银联芯片卡在江西省高速公路ETC自助服务系统中的应用

何耀忠，陈钊正

（江西省高速公路联网管理中心，南昌　330003）

银联芯片卡在江西省高速公路ETC自助服务系统中的应用

何耀忠，陈钊正

（江西省高速公路联网管理中心，南昌330003）

目前江西省高速公路ETC自助服务系统每月充值已逾1亿元，极大地方便了车主的通行。然而近段时间以来，由于银联芯片卡与系统不兼容，导致充值增长停滞并经常导致用户因无法充值而影响通行。为此，针对芯片卡在ETC自助服务系统中的应用进行相应研究，并针对芯片卡在分布式网络下稳定性差、交易过长、使用习惯不一等缺点对系统架构进行改进和优化，以减少交易失败故障点，实现在交易量翻番的同时交易失败量下降20%的目标。

ETC；芯片卡；自助服务

江西省高速公路ETC自助服务系统是2014年初开始正式上线运行，充值数量和金额从每月不足100笔、金额不足30万元，到如今每月超过6万笔充值、金额逾1.8亿元，基本满足了用户“足不出高速”即可享受ETC信息化服务的需求，同时也极大地满足了节能减排的需求，方便了客货车通行，客货车无需往返于市区人工充值网点和高速公路之间，既节省了车主大量时间和金钱，也减少了车辆往返的燃油排放，较好地促进了ETC的推广和应用。

然而自从2015年1月开始，陆续有车主和用户投诉，反映以中国农业银行为主的62284开头的银行卡使用不稳定或无法使用。后经过多次排查和反复试验，发现现有系统在开发初始，由于芯片卡使用范围较小［1］，未对其进行较好地兼容，导致芯片卡在ETC自助服务系统中无法较好地兼容和使用。本文针对这一问题进行相应的研究、探索和测试。

1　现有ETC自助服务系统架构

银联体系要求所有银联卡的操作必须由银联控件完成，对于所有应用系统来说，银联扣款系统就是一整套黑盒操作［2］。如图1所示，只能针对银联扣款系统开放接口进行相关的应用开发及拓展，无法获取具体卡片操作信息，而银联体系中其针对磁条卡和芯片卡的操作与其在ETC自助服务系统中的操作具有较明显的差别［3-4］。为此，本文对此进行一系列研究和开发，以满足银联芯片卡在ETC自助服务系统中的应用要求。

图1　数据流水交互架构

相较于磁条卡，芯片卡整个交易流程要保持银联卡在银联读卡器里，这也是其与磁条银联组件之间最大的区别，这是因为银联交易结果需要与芯片进行交互校验，具体如下。

原有磁条卡银联组件：初始化→等卡→插卡→检测到卡→读卡→吐卡→开始加密→输入密码→取密码→交易。

现有芯片卡银联组件：初始化→等卡→插卡→检测到卡→读卡→开始加密→输入密码→取密码→交易→吐卡。

芯片卡相对于磁条卡而言，其应用最大的困难在于读卡时间长，交互信息多，且交易过慢，在分布式网络应用时容易由于网络问题导致交易失败，特别是银联控件扣款成功后赣通卡未写卡成功，导致需要后台对账后给用户重新写卡或退款，从而严重影响系统的应用体验，增加维护成本。

2　改进ETC自助服务系统研究

针对ETC自助服务系统添加芯片卡交易功能带来的不同和缺陷，本文在系统架构和应用架构方面对兼容芯片卡进行了改进和升级，构建了基于HTML5的自助服务前端系统，以弥补芯片卡带来的不足。

2.1架构改进

改变原有B/S架构，采用HTML5构建了类C/S架构。该架构摒弃了原有B/S架构瘦客户端模式，加重了客户端的功能和应用能力，且重新分配布置了系统资源，将系统初始化、验证、前端读卡器操作全部置于前端自助服务终端中，以减少前端与后端服务平台的交互信息量。改进后的ETC自助服务系统架构如图2所示。

图2　改进后的ETC自助服务系统架构

类C/S架构将资源文件和数据库分离，进一步加强了客户端的应用和服务能力。该架构将所有资源文件置于自助服务终端，构建Tomcat本地服务，但考虑到自助终端的业务特点，即数据的安全性和业务的实时性，系统运行必须采用联机模式（与银联业务主机和中心业务处理主机联机），故此系统数据仍然置于中心数据库。系统文件与数据分布示意如图3所示。

图3　系统文件与数据分布示意

自助服务终端和后台系统之间信息传输实行分级分类传输模式。实时性高的交易写卡信息优先使用带宽，而系统维护类数据则选在自助服务终端空闲时间进行传输和同步，且查询、界面、图片等信息尽量在自助服务终端本地完成。

2.2预充值流程

为减少芯片卡交易时间过长，导致银联卡扣款和赣通卡写卡无法协调一致的问题，ETC自助服务系统在充值过程中添加了预充值过程，并在交互中添加预充值报文，如图4所示。ETC自助服务系统采用发送报文的方式来保证预充值业务的实时性。自助服务终端每次进行预充值业务时都向客服系统发送请求报文，其根据客服系统返回的结果来判定是否允许进行预充值业务。预充值写卡完成后，由ETC自助服务系统通知客服系统业务处理完毕。请求报文格式、应答报文格式分别见表1、表2。

图4　预充值添加后流程

表1　预充值请求报文

通过预充值，将ETC自助服务系统在流程上的充值划分为银联卡扣款和赣通卡写卡2个过程，以保证银联卡和赣通卡操作分离且互不干扰，保证由于网络原因致使对一张卡片操作失败时不会影响对另一张卡片的操作。

此种分离可较大地降低由于无线网络不稳定，导致对一张卡的操作失败而影响另一张卡的操作使用，特别是针对用户银联卡扣款成功后赣通卡写卡失败的操作。发现写卡失败后，系统可及时根据预充值流水报文和标识，在最短时间内为用户重新办理写卡操作。

表2　预充值应答报文

3　试验内容

ETC自助服务系统针对芯片卡进行改进后，整个系统的交易流程发生了改变，同时系统内数据交互也进行了优化，故基于流程和交互的修改和优化，系统在用户使用角度和正常流转角度进行模拟交易流程的试验和测试。

由于在处理银联卡时其密码键盘和吞卡器控制权完全由银联控件接管控制，因此，为避免外部干扰，本次试验采用的策略是完全根据银联需求构建测试程序进行［5］，具体测试界面如图5所示。

图5　测试界面

试验时，采用如下模拟交易流程：初始化→插卡检测卡→读卡→开始加密→输入密码→取密码并关闭密码键盘→交易→弹卡。

试验前，用户首先申请在测试环境中加一张银联芯片卡，并设置密码为123456，用以作为本次试验的用户交易卡片。然后针对用户交易卡片，开展与用户干扰相关的测试。由于交易过程中可能出现用户干扰的主要有插卡（等待插卡）和输入密码2个环节，故本次试验重点测试密码键盘输入。

试验内容及结果如下：

1）按交易流程，一般会交易成功。

2）偶尔交易时会存在A0错误（需要重新签到）。

3）在某个时间段内一直出现Y8错误（通讯链路异常，请检查连接）。

4）含有芯片的银联卡读卡时间较长，约需要8 s。

5）银联读卡器等待银联卡时，会有灯光闪烁，插入银联卡后灯光一直亮，银联卡弹出后灯光关闭。

6）整个交易流程中需保持银联卡一直在银联读卡器内，这也是与磁条卡银联组件之间最大的区别，因为银联交易结果需要与芯片进行交互校验。

银联组件密码键盘输入时，除数字键返回0x2A外，其它键值均以明文返回，其对应关系见表3。

表3　密码键盘

4　测试及运行

ETC自助服务系统面向各类人群，因此，为应对各类错误输入和异常情况，进行了相关干扰异常测试，以满足用户需求，提高服务质量［6］。银联密码输入干扰测试内容见表4。

表4　银联密码输入干扰测试

由于ETC自助终端系统与银联系统共用一个密码键盘，而ETC自助服务系统使用密码键盘主要用于赣通卡相关服务的信息输入［7-8］，故对其也必须进行相关干扰异常测试，具体见表5。

自2015年7月局部试点到8月全面测试以来，ETC自助服务终端无论是数量上还是质量上均有较大幅度提升，特别是充值量呈现出井喷式的发展，具体见表6。

5　结论及展望

目前芯片卡在ETC自助服务系统中的应用不存在问题，且可以正式上线运行，故江西省高速公路ETC自助服务系统的系统和软件已得到全面更新，目前已满足用户需求，但依然存在少量小问题，具体如下：

1）偶尔交易时会存在A0错误（需要重新签到），会给用户的操作造成麻烦。

表5　ETC自助服务系统测试

表6　充值总数量及异常充值数量

2）在某个时间段内一直出现Y8错误（通讯链路异常，请检查连接），银联商务解释是其与测试环境的网络连接不稳定，稍后再测试就没有这个问题了。

3）含有芯片的银联卡读卡时间较长，约需要8 s，因为芯片卡处理内容较多且复杂。

4）如果用户在输入过程中按退格键，之前输入的密码会被全部清除，而不是一位一位地删除密码。

5）银联组件硬件资源释放的正确处理流程是：在是否使用银联组件硬件资源时，ETC自助服务系统可以进行自动判断，则上位机调用释放相关资源不会出错；而如果ETC自助服务系统在无法进行判断时，且ETC自助服务系统在处理流程中某个环节出错，则银联组件硬件资源释放会造成程序崩溃，因此，必须针对银联组件硬件资源的使用和释放，在自助服务终端上增加相应的判定逻辑模块去进行处理。

针对以上问题，ETC自助服务系统已在软件层面上予以保证和优化，尽量不影响用户体验和降低服务质量，后续研发工作将在保证服务质量的同时尽量简化相关服务流程。

［1］陈钊正，许俊，余绪金，等.江西省高速公路电子不停车收费自助服务系统［J］.中国交通信息化，2014 （12）：86-89.

［2］赵俊燕，陈丙勋.天津市电子收费清分结算系统建设与运营情况探讨［J］.公路交通科技，2011（12）：106-109.

［3］陈钊正.“互联网+”与高速公路应用结合探讨［J］.中国交通信息化，2015（7）：21-24.

［4］魏宏云，谢文斌，周卫峰，等.基于物联网的道路路面施工质量实时监控系统研究［J］.公路交通技术，2015 （1）：33-35.

［5］雷荣富，唐练.交通检测多特征量数据融合研究［J］.公路交通技术，2015（1）：45-47.

［6］王春，王鸣宇，吕傲冰，等.基于iOS的交通事故预警系统设计与开发［J］.公路交通技术，2015（1）：55-58.

［7］王勇，于文震.智能交通系统中动态路径诱导算法分析［J］.公路交通技术，2015（1）：76-79.

［8］王梅.ETC电子标签在线发行系统研究［J］.公路交通技术，2015（3）：34-36.

Application of Unionpay Chip Card in ETC Auto Service System on Express Ways of Jiangxi Province

HE Yaozhong，CHEN Zhaozheng

At present，the monthly recharge of ETC auto service system on express ways of Jiangxi Province is over CNY 100 million，this has facilitated drivers.However in recent days，due to incompatibility between Unionpay chip cards and the ETC system，the increment of recharge is slowing down，sometimes the traffic is influenced because the drivers are unable to recharge.For this，this paper studies application of chip cards in ETC auto service system，and modifies and optimizes the system frame considering bad stability，long transaction time and different using habits of chip cards under distributed network，to minimize transaction failures.The target is to double the transaction amount and lower the transaction failure rate by 20%.

ETC；chip card；auto service

1009-6477（2016）04-0139-06

U412.36+6

A

10.13607/j.cnki.gljt.2016.04.031

2016-02-19

何耀忠（1966-），男，江西省赣州市人，硕士，高工。