联网收费.docx

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联网收费

目录

1IC卡管理3

1.1IC卡管理概述3

1.1.1IC卡卡箱的特点3

1.1.2IC卡卡箱的外型3

1.1.3IC卡卡箱结构4

1.1.4IC卡卡箱技术参数4

1.1.5操作过程5

1.2非接触IC卡的主要技术参数5

1.3IC卡的编码信息7

1.4卡片安全策略10

1.4.1IC卡应用安全机制10

1.4.2密钥卡10

1.4.3系统主密钥11

1.4.4密钥的生成和保存12

1.4.5用户卡14

1.5IC通行卡的流通15

1.5.1IC通行卡的初试化15

1.5.2各收费站IC通行卡保有量的设置15

1.5.3IC通行卡的流通16

1.6高速公路路网通行卡管理系统18

1.6.1IC卡类型18

1.6.2IC卡发行19

1.6.2.1通行卡发行系统19

1.6.2.2储值卡的售卡充值系统20

1.6.3储值卡（预留）21

1.6.4通行卡发行系统21

1.6.5售卡充值系统22

1.6.6发行系统特点23

1.6.7IC卡管理23

1.6.8IC卡管理系统组成结构24

1.6.9IC卡管理系统功能简介24

1.6.9.1收费站级IC卡管理系统24

1.6.9.2联网收费中心级IC卡管理系统25

2联网收费系统拆帐方案和联网收费系统的调试28

2.1收费中心帐务结算系统28

2.2路网通行费的计算28

2.3联网收费通行费的拆分29

2.4联网收费系统的调式37

2.4.1网络调式37

2.4.2费率及路由表的调式38

2.4.3车道收费流程的调式38

2.4.4通讯系统的调式38

1IC卡管理

1.1IC卡管理概述

在本系统中，IC卡的管理，主要是IC通行卡、IC身份卡、IC公务卡、IC预付卡的管理，从卡的入库到卡的初始化、发行、流通过程、挂失、解挂等。

对于IC通行卡，主要以卡箱为单位进行管理。

IC卡的卡箱，我们选用泛安公司的V8656R-s全自动IC卡收—发卡机。

1.1.1IC卡卡箱的特点

●设备全自动完成收发卡、读写卡、清点卡、装箱等动作。

●卡封闭式流通形成完整的卡管理体系。

在收卡操作完成后，所有读写后的卡均进入周转箱存储将周转箱直接装进发卡机即可完成卡的站内流通。

周转箱离开收/发卡机后即被关闭，任何收费员都不会接触卡本身。

可见所有IC卡已经纳入系统统一管理，完全解决了可能存在的作弊丢失等问题。

同时为系统软件提供了良好的硬件基础，确保卡管理、卡跟踪数据的准确性。

●设备直接完成卡的清点和整理工作量。

节约了大量的收费成本。

IC卡自动整齐地存放在周转箱中。

收/发卡机均可在面板上显示箱内卡数，并有换箱提示。

●极大提高卡的流通效率，降低了系统运营成本。

出口收到的IC卡不需经过任何清点整理过程即可在入口直接发放。

操作员可以根据流量情况在任何时候换箱而不必等到周转箱装满。

灵活简洁的流通使站内卡的保有量保持在很低的水平，系统中绝大多数卡一直处于流通状态。

因此系统运行对卡的需求量得以减少，运营成本大为降低。

1.1.2IC卡卡箱的外型

由铝合金材料一次成型，坚固轻巧耐用。

外形尺寸：

59*145*560mm。

周转箱容量：

500张（可按需要设计成600张容量）。

1.1.3IC卡卡箱结构

●全自动收/发卡机分为收卡机和发卡机两套设备，分别适用于高速公路出口车道发卡和入口车道发卡。

●收/发卡机包括卡传动机构、非接触IC卡读写器及天线、周转箱及其驱动机构、智能控制电路、卡数显示及机壳等部分。

●其内部配置的周转箱，用于卡的存储和出口到入口车道的周转。

收卡机能可靠整齐的将读写后的IC卡存入周转箱中。

发卡机能直接从周转箱中将卡发出。

●换箱不需移动走卡机构，保证机构的稳固和精度。

避免了换箱给走卡机构带来的故障。

●收/发卡机面板上设有液晶显示器以显示箱内实际卡数。

在收/发到剩余10%余量时将给出换箱提示。

●周转箱结构简单可靠，从发卡机取下后卡口靠机械互锁装置关闭。

外部没有锁，也不能取出箱内的卡。

保证了周转箱上机后总是开启卡口而离机后总是闭锁卡口。

周转箱与收发卡机无电气连接，适应车道工作环境。

1.1.4IC卡卡箱技术参数

⏹工作电压：

220VAC50HZ

⏹功率：

<100W

⏹外型尺寸：

360*360*854MM（收卡机V8656R）

360*360*854MM（发卡机V8656S）

⏹适用IC卡：

MIFAREI，86*54MM

⏹周转箱更换时间：

<30秒

⏹IC卡厚度范围：

0.16-1.00mm

⏹MTBF:

大于等于100，000小时

⏹MTTR：

<0.5小时

1.1.5操作过程

出口收卡

收费员将收到的IC卡插入收卡机卡口，收卡机自动读卡，并进入收卡机内的周转箱存储，卡数显示器加一。

入口发卡

收费员选择车型后确认，发卡机自动发出一张写入口信息的IC卡。

1.2非接触IC卡的主要技术参数

物理特性

●卡片尺寸：

85.6×54×0.76mm，符合ISO10536标准，卡片厚度可根据用户需求加厚。

●抗弯折和扭曲性能：

超过了ISO10536-1的测试标准。

●卡片表面：

光面/亚光面。

●电气特性：

符合ISO14443TYPEA

●读写距离：

0～100mm

●卡片封装材料采用耐高温材料及复合结构，减少了卡片温度效应：

●工作温度：

PET材质为-20℃～+90℃

储存温度：

PET材质为-20℃～+120℃

工作湿度：

10%～95%

●工作频率：

13.56MHZ。

●采用无源工作方式，能量、数据通过射频传递。

●芯片加工技术：

采用高速的CMOSEEPROM工艺，内置8KbitEEPROM。

●数据保存时间大于10年，可重复写操作次数大于10万次，读操作次数不限。

●通信速率为106Kbps，半双工方式，非接触IC卡在读写器天线范围内移动时能被读取和写入（手持IC卡快速掠过读写器时能正确读写）。

在通讯过程中通过以下机制来保证数据完整。

✧防冲突机制；

✧每块有16位CRC纠错；

✧每字节有奇偶校验位；

✧检查位数；

✧用编码方式来区分“1”、“0”或无信息；

✧信道监测（通过协议顺序和位流分析）。

●支持多卡操作

●防冲突机制：

同一时间内可处理多张卡，并且在处理卡片时可防止突发的读或写或读写中断现象；

●动态读写：

当对某张卡片进行处理时，其它卡可进入或离开射频区域；

●快速防冲突协议：

每增加一张卡对整个处理过程来说仅增加1ms。

●支持一卡多用的存储结构

●卡片存储介质为8K位EEPROM，共1KBYTES；

●存储空间为16个扇区，每个扇区为64BYTES；

●每个扇区有自己的独立密钥；

●用户可灵活地定义每一扇区的访问条件；

●每个扇区包括4块，块是最小的读写单位，每块包含16个字节；

●运算能力：

加和减。

安全性

●非接触IC卡与读写器之间的三重认证（ISO/IECDIS9798-4）；

●通讯过程中所有数据均加密以防止信号截取；

●每一扇区有相互独立的密码；

●每张卡片序列号（32位）全球唯一；

●传输密码保护；

●采用一卡一密的安全策略，每张卡具有独立的唯一的密钥。

典型处理时间

●识别一张非接触IC卡：

3ms（包括复位应答和防冲突）。

●读取一个数据块数据：

2.5ms（不包括认证过程）；

●5ms（包括认证过程）。

●写入一个块+控制读取时间：

12ms（不包括认证过程）；

●14ms（包括认证过程）。

●典型交易过程（应答处理时间）：

≤100ms（非接触IC卡的识别+6个块读取（768bit,2个区确认）+2个带备份管理块写入（256bit））

●实际的收费处理时间：

≤300ms

●卡片具有抗污染能力，分别浸泡在液面高度为2cm的汽油、柴油、润滑油、水的非金属容器中仍能正常操作。

●PET卡片在100℃热水中浸泡10分钟，冷却后不变形。

●非接触IC卡经覆膜处理，图案精美、色泽鲜艳；卡片外表可印刷业主确定的图案和文字符号，并确保在正常应用情况下，图案不明显褪色、不剥落，印刷式样可根据用户要求设计；卡面可根据用户需要进行个人化二次打印处理，如打印卡者的彩色照片、姓名以及卡片编码序号等可变信息。

1.3IC卡的编码信息

根据业主需求，记录的IC卡管理信息（编码信息）有但不局限于以下内容：

记录公务卡的编码信息有，但不局限于以下内容：

●业主编制的系列号（6位数）

●卡片种类（1位数）

●所属公司（2位数）

●公务车车型（1位数）

●公务车车牌号（10位数）

记录身份卡的编码信息有，但不局限于以下内容：

●业主编制的系列号（6位数）

●身份类别（1位数）

●所属公司（2位数）

●姓名（8位数）

●收费员工号（6位数）

●性别（1位数）

●所属站点（2位数）

●工作密码（4位数）

按照超标文件的要求，身份卡的编码及数量如下：

身份卡类别

编码范围

数量（张）

收费员

1000～7999

1000

收费站值班员

0001～0999

100

站班站长

8000～8999

100

维修员

9000～9999

100

通行卡中生产厂家编制的系列号（6位数）

业主编制的系列号（6位数）

其他通行管理用的信息

通行卡中记录的入口信息（编码信息）有，但不局限于以下内容：

●入口收费站代码（2位数）

●车道代码（2位数）

●日期－小时－分－秒

●年（2位数）

●月（2位数）

●日（2位数）

●小时（2位数）

●分（2位数）

●秒（2位数）

●收费员代码（5位数）

●车型（1位数）

●车情（1位数）—正常、公务、军警、紧急

●车道设备工作状态（1位数）

●检验控制（2位数）

通行卡中记录的出口信息有，但不局限于以下内容：

出口车道设备记录的信息：

●出口收费站代码：

（2位数）

●车道代码（2位数）

●日期-小时-分

●年（2位数）

●月（2位数）

●日（2位数）

●小时（2位数）

●分（2位数）

●秒（2位数）

●收费员代码（5位数）

●车型（1位数）

●车情（1位数）—正常、公务、军警、紧急

●付款方式（1位数）

●金额（4位数）

IC通行卡上明文印刷的信息，主要包括以下内容：

●高速公路/桥名称、图案、通行卡系列号（买方编制）、主管机关签章等；

●明文印刷的图案和信息美观、清晰，是预先在工厂印制在IC卡上，而非后来粘贴的，能保证使用中图案不被磨损。

1.4卡片安全策略

1.4.1IC卡应用安全机制

本系统使用的支付工具为MifareI非接触式IC卡。

在实际应用中，非储值卡中记录了整个收费系统的原始数据，这些数据直接关系到金额的收取和流动；储值卡中存放了司机交付的金额数值。

因此，以一卡一密的方式来加强系统的安全性，可以保证万一某张IC卡的密码被攻破后，破译者仍无法得出产生该张IC卡各数据区密码（KeyA和KeyB）的主密钥，因此，也就无法攻破系统的其它IC卡。

这样作的目的，一是保证了系统所有非接触卡的安全性，二是使非法造假者的造假、破译难度加大，使之因破译的开销远远大于非法获利而放弃对系统卡片的攻击。

使用一卡一密的安全机制，其安全的脆弱之处在于系统主密钥的生成、保存和使用等环节。

因此，我们采用接触式CPU卡来保存系统的主密钥。

从上面的介绍中可知，CPU卡在安全级别上要比Mifare1高出许多。

而且，我们在应用软件、读写设备等相关因素的设计中，充分利用了CPU卡的安全特性，有效地加强了主密钥在生成、保存和使用等各个环节的安全性，完全符合业主对系统安全性的要求。

1.4.2密钥卡

根据在系统中的作用，密钥卡可分为如下几种：

●主控密钥卡：

存放系统各主密钥，用于发行其它密钥卡（SAM卡）和用户卡。

由发行系统主管人员保管。

●主控工作卡：

与主控密钥卡配合使用，与主控密钥卡进行相互的加密认证后，使主控密钥卡达到使用权限；同时，也是进入IC卡发行系统的钥匙。

由IC卡发行系统的工作员保管。

●PSAM卡：

消费SAM卡，管理用户卡的主密钥，用于用户卡的消费操作（包括非储值卡、储值卡、优惠卡、公务卡等）。

由主控密钥卡和主控工作卡控制发行，保存系统充值主密钥和共享主密钥，不能发行其它SAM卡，不能用于对储值卡进行充值操作。

由高速公路各收费员保管，并记录了卡持有人的个人信息。

●ISAM卡：

充值SAM卡，管理储值用户卡的主密钥，用于储值卡的储值操作。

由主控密钥卡和主控工作卡控制发行，保存系统减值主密钥和共享主密钥，不能发行其它SAM卡，不能用于高速公路收费（减值）。

由高速公路各收费员保管，并记录了卡持有人的个人信息。

1.4.3系统主密钥

根据在应用中的作用，系统主密钥有如下几种类型：

●增值主密钥：

用于储值卡。

经过与储值卡的卡序列号加密运算后，得出每一张储值卡的增值应用密钥。

提交后获得对储值卡进行增值操作的权限。

●减值主密钥：

用于储值卡。

经过与储值卡的卡序列号加密运算后，得出每一张储值卡的减值应用密钥。

提交后获得对储值卡进行减值操作（消费）的权限。

●普通消费主密钥：

用于非储值卡。

经过与非储值卡的卡序列号加密运算后，得出每一张非储值卡的普通消费应用密钥。

提交后获得对非储值卡的消费记录数据区进行读写操作的权限。

根据实际应用的需要，还可对该密钥进行拆分组合，用于同一张IC卡的不同数据区，并通过定义不同数据块的访问条件来设置读写权限。

●共享主密钥：

用于储值卡和非储值卡两种类型的卡片。

经过与IC卡的卡序列号加密运算后，得出每一张IC卡的共享应用密钥。

该密钥用于保护一些储值卡和非储值卡共同具有的公共信息或其它信息，如卡类型、公司代码、路网号等。

1.4.4密钥的生成和保存

本系统采用安全级别最高的CPU卡作为存放系统主密钥的密钥卡。

系统主密钥由两个或两个以上的领导输入并通过一定的算法得出。

系统主密钥、密钥卡和用户卡的产生过程如下所示：

主控密钥卡和主控工作卡的发行过程

注：

MK1、MK2…分别为以上定义的增值主密钥、减值主密钥等。

PSAM卡的发行过程

ISAM卡的发行过程

与PSAM卡的发行过程类似。

用户卡（非接触卡）的发行过程

1.4.5用户卡

每一张用户卡的应用密钥都不一样，由本张卡的卡序列号和系统各主密钥经过一定的加密算法得到，并根据卡类型加以取舍。

同时根据实际应用的需要，还需对每一区的每一个数据块都定义独立的密码访问权限。

因此，用户卡由如下安全机制保护：

●卡与读写器之间在读写之前进行了三重加密认证。

●卡与读写器之间的数据全部进行加密以防止信号窃取。

●每一张卡具有全球唯一的序列号。

●每一张卡具有独立的、唯一的应用主密钥。

该密钥由系统各主密钥和卡序列号经过加密运算扩散后，并根据卡类型加以取舍得到。

●每一个有效数据块的访问条件根据应用的要求分别定义，保持独立。

1.5IC通行卡的流通

1.5.1IC通行卡的初试化

IC通行卡必须经过初始化后才能投入使用，为了便于对IC通行卡进行管理，我们设置了一种卡箱卡，卡箱卡记录周转箱的号码（对系统中所有的周转箱统一编号）、卡箱中的IC通行卡的数量、领取该卡箱的收费员的工号、卡箱所处的位置。

初始化时，每一个卡箱中事先放置一张卡箱卡，然后再把经过初始化后的IC通行卡放入卡箱中，出口的回收卡箱也同样放入一张卡箱卡。

在初始化的过程中，每一张IC通行卡都记录有卡箱号。

1.5.2各收费站IC通行卡保有量的设置

由于交通流的分布是一个有统计规律的分布，在经过试运行期后可以摸索到各收费站每天每班每车道的预测流量的最接近值，可使收费站票管员更为合理调配各车道的卡，使对卡的总体需求量减至最小。

如果每个收费站每天出/入口车辆不平衡，则需将多收的IC卡调拨到IC少的收费站。

采用自动卡箱方案，只需要清点“坏卡”，对于双向运行的路只需要日车流量的0.4～0.6倍。

卡的数量越大，各站的库存量也会越大，调配次数也就会越少。

下表为IC卡库存量的参考值，有效的数值确定可在经过试运行后，进一步了解各站的交通量后再进行最后的确定。

各站IC卡的保有量和上下限：

收费站

IC通行卡数量

最大上限

最大下限

公平站

2000

3000

1000

马田站

2000

3000

1000

永兴站

2000

3000

1000

五里牌站

2000

3000

1000

郴州站

4000

60000

1000

良田站

2000

3000

1000

宜章站

5000

7000

1000

小塘站

6000

8000

2000

合计

25000

1.5.3IC通行卡的流通

中心管理人员按照各收费站IC通行卡保有量的设置，以卡箱为单位给各收费站分配IC通行卡，并记录到系统中。

上班领用：

入口收费员上班时，到财务室领取上班物品时，财务人员从其领取的卡箱的最上面一张通行卡中读取该卡箱的卡箱号和通行卡的数量，并记录到系统中。

出口收费员上班领取物品时，财务人员从其领取的卡箱的最上面一张通行卡中读取该卡箱的卡箱号和通行卡的数量，并记录到系统中。

如果该卡箱是空的，那么卡箱中应有一张卡箱卡，财务人员从卡箱卡中读取卡箱号，并记录到系统中。

入口发卡过程：

●收费员把装有IC通行卡的周转箱装入发卡机内，当登录入口发卡系统成功时，系统首先从发卡箱内的第一张IC通行卡中读取卡箱号和卡箱中的通行卡数量，每发出一张通行卡发卡机上的卡数量减1，收费员终端上的发卡数量增加1。

●当某一张IC通行卡因为不明的故障而不能读写时，这张故障卡自动退出发卡机，卡发卡机上的卡数量减1，收费员终端上的已发卡数量不变，系统自动对下一张卡进行读写。

收费员保管好有故障的IC通行卡，交班时把它交给管理人员处理。

当出现故障卡时，系统自动记录卡号并记录到设备故障表中。

●当入口发到最后一张卡时，由于最后一张卡是卡箱卡，系统检测到是卡箱卡后，不对其进行写操作，而是提示收费员该卡箱内的IC通行卡已经发放完毕，要求更换通行卡的卡箱，而卡箱卡仍保留在卡箱中。

出口回收：

●上班时，收费员把IC通行卡的周转箱装入收卡机内，当登录入口收费系统成功时，系统首先从卡箱内的卡箱卡（或第一张IC通行卡）中读取卡箱号和卡箱中的通行卡数量，每收到一张通行卡收卡机上的卡数量加1，收费员终端上的收卡数量增加1。

系统自动对进入收卡箱内的IC通行卡写入卡箱号。

●当某一张IC通行卡因故障而不能读写时，由收费系统控制其不能放入收卡箱内，退出IC卡入口处，收费员可以从通行卡上的号码查询该卡的入口信息。

系统对故障卡记录其卡号，并写入设备故障表中。

●当收卡箱内装满500张IC通行卡时，系统提示收费员更换空的卡箱。

●交班时，把故障卡交给管理人员处理，并对上交的故障卡进行登记。

IC通行卡的调拨：

●在收费中心，有一个系统对IC通行卡进行动态监视，当发现某收费站的IC通行卡的保有量高于或低于临界数量时，发出报警。

●中心管理人员收到报警后，利用IC卡管理软件对IC卡进行调拨，首先对调出站和调入站发出调拨指令（包括数量、调出站、调入站、操作人员的工号等），收费站的管理人员收到中心下发的调拨指令后，方能对IC通行卡进行调拨。

●收费站收到中心下发的调拨指令后，收费站管理人员按照中心的指令进行调拨处理，登记调出IC通行卡的数量及调入站的名称。

●接受IC通行卡调入的收费站在IC通行卡送达后，对调入IC通行卡进行登记。

1.6高速公路路网通行卡管理系统

1.6.1IC卡类型

非接触IC卡

身份卡

记录职员的ID号、所属收费站、所属路段的IC卡。

通行卡

车辆通行用户卡。

该卡经联网收费分中心预置后分发到各收费站，车辆进入路网时在入口收费站领取通行卡，在路网出口收费站退还该卡。

储值卡（预留）

车辆通行用户卡。

卡上有电子钱包，用户须预先到业主指定的储值卡发行点购买并充值后方可使用。

预付卡

用户先购买一定金额的通行费，并存贮在卡上，用户每次通过出口车道时，从卡上扣除通行费，并把余额写入卡中。

公务卡

车辆通信用户卡。

该卡经联网收费分中心根据相关公路业主的授权预置后分发给特殊机构保管使用，持公务卡的车辆免收通行费。

接触式IC卡

●主控密钥卡：

存放系统各主密钥，用于发行其它密钥卡（SAM卡）和用户卡。

由发行系统主管人员保管。

●主控工作卡：

与主控密钥卡配合使用，与主控密钥卡进行相互的加密认证后，使主控密钥卡达到使用权限；同时，也是进入IC卡发行系统的钥匙。

由IC卡发行系统的工作员保管。

●PSAM卡：

消费SAM卡，管理用户卡的主密钥，用于用户卡的消费操作（包括非储值卡、储值卡、优惠卡、公务卡等）。

由主控密钥卡和主控工作卡控制发行，保存系统充值主密钥和共享主密钥，不能发行其它SAM卡，不能用于对储值卡进行充值操作。

由高速公路各收费员保管，并记录了卡持有人的个人信息。

●ISAM卡：

充值SAM卡，管理储值用户卡的主密钥，用于储值卡的储值操作。

由主控密钥卡和主控工作卡控制发行，保存系统减值主密钥和共享主密钥，不能发行其它SAM卡，不能用于高速公路收费（减值）。

由高速公路各收费员保管，并记录了卡持有人的个人信息。

本系统的所有非接触卡都经过统一的编号，并将号码印刷在卡面。

同时，在发行时，将该号码写入相应的数据块中。

这样，既可以直接看出卡号，又可以通过读写器读出卡号。

1.6.2IC卡发行

IC卡的发行可分为两步：

●IC卡初始化：

写入本系统的相关密码，规划好卡内的数据文件格式。

经过初始化后的IC卡，已经是本系统内部使用的卡片。

但因为尚未写入卡的特定信息，因此仍无法在实际应用中使用。

●IC卡个人化：

写入卡持有人的相关信息。

经过个人化后的IC卡，称为用户卡，可以在实际应用中使用。

由于通行卡（非储值卡）是在路网收费系统中循环、封闭使用的IC卡，不专属于某个人或某机构，因此在发行通行卡（非储值卡）时，省去了个人化的一步。

在进行通行卡初始化时，直接写入相关数据信息，就可以投入应用。

而由于储值卡、公务卡专属于某个人，因此在进行IC卡初始化后，仍须进行个人化，才能投入使用。

IC卡的初始化应该由联网收费中心统一进行（在收费中心未建立之前，可在收费分中心进行），以便于管理和分发。

公务卡可以在联网收费中心进行个人化，也可以由各路段的分中心进行个人化。

因此，IC卡的发行系统应包括如下子系统：

1.6.2.1通行卡发行系统

对系统中所有的非接触卡进行初始化发卡，并对身份卡、通行卡、预付卡、公务卡进行个人化发卡。

经过发行后，通行卡、公务卡可以直接启用。

1.6.2.2储值卡的售卡充值系统

对经过通行卡发行系统初始化发卡后的储值卡进行个人化及充值。

个人化时写入卡持有人的基本信息和帐户信息。

在经过往卡中充值后可在系统中使用。

系统中各种非接触卡片的生命周期如下：

通行卡（含免费卡、测试卡）

公务卡

1.6.3储值卡（预留）

储值卡

投放建行售卡网点

储值卡

通行卡发行系统初始化

白卡

司机卡

售卡充值系统充值