央清算系统中建立了一个独立的帐户，此后这张卡片的所有交易数据都将被记录和跟踪。清算中心是整个系统的大脑，其处理能力和处理效率将直接决定了整个系统的最终规模。

　　结算中心是联系清算中心和各营运点的纽带。结算中心负责对收到的交易数据进行处理，并转发到清算中心进行清算，同时结算中心从清算中心下载系统运行参数并将参数传送到各营运点。结算中心本身还负责统计分析收到的所有交易记录，并产生对应行业的交易报表。结算中心是行业管理所必须的，许多行业运行参数（如车费表等）是在结算中心产生并下发到各营运点的。使用结算中心和清算中心两级中心的设计是符合上海公共交通运营特点的，这种设计保证了行业管理部门可以及时的获得各种行业运营信息，提供行业运营的数据报表和分析报表，充分发挥行业管理部门在整个系统运营中的管理功能，同时大大降低了清算中心的通信压力，提高了通信的可靠性和效率。

　　3)交易数据采集和转发

　　交易数据的采集和转发的实时性和准确性是整个系统正常运营的基本保证。针对上海公共交通卡系统跨行业应用的特点，各行业的交易数据的采集方式也多种多样，既需要保证数据的可靠性，又要符合行业的运行特点。例如公交行业是采用易于携带的红外采集装置或大容量的IC卡进行采集，一般每天采集一次，然后通过站点采集机利用PSTN发送到公交结算中心；地铁、轻轨则是通过车站计算机采集车站内所有设备的交易数据，通常交易发生后5分钟以内交易数据即可传送到车站计算机，并定时通过地铁内的专用通信线路传送到地铁结算中心；轮渡站点的各种设备连接成局域网，并接入站点计算机，可以实现交易数据的实时传送到站点计算机，并由站点计算机定时通过ISDN传送到轮渡结算中心；出租行业也是使用IC卡进行数据采集，当达到一定交易笔数后必须进行数据采集，并到附近的数据采集点将IC卡内的交易数据导入采集点的计算机。

　　4)充值售卡点

　　充值售卡点负责销售（启用）交通卡和对交通卡进行充值.充值点在进行交易前必须首先鉴别操作员身份，并向清算中心签到，鉴别充值点的身份和权限，然后才能进行正常的交易。并根据中央清算中心的授权，定时向中央清算中心发送交易数据，交易过程中的安全控制和密钥运算同样通过安全模块来完成，安全模块的使用必须通过了操作员身份认证后才能进行。充值点设备的基本功能模块如图二所示：

　　此外，在上海交通卡系统中，还通过与银行的合作，开通了信用卡（借记卡）自动转帐系统，持有信用卡（借记卡）的用户可以通过自助式设备将信用卡（借记卡）帐户中的资金转存到交通卡中，整个过程只需要1分钟左右，使用非常方便。