公共交通领域解决方案 --北清科技

公共交通领域解决方案

众所周知，城市公交系统是一个城市的窗口，其工作的质量与效率会直接影响到人民群众的日常生活和工作。

利用现代计算机和通讯技术，实现公交IC卡收费系统能显著提高企业的现代化管理水平，为公交运营管理提供科学准确的数字信

息，获得明显的社会和经济效益，同时也为城市一卡通打下基础。

一、一个好的公交系统应具有的功能：

1、制卡制卡功能专门用于对卡片进行初始化，卡片在正式投入使用前必须经过初始化

初始化的工作就是对卡片内的空间按照规定的格式进行划分，然后将领导输入的密钥按照一定的算法进

行变换写入卡内，从而使这张卡片能够在公交系统中使用。卡中信息初始化应遵循如下原则

a、卡的密钥安全体系以DES(源于美国国家标准Data Encryption Standard)算法为基础，以数据密钥加解密的标准

算法和人民银行的PBOC标准为依据，设计卡的安全体系。

b、卡的各文件的密钥必须设计为一卡一密；一扇区一密，以防止整个应用系统的安全体系被攻破。

c、卡的各个文件的密钥和密钥的算法存放保密安全模块(SAM卡)中，密钥和密钥的算法是无法从安全模块中被读出

。系统的安全性是以算法和SAM卡的安全为基础的。

d、系统各级密钥不会被内部操作人员截获或外部人员破译，确保非本系统卡片不可能流入系统。可采取多人掌管不

同的主控卡，以防止密钥的泄漏。

考虑到城市一卡通的应用，对卡片内的空间应进行合理的规划，以满足不同行业的需要；

2、售卡充值售卡充值按工作方式分为脱机与联机两种，脱机售卡充值点从形式上又分为基于PC机的售卡充值程

序和基于一体化售卡充值机的售卡充值点。其共同的功能主要是：操作员的安全认证；各种乘客卡的乘客信息登记、

卡的有效性检测、售卡、充值、收取押金和打印票据、年检、结算票据打印及通讯功能。

联机售卡充值点除具有脱机售卡充值点的基本功能外，还具有乘客消费记录查询、退卡、换卡、挂失、解禁和年

检等功能。由于售卡、充值、年检是一项繁重的工作，并且现金难于管理。因此，利用银行分布点多、网络设备齐全

、资金管理方便的有利条件，可以缓解公交工作的压力，节省人力。同时也给银行带来好处。

3、退卡、换卡、挂失、解禁由于这四个功能的操作涉及的操作比较复杂，必须应用后台的数据库进行协同工作

，进行相关信息的查询、分析。脱离了数据库的环境，将无法查询到该卡售卡、充值、消费的情况，无法分析该卡的

工作状态。

由于公交乘车消费是在脱机上完成的，消费数据的采集是非实时的，因此，在进行退卡、换卡时，应充分考虑到消

费数据在数据库中不完整的情况。合理延长退卡、换卡时间。

4、卡片的再利用由于乘客退卡，造成大量卡片的积压，造成资源的浪费。在后台系统的清算和数据库的设计中

，应考虑卡片的再利用的情况，提高卡片的可重复利用性。系统也应充分考虑卡片再利用后造成的发卡量的变化，对

卡清算的有效性的判断。

5、数据采集与处理数据采集与处理主要任务是由采集员使用红外采集机采集、回收车载机中消费数据并通过多

路采集器将数据分类记入数据库并上载到总公司数据中心。数据采集功能包括：

* 操作员安全认证；

* 初始化红外采集机操作员信息和任务；

* 车载机内数据下载到红外采集机；

* 自动完成车载机的采集员工作记录

* 车载机时钟校正

* 止付黑名单下载

* 补采集任务下载

* 对车载机进行票价及票种的设置

* 专用POS机对车载机内程序进行升级

* 远程通讯

数据处理功能包括

* 对采集上来的数据进行分析，将各种消费数据、司机上下班记录、各种设置数据进行分离

* 然后将分离后的数据导入中心数据库，完成数据回收的工作。

* 对交易数据文件进行备份保存，

6、中心清算清算的主要目的是进行乘客卡的合法性检查，每天均要进行清算。将每张乘客卡的售卡充值信息、

乘客消费信息和乘客消费的最新余额进行动态平衡计算。发现不平衡的卡，并根据不平衡卡的类型进行分别处理，从

而每天获得每张卡的状态。根据平衡的状态设置车载机的黑名单。防止非法卡的使用，降低非法卡使用造成公交的损

失。清算需要充分考虑由于脱机售卡数据、充值数据未上传；消费数据未上传；乘客退卡后旧的消费数据的上传；卡

片再利用后旧的消费数据的上传；售卡充值数据和消费数据重复上传等不确定因素对系统的影响，使清算安全、准确

的运行。

7、乘客卡营运数据划拨乘客卡营运数据划拨主要完成根据各种数据统计结果向财务系统提供所需的各种报表、

单据，完成收费资金的入帐、转帐等工作；负责公司、银行、后台管理中心之间的结算数据的核对以及各核算成员间

的收入结算、分帐、转帐等工作。

8、中心管理中心管理负责统一管理系统中所有用户和系统资源的属性、权限和安全认证，确定每个工作员的工

作权限并发放相应的操作员卡，对丢失或取消的操作员卡进行禁用以保证每项操作的合法性；将清算中不平衡的卡片

经确认后列入黑名单与乘客挂失卡名单一同生成止付名单自动分发到各数据回收子系统中，动态监督系统中所有运行

卡片的收支平衡状态，以保证系统中每张乘客卡的消费合法性；设置和监督售卡充值子系统、数据回收子系统和财务

子系统的系统参数和运行状态，统一管理系统中所有卡片、车载机、红外采集机及其他系统资源，以保证所有系统资

源的运行完整性。对外提供快速灵活的查询功能和标准的数据输出接口。

9、综合信息查询一个好的数据分析系统可以帮助领导进行决策分析，为公司的运营提供及时、准确的数据。降

低决策风险，提高工作的效率。

统计信息应包括：

l 分公司营运量统计

l 线路营运量统计

l 车辆营运量统计

l 司机营运量统计

10、车辆营运路签

二、一个好的公交系统应具有的品质：

1、精确实时清算功能利用实时清算功能确保系统内流通的每张消费卡运行合法性。在管理中心每天汇总所有售

卡/充值数据和乘车交易数据的基础上，将系统内每一张卡的总充值情况和总消费情况及卡内余额进行收入、支出的

动态平衡计算，动态地检测每张卡的使用状态。一旦某张卡的收支不平衡，立即会被清算系统发现并及时告警采取措

施，直至打入黑名单停止这张乘客卡的使用。实时清算功能还能帮助管理者实时了解数据回收系统的运转状况。

2、强大的大数据量处理能力公交是一个小金额消费，大数据量采集的系统。随着公交业务的发展和发卡量的增

大，运营数据会越来越多，以中型的城市为例，IC卡有效消费数据将在100万条左右/天。这就对后台系统提出了更高

的要求。大数据量的清算、采集、处理、分析、划拨、以及报表的生成需要高性能的硬件和高性能的数据库的支持。

同时，考虑到城市一卡通的发展，也要求硬件设备的超前性。采用小型机和大型数据库将是未来发展的需要。

3、完备的防止非法卡能力根据对公交运营的实际情况分析，有效的处理和控制系统中各种不同的非法卡，并自

动产生黑名单。这些非法卡的类型包括：乘客主动挂失生成的止付名单；管理中心清算生成黑名单；各种丢失控制卡

和非法操作员卡产生的黑名单。后台管理系统将这三类黑名单每天下发到售卡充值点和车载机中。当遇到其中任何一

种卡进行消费或操作时，车载机就会发出警告，同样地，充值时售卡充值系统或其他设备也会发出警告。

4、灵活可变的多级管理模式一个具备多级管理能力的公交IC收费系统，同时也是一个极易扩充的通卡系统。系

统应具备支持金字塔结构的多行业、多领域的一卡通管理系统的能力。一卡通管理中心是整个金字塔的塔尖，二层是

行业层，例如公交、出租、轮渡、索道等不同行业，三层是行业分公司层，允许设置同行业若干个不同的分公司，例

如公交一公司、公交二公司等，以此类推。处于最底层的则是IC卡消费机具和IC卡。

5、符合准金融系统的环境设置和安全标准公交乘车IC卡系统是一个准金融系统，因此要求它必须具备较高的安

全性。从系统角度看安全性主要涉及乘客卡密钥发布和认证安全性、售卡充值和消费过程中数据唯一性和完整性，后

台数据处理和储存及传输等过程的安全性和操作人员的权限控制。综合运用数据加密和校验，分布式数据库，自动日

志记录等技术手段，在系统密钥生成过程、卡片初始化和售卡过程，充值过程操作的完整性控制，车载机消费交易和

数据存储过程，充值和消费数据回收中通讯传输过程，后台系统原始交易数据储存和处理过程以及对所有操作人员的

权限控制等环节中分别采用不同方法确保系统的安全性。

6、性能优良的机具设备数据是公交乘车IC卡系统的根本，因此数据必须保证完整。车载收费机应选用金融系统

安全CPU并采用了特殊技术（严格的数据加密和校验功能），对车载收费机中的消费数据进行严格保护，充分保证在

车载收费机受损的情况下车载收费机内数据的完整和不丢失。车载收费机在电源部分应充分考虑到在公交车起步、停

车、打不着火的情况下也能够正常刷卡工作。

7、先进的全过程非接触式操作采用射频技术和红外传输技术，实现了从售卡充值到乘车消费以及数据采集和信

息设置全过程的非接触式操作，充分考虑外界恶劣环境对公交行业的特殊影响以及管理困难的问题。采用智能型高速

红外采集设备和智能型红外信息设置设备，实现了系统的高可靠性和先进性，解决数据传输的效率和准确性问题，同

时还应严格控制操作员的权限，杜绝跨机构的非法数据采集和信息设置行为。在信息设置、数据采集之后在车载收费

机中需留有操作记录。这种操作前认证、操作后做记录的运作方式完全可以保证公交IC卡收费系统安全准确地运行。

8、模块化设计系统的整体设计应基于现代软件三层结构设计思想，综合应用分布式数据库技术，COM组件技术

和BS结构等先进的计算机系统开发技术，并支持UNIX，WINDOWS NT两种操作系统，ORACLE，SQL两种数据库，支持数

据库服务器和应用服务器分离的配置方案。为系统未来的发展提供扩展的可能。整个的基本层次结构如下：应用系统

层：根据实际用户需要，对各模块进行组装实现各子系统功能模块层：提供独立的可实现特定完整功能的应用程序模

块硬件应用层提供功能硬件访问服务商业规则层提供透明应用访问接口，硬件访问层提供对硬件操作控件数据访问

层提供对数据源访问接口，硬件层提供系统功能的硬件数据层提供系统信息的存储，模块层功能在于把系统中的相

对独立的功能以单独的应用方式实现，同时提供界面的功能。主要由登录、操作卡和乘客卡初始化、发放、售卡、退

卡、充值、换卡、挂失、支付名单的产生、下载、消费数据入库、下载、清算、划拨、黑名单的产生、下载、设置和

基本信息的录入、运营信息的检索和分析等模块组成。应用层由硬件应用层和商业规则层组成，目的在于根据系统

硬件设计和商业规则的要求，规范设备和数据的操作功能，给模块层提供一个透明的任务访问接口，使模块层不再关

心具体功能的如何实现。主要由操作卡/乘客卡的初始化控件、密码验证控件、乘客卡的售卡控件、充值数据读写控

件、补采集名单设置控件、手持数据采集机黑名单设置和时钟校正控件、红外采集机的补采集信息设置控件、系统登

录验证接口、日志接口、工作人员信息管理接口、售卡、充值、挂失和退卡接口、补采集名单产生接口、系统基本信

息录入和访问接口、清算接口、划拨接口、黑名单产生接口等组成。访问层主要由硬件访问层和数据访问层组成，其

主要任务在于屏蔽数据存储格式和数据物理分布的不同，提供基本的设备和数据访问控件。主要由CPU卡/非接触卡访

问控件、机具访问控件、红外采集机访问控件、数据访问引擎、数据定向引擎等组成。