沈 忱，趙 穎，李 健

（1 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司電子計(jì)算技術(shù)研究所 經(jīng)濟(jì)師，北京100081；2 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司電子計(jì)算技術(shù)研究所 高級(jí)工程師，北京100081；3 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司中國(guó)鐵路網(wǎng)絡(luò)有限公司 正高級(jí)工程師，北京100081）

0 引言

中國(guó)人民銀行法定數(shù)字貨幣 （以下簡(jiǎn)稱數(shù)幣）建設(shè)是一項(xiàng)重要的國(guó)家戰(zhàn)略工程，有利于維護(hù)人民銀行貨幣發(fā)行權(quán)， 建立數(shù)字貨幣支付流通體系，推動(dòng)人民幣國(guó)際化發(fā)展， 提高零售支付的便捷性、安全性、可攜帶性和防偽水平[1]。2017 年12 月，人民銀行部署了數(shù)幣研發(fā)試驗(yàn)任務(wù)，指定工農(nóng)中建四大國(guó)有商業(yè)銀行、移動(dòng)聯(lián)通電信三大通訊運(yùn)營(yíng)商、財(cái)付通和螞蟻金服兩大支付機(jī)構(gòu)共同參與項(xiàng)目研發(fā)。 數(shù)幣是與紙幣和硬幣完全等價(jià)，具有價(jià)值特征和無(wú)限法償性的可控匿名支付工具。 數(shù)幣對(duì)標(biāo)M0，具有可控匿名、不可重復(fù)花費(fèi)、不可偽造、可追蹤、安全便捷等特點(diǎn)。

目前，中國(guó)人民銀行已經(jīng)牽頭開(kāi)展數(shù)幣的試點(diǎn)工作，鼓勵(lì)各家銀行在自愿的前提下，進(jìn)入交通、教育、 醫(yī)療等服務(wù)場(chǎng)景先行先試， 能夠快速地觸達(dá)C端用戶。 央行數(shù)幣注重替代現(xiàn)金，并且保持了現(xiàn)金的屬性以及主要特征， 滿足了便攜和匿名的需求，將是替代現(xiàn)鈔的最好工具。

鐵路12306 擁有8 億以上的超量用戶，具有豐富的鐵路場(chǎng)景資源，已開(kāi)通了各銀行、銀聯(lián)、微信、支付寶等支付服務(wù)[2]，這些支付服務(wù)還都是基于傳統(tǒng)的銀行賬戶完成的支付處理。 緊跟國(guó)家金融創(chuàng)新步伐，研究基于鐵路12306 客運(yùn)互聯(lián)網(wǎng)售票場(chǎng)景的數(shù)幣支付實(shí)現(xiàn)方案，探索數(shù)幣在鐵路場(chǎng)景支付中的試點(diǎn)應(yīng)用，提升鐵路研發(fā)和創(chuàng)新能力是一項(xiàng)具有前瞻性、創(chuàng)新性、緊迫性的工作，同時(shí)也是鐵路響應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略的鮮明體現(xiàn)，從而更好地踐行國(guó)家普惠金融政策，促進(jìn)客運(yùn)服務(wù)質(zhì)量的提高。

1 現(xiàn)狀及需求分析

1.1 現(xiàn)狀分析

1.1.1 私人數(shù)字貨幣的發(fā)展

隨著科學(xué)信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，私人部門在數(shù)字貨幣領(lǐng)域不斷創(chuàng)新，2008 年誕生的“比特幣”是世界上最早的私人數(shù)字貨幣。 比特幣是由中本聰發(fā)明，利用區(qū)塊鏈、密碼學(xué)等技術(shù)，通過(guò)“挖礦”方式產(chǎn)生的，不屬于任何人或組織的去中心化運(yùn)行的私人貨幣。 比特幣的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了支付的匿名性、安全性和便捷性，但由于比特幣是發(fā)行總量限定的去中心化貨幣，政府難以進(jìn)行宏觀調(diào)控，還會(huì)滋生私人部門惡意投機(jī)炒作等行為，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)的不穩(wěn)定。

2015 年，美國(guó)泰達(dá)公司發(fā)行了首個(gè)幣值穩(wěn)定的數(shù)字貨幣“泰達(dá)幣”（USDT）。 泰達(dá)幣與法定貨幣美元直接掛鉤，嚴(yán)格遵守與美元1∶1 的錨定關(guān)系。 泰達(dá)幣的發(fā)行解決了比特幣幣值不穩(wěn)定的缺陷，滿足了投資者對(duì)避險(xiǎn)資產(chǎn)的需求，但由于是絕對(duì)中心化的私人貨幣，不能完全取得投資者信任。

2019 年6 月18 日， 美國(guó)Facebook 公司的Libra 協(xié)會(huì)發(fā)布白皮書， 宣布將啟動(dòng)全球最大數(shù)字貨幣項(xiàng)目“天秤幣”（Libra）。 天秤幣設(shè)定的幣值是以一籃子貨幣為支撐的穩(wěn)定幣，但這一計(jì)劃遭到多國(guó)監(jiān)管部門的強(qiáng)烈反對(duì)。 2020 年4 月16 日，Libra 協(xié)會(huì)發(fā)布新版白皮書，引入單貨幣穩(wěn)定幣，天秤幣設(shè)定的幣值是與一籃子銀行存款和短期政府債券相掛鉤的穩(wěn)定幣。雖然在新版白皮書上Facebook 做了一些讓步，但還是遭到英美等國(guó)強(qiáng)烈反對(duì)，這也意味著天秤幣如果要發(fā)行，還有很長(zhǎng)的一段路要走。

1.1.2 主要經(jīng)濟(jì)體央行數(shù)字貨幣的發(fā)展

隨著數(shù)字人民幣研發(fā)和試點(diǎn)工作的不斷推進(jìn)和深入，其研發(fā)理念也日益受到國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。 多數(shù)央行認(rèn)同并積極回應(yīng)了數(shù)字人民幣提出的目標(biāo)和愿景，研發(fā)央行數(shù)字貨幣的必要性已經(jīng)形成國(guó)際共識(shí)。

歐央行指出，其研發(fā)數(shù)字歐元的目的是在數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代保證央行數(shù)字貨幣的可得性和可用性，應(yīng)對(duì)現(xiàn)金流通量下降、穩(wěn)定幣等挑戰(zhàn)。 瑞典央行也提到，其數(shù)字克朗將為普通公眾提供繼續(xù)獲得央行資金的渠道，建立一個(gè)持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)、不斷創(chuàng)新、交易數(shù)據(jù)完整性得到保障的支付市場(chǎng)，確保在現(xiàn)有支付系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)不那么脆弱。 美聯(lián)儲(chǔ)也在最新發(fā)表的文章里提到，央行數(shù)字貨幣將擴(kuò)大公眾獲取中央銀行安全貨幣的渠道，特別是能夠解決當(dāng)前跨境支付領(lǐng)域的痛點(diǎn)，以支持?jǐn)?shù)字貿(mào)易不斷發(fā)展。 此外，提升和改善普惠金融水平更是成為零售型央行數(shù)字貨幣的普遍訴求。BIS 及七國(guó)央行的研究報(bào)告指出，央行數(shù)字貨幣將促進(jìn)金融普惠，解決某些群體面臨的數(shù)字鴻溝挑戰(zhàn)。 即便是在美國(guó)，促進(jìn)金融普惠也是美聯(lián)儲(chǔ)的高度優(yōu)先事項(xiàng)，而央行數(shù)字貨幣將減少普惠的常見(jiàn)障礙，降低交易成本。

1.2 需求分析

鐵路電子支付系統(tǒng)作為鐵路電子支付業(yè)務(wù)的載體，是鐵路客貨業(yè)務(wù)系統(tǒng)與銀行系統(tǒng)間的中間交易平臺(tái)。 經(jīng)過(guò)近些年的建設(shè)，鐵路電子支付渠道和支付手段日趨多樣，合作伙伴不斷壯大，交易量和交易金額迅速提高，占整個(gè)客運(yùn)進(jìn)款的比重大幅增加，促進(jìn)了客運(yùn)運(yùn)輸質(zhì)量的提高[3]。

經(jīng)過(guò)多年建設(shè)， 鐵路電子支付系統(tǒng)已具備支付模式的創(chuàng)新性及支付技術(shù)的先進(jìn)性， 但是隨著業(yè)務(wù)的高速發(fā)展支付也出現(xiàn)了一些問(wèn)題：（1）鐵路電子支付產(chǎn)品還不夠豐富，旅客對(duì)支付產(chǎn)品的需求多樣，在旅客購(gòu)票方面，不僅需要線上支付，還需要移動(dòng)二維碼支付，不僅需要購(gòu)票支付，還需要與吃、住、購(gòu)、行、游相關(guān)的支付。 （2）鐵路電子支付系統(tǒng)功能需要進(jìn)一步完善， 隨著支付平臺(tái)處理能力的提升和接入業(yè)務(wù)的多樣化發(fā)展， 歷史數(shù)據(jù)積累速度超出了系統(tǒng)最初設(shè)計(jì)。 對(duì)賬、資金核算、報(bào)表匯總統(tǒng)計(jì)等核心管理業(yè)務(wù)處理速度較慢，影響相關(guān)業(yè)務(wù)處理效率。迫切需要運(yùn)用新技術(shù)、新方法，優(yōu)化鐵路電子支付系統(tǒng)架構(gòu)，完善系統(tǒng)功能，提高交易和對(duì)賬效率。 （3）鐵路電子支付服務(wù)質(zhì)量有待進(jìn)一步提高。 鐵路電子支付鏈條長(zhǎng)、環(huán)節(jié)多，需要運(yùn)輸業(yè)務(wù)部門、電子支付部門及支付機(jī)構(gòu)聯(lián)勞協(xié)作共同參與退款全過(guò)程。 隨著電子支付數(shù)量和比例的提升，當(dāng)遇網(wǎng)絡(luò)中斷、系統(tǒng)故障、運(yùn)輸組織調(diào)整或其他不可抗力時(shí)， 可能造成旅客重復(fù)支付、支付后未出票、多扣退票費(fèi)、銀行退款失敗等問(wèn)題，影響鐵路電子支付服務(wù)質(zhì)量。引入數(shù)字人民幣支付方式可有力改善以上問(wèn)題。

2 支付流程研究

2.1 支付方式一：APP 拉起付款

客戶在12306 APP 支付時(shí)， 在支付頁(yè)面選擇“數(shù)字人民幣”支付，由業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過(guò)鐵路電子支付平臺(tái)將支付請(qǐng)求發(fā)送至“數(shù)字人民幣”并拉起APP，客戶在 “數(shù)字人民幣”APP 內(nèi)完成密碼驗(yàn)證并確認(rèn)支付，支付流程如圖1 所示。

圖1 喚起數(shù)幣APP 支付方式示意圖

信息交互流程如圖2 所示。

圖2 喚起數(shù)幣APP 支付信息交互流程圖

1） 客戶通過(guò)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行支付時(shí)，由鐵路電子支付平臺(tái)將支付請(qǐng)求發(fā)送至互聯(lián)互通平臺(tái)。

2） 互聯(lián)互通平臺(tái)將支付請(qǐng)求發(fā)送至鐵路開(kāi)立的對(duì)公錢包運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)（收款方）進(jìn)行校驗(yàn),并將結(jié)果返回至鐵路系統(tǒng)。

3） 鐵路電子支付平臺(tái)拉起數(shù)字人民幣收銀臺(tái)，客戶輸密碼確認(rèn)進(jìn)行支付。

4） 數(shù)字人民幣APP 后臺(tái)將支付請(qǐng)求發(fā)送至客戶個(gè)人錢包開(kāi)立的運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)（付款方）。

5） 付款方運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)將支付請(qǐng)求發(fā)送至互聯(lián)互通平臺(tái)。

6） 央行互聯(lián)互通平臺(tái)將支付交易發(fā)送至收款運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)，收款運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)將結(jié)果返回至互聯(lián)互通平臺(tái)。

7） 互聯(lián)互通平臺(tái)通知客戶的付款方運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)，后者將支付結(jié)果再通知至數(shù)字人民幣APP 后臺(tái)。

8） 數(shù)字人民幣APP 再將支付結(jié)果通知至鐵路電子支付平臺(tái)， 鐵路業(yè)務(wù)系統(tǒng)收到支付結(jié)果后，完成業(yè)務(wù)辦理。

2.2 支付方式二：子錢包推送支付

客戶在數(shù)字人民幣APP 開(kāi)通推送鐵路12306 子錢包后，可在12306APP 免密無(wú)跳轉(zhuǎn)支付。 客戶購(gòu)票支付時(shí)，選擇“數(shù)字人民幣”支付，支付金額小于等于客戶子錢包單筆限額時(shí)， 可免密（根據(jù)業(yè)務(wù)可設(shè)置是否免密）支付，在鐵路12306 APP 中通過(guò)鐵路電子支付平臺(tái)后臺(tái)發(fā)起數(shù)字人民幣APP 扣款，完成支付。

信息交互流程如圖3 所示。

圖3 子錢包推送支付信息交互流程圖

1） 旅客購(gòu)票支付時(shí)， 選擇數(shù)字人民幣方式支付，如果已開(kāi)通鐵路12306 子錢包推送方式，由鐵路12306 通過(guò)鐵路電子支付平臺(tái)系統(tǒng)將標(biāo)記化支付請(qǐng)求后臺(tái)發(fā)送至互聯(lián)互通平臺(tái)。

2） 互聯(lián)互通平臺(tái)將支付請(qǐng)求發(fā)送至付款旅客的運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)（付款方個(gè)人錢包）。

3） 運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)（付款方個(gè)人錢包）將支付結(jié)果反饋至互聯(lián)互通平臺(tái)。

4） 互聯(lián)互通平臺(tái)將支付結(jié)果通知至鐵路電子支付平臺(tái)，鐵路12306 收到支付結(jié)果后，完成購(gòu)票。

2.3 支付方式三：PC 端數(shù)幣支付

客戶在PC 端辦理互聯(lián)網(wǎng)購(gòu)票業(yè)務(wù)需進(jìn)行支付時(shí)，在支付頁(yè)面選擇“數(shù)字人民幣”支付，由鐵路電子支付平臺(tái)根據(jù)支付信息向互聯(lián)互通平臺(tái)獲取二維碼信息并將付款二維碼展示在頁(yè)面，客戶通過(guò)“數(shù)字人民幣”APP 掃描網(wǎng)站展示的二維碼進(jìn)行支付。

信息交互流程描述如下：

1） 客戶通過(guò)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行支付時(shí)，由鐵路電子支付平臺(tái)將支付請(qǐng)求發(fā)送至互聯(lián)互通平臺(tái)。

2） 互聯(lián)互通平臺(tái)生成付款二維碼信息,并將結(jié)果返回至鐵路電子支付平臺(tái)。

3） 鐵路電子支付平臺(tái)在頁(yè)面展示付款二維碼，客戶用數(shù)字人民幣APP 掃碼進(jìn)行支付。

4） 互聯(lián)互通平臺(tái)將支付結(jié)果通知至鐵路電子支付平臺(tái)，鐵路業(yè)務(wù)系統(tǒng)收到支付結(jié)果后，完成業(yè)務(wù)辦理。

3 技術(shù)實(shí)現(xiàn)研究

3.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

鐵路電子支付平臺(tái)依托運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)和央行互聯(lián)互通平臺(tái)提供數(shù)幣收單、運(yùn)營(yíng)支持，面向鐵路客、貨運(yùn)及其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供數(shù)幣統(tǒng)一接入和運(yùn)營(yíng)支持。參見(jiàn)圖4。

圖4 系統(tǒng)總體架構(gòu)示意圖

數(shù)幣運(yùn)營(yíng)平臺(tái)根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)場(chǎng)景，提供個(gè)人錢包、對(duì)公錢包的開(kāi)立、資金兌入兌出、資金劃撥、商戶信息管理等錢包管理和運(yùn)營(yíng)支持。

數(shù)幣支付系統(tǒng)通過(guò)收單支付系統(tǒng)面向各業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供基于線上、線下的數(shù)幣收單接入，收單支付系統(tǒng)可基于現(xiàn)有鐵路電子支付平臺(tái)交易系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。

鐵路電子支付平臺(tái)根據(jù)收入系統(tǒng)要求提供相關(guān)數(shù)幣對(duì)賬、結(jié)算、收入數(shù)據(jù)上報(bào)等支持。

鐵路電子支付平臺(tái)在數(shù)幣安全、 大數(shù)據(jù)分析、智能合約基礎(chǔ)支撐、運(yùn)行監(jiān)控方面提供統(tǒng)一基礎(chǔ)服務(wù)支撐[4]。

3.2 建立現(xiàn)有業(yè)務(wù)賬戶與數(shù)幣錢包賬戶的映射

結(jié)合鐵路12306 網(wǎng)站、12306APP 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有賬戶與旅客個(gè)人數(shù)幣錢包的映射，數(shù)幣錢包開(kāi)立時(shí)所需信息與現(xiàn)有12306 賬戶信息的共享和校驗(yàn)。

3.3 線上支付接口改造

1） 增加基于數(shù)幣錢包的免密賬戶支付。

2） 增加基于數(shù)幣錢包的購(gòu)票業(yè)務(wù)的智能合約支付，基于候補(bǔ)購(gòu)票場(chǎng)景可根據(jù)數(shù)幣加載智能合約方式進(jìn)行改造。

3） 團(tuán)體購(gòu)票業(yè)務(wù)增加基于付款方采用對(duì)公錢包轉(zhuǎn)賬方式的收款流程應(yīng)用改造。

4） 跨境支付采用數(shù)幣收款。

4 效益分析

4.1 降低鐵路支付成本

相較于傳統(tǒng)的支付方式，數(shù)字人民幣兌出兌回的零費(fèi)率模式應(yīng)用到鐵路客運(yùn)場(chǎng)景中可大大降低手續(xù)費(fèi)成本?，F(xiàn)階段鐵路客運(yùn)電子支付每年需向中國(guó)銀聯(lián)支付的手續(xù)費(fèi)為全年總交易金額（付款減去退款） 的0.225%，2021 年全年手續(xù)費(fèi)預(yù)估金額為5200 萬(wàn)元。

4.2 提高鐵路企業(yè)資金周轉(zhuǎn)效率

從結(jié)算最終性的角度看，數(shù)字人民幣與銀行賬戶松耦合，基于數(shù)字人民幣錢包進(jìn)行資金轉(zhuǎn)移，依托加密技術(shù)實(shí)現(xiàn)交易信息即價(jià)值， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“支付即結(jié)算”。 與現(xiàn)有電子支付工具相比， 使用數(shù)字人民幣交易，可以減少資金在途清結(jié)算環(huán)節(jié)，提升資金周轉(zhuǎn)效率。 未來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字人民幣的全量應(yīng)用，可免去大量賬務(wù)管理工作，實(shí)現(xiàn)資金流和信息流的雙流合一。

4.3 滿足普惠金融覆蓋

數(shù)字人民幣體系將進(jìn)一步降低公眾獲得金融服務(wù)的門檻， 保持對(duì)廣泛群體和各類場(chǎng)景的法定貨幣供應(yīng)。 沒(méi)有銀行賬戶的社會(huì)公眾可通過(guò)數(shù)字人民幣錢包享受基礎(chǔ)金融服務(wù)。鐵路路網(wǎng)覆蓋范圍廣，服務(wù)人群多， 數(shù)字人民幣的應(yīng)用普及將有利于鐵路票務(wù)服務(wù)下沉鄉(xiāng)村， 在健全的風(fēng)控機(jī)制下服務(wù)終端無(wú)賬戶人群，全面提升鐵路運(yùn)輸服務(wù)覆蓋能力。

4.4 服務(wù)跨境支付場(chǎng)景

短期來(lái)華的境外居民可在不開(kāi)立中國(guó)內(nèi)地銀行賬戶情況下開(kāi)立數(shù)字人民幣錢包，滿足在華日常支付需求。 數(shù)字人民幣引入，將使我國(guó)鐵路運(yùn)輸服務(wù)更便捷高效服務(wù)境外來(lái)華人士，便捷境外人士支付，提升鐵路運(yùn)輸效力。

4.5 全面提升數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)

數(shù)字人民幣具有可控匿名特征，其支付交易等數(shù)據(jù)均規(guī)范存儲(chǔ)在中央銀行，確?？蛻粜畔⒉槐环欠ú杉蛻?yīng)用。 與傳統(tǒng)第三方支付渠道相比，交易數(shù)據(jù)更加安全，客戶隱私保護(hù)級(jí)別更高。 鐵路系統(tǒng)是我國(guó)重要國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施，其各類數(shù)據(jù)安全具有重要意義，與數(shù)字人民幣應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合將全面提升國(guó)家鐵路路網(wǎng)數(shù)據(jù)安全級(jí)別。

4.6 促進(jìn)社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

數(shù)字人民幣憑借其貨幣性及數(shù)字性，可以存在于所有支付場(chǎng)景中并實(shí)現(xiàn)支付場(chǎng)景的數(shù)字化。 鐵路具有體量大、關(guān)聯(lián)場(chǎng)景豐富等特點(diǎn)，蘊(yùn)含著大量數(shù)字資源。 通過(guò)挖掘并處理鐵路場(chǎng)景支付交易中的數(shù)據(jù)資源，可以釋放其中的數(shù)據(jù)紅利，實(shí)現(xiàn)鐵路產(chǎn)業(yè)鏈增值，助力我國(guó)社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。