沈 忱，趙 穎，李 健

（1 中國鐵道科學研究院集團有限公司電子計算技術研究所 經(jīng)濟師，北京100081；2 中國鐵道科學研究院集團有限公司電子計算技術研究所 高級工程師，北京100081；3 中國鐵道科學研究院集團有限公司中國鐵路網(wǎng)絡有限公司 正高級工程師，北京100081）

0 引言

中國人民銀行法定數(shù)字貨幣 （以下簡稱數(shù)幣）建設是一項重要的國家戰(zhàn)略工程，有利于維護人民銀行貨幣發(fā)行權， 建立數(shù)字貨幣支付流通體系，推動人民幣國際化發(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)試驗任務，指定工農(nóng)中建四大國有商業(yè)銀行、移動聯(lián)通電信三大通訊運營商、財付通和螞蟻金服兩大支付機構共同參與項目研發(fā)。 數(shù)幣是與紙幣和硬幣完全等價，具有價值特征和無限法償性的可控匿名支付工具。 數(shù)幣對標M0，具有可控匿名、不可重復花費、不可偽造、可追蹤、安全便捷等特點。

目前，中國人民銀行已經(jīng)牽頭開展數(shù)幣的試點工作，鼓勵各家銀行在自愿的前提下，進入交通、教育、 醫(yī)療等服務場景先行先試， 能夠快速地觸達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，具有豐富的鐵路場景資源，已開通了各銀行、銀聯(lián)、微信、支付寶等支付服務[2]，這些支付服務還都是基于傳統(tǒng)的銀行賬戶完成的支付處理。 緊跟國家金融創(chuàng)新步伐，研究基于鐵路12306 客運互聯(lián)網(wǎng)售票場景的數(shù)幣支付實現(xiàn)方案，探索數(shù)幣在鐵路場景支付中的試點應用，提升鐵路研發(fā)和創(chuàng)新能力是一項具有前瞻性、創(chuàng)新性、緊迫性的工作，同時也是鐵路響應國家戰(zhàn)略的鮮明體現(xiàn)，從而更好地踐行國家普惠金融政策，促進客運服務質(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

隨著科學信息技術的蓬勃發(fā)展，私人部門在數(shù)字貨幣領域不斷創(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、密碼學等技術，通過“挖礦”方式產(chǎn)生的，不屬于任何人或組織的去中心化運行的私人貨幣。 比特幣的應用實現(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，政府難以進行宏觀調(diào)控，還會滋生私人部門惡意投機炒作等行為，導致經(jīng)濟的不穩(wěn)定。

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

2019 年6 月18 日， 美國Facebook 公司的Libra 協(xié)會發(fā)布白皮書， 宣布將啟動全球最大數(shù)字貨幣項目“天秤幣”（Libra）。 天秤幣設定的幣值是以一籃子貨幣為支撐的穩(wěn)定幣，但這一計劃遭到多國監(jiān)管部門的強烈反對。 2020 年4 月16 日，Libra 協(xié)會發(fā)布新版白皮書，引入單貨幣穩(wěn)定幣，天秤幣設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強烈反對，這也意味著天秤幣如果要發(fā)行，還有很長的一段路要走。

1.1.2 主要經(jīng)濟體央行數(shù)字貨幣的發(fā)展

隨著數(shù)字人民幣研發(fā)和試點工作的不斷推進和深入，其研發(fā)理念也日益受到國際社會的廣泛關注。 多數(shù)央行認同并積極回應了數(shù)字人民幣提出的目標和愿景，研發(fā)央行數(shù)字貨幣的必要性已經(jīng)形成國際共識。

歐央行指出，其研發(fā)數(shù)字歐元的目的是在數(shù)字經(jīng)濟時代保證央行數(shù)字貨幣的可得性和可用性，應對現(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，建立一個持續(xù)競爭、不斷創(chuàng)新、交易數(shù)據(jù)完整性得到保障的支付市場，確保在現(xiàn)有支付系統(tǒng)出現(xiàn)問題時不那么脆弱。 美聯(lián)儲也在最新發(fā)表的文章里提到，央行數(shù)字貨幣將擴大公眾獲取中央銀行安全貨幣的渠道，特別是能夠解決當前跨境支付領域的痛點，以支持數(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 及七國央行的研究報告指出，央行數(shù)字貨幣將促進金融普惠，解決某些群體面臨的數(shù)字鴻溝挑戰(zhàn)。 即便是在美國，促進金融普惠也是美聯(lián)儲的高度優(yōu)先事項，而央行數(shù)字貨幣將減少普惠的常見障礙，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)務的載體，是鐵路客貨業(yè)務系統(tǒng)與銀行系統(tǒng)間的中間交易平臺。 經(jīng)過近些年的建設，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，占整個客運進款的比重大幅增加，促進了客運運輸質(zhì)量的提高[3]。

經(jīng)過多年建設， 鐵路電子支付系統(tǒng)已具備支付模式的創(chuàng)新性及支付技術的先進性， 但是隨著業(yè)務的高速發(fā)展支付也出現(xiàn)了一些問題：（1）鐵路電子支付產(chǎn)品還不夠豐富，旅客對支付產(chǎn)品的需求多樣，在旅客購票方面，不僅需要線上支付，還需要移動二維碼支付，不僅需要購票支付，還需要與吃、住、購、行、游相關的支付。 （2）鐵路電子支付系統(tǒng)功能需要進一步完善， 隨著支付平臺處理能力的提升和接入業(yè)務的多樣化發(fā)展， 歷史數(shù)據(jù)積累速度超出了系統(tǒng)最初設計。 對賬、資金核算、報表匯總統(tǒng)計等核心管理業(yè)務處理速度較慢，影響相關業(yè)務處理效率。迫切需要運用新技術、新方法，優(yōu)化鐵路電子支付系統(tǒng)架構，完善系統(tǒng)功能，提高交易和對賬效率。 （3）鐵路電子支付服務質(zhì)量有待進一步提高。 鐵路電子支付鏈條長、環(huán)節(jié)多，需要運輸業(yè)務部門、電子支付部門及支付機構聯(lián)勞協(xié)作共同參與退款全過程。 隨著電子支付數(shù)量和比例的提升，當遇網(wǎng)絡中斷、系統(tǒng)故障、運輸組織調(diào)整或其他不可抗力時， 可能造成旅客重復支付、支付后未出票、多扣退票費、銀行退款失敗等問題，影響鐵路電子支付服務質(zhì)量。引入數(shù)字人民幣支付方式可有力改善以上問題。

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， 在支付頁面選擇“數(shù)字人民幣”支付，由業(yè)務系統(tǒng)通過鐵路電子支付平臺將支付請求發(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)完成密碼驗證并確認支付，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） 客戶通過業(yè)務系統(tǒng)進行支付時，由鐵路電子支付平臺將支付請求發(fā)送至互聯(lián)互通平臺。

2） 互聯(lián)互通平臺將支付請求發(fā)送至鐵路開立的對公錢包運營機構（收款方）進行校驗,并將結果返回至鐵路系統(tǒng)。

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

4） 數(shù)字人民幣APP 后臺將支付請求發(fā)送至客戶個人錢包開立的運營機構（付款方）。

5） 付款方運營機構將支付請求發(fā)送至互聯(lián)互通平臺。

6） 央行互聯(lián)互通平臺將支付交易發(fā)送至收款運營機構，收款運營機構將結果返回至互聯(lián)互通平臺。

7） 互聯(lián)互通平臺通知客戶的付款方運營機構，后者將支付結果再通知至數(shù)字人民幣APP 后臺。

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

2.2 支付方式二：子錢包推送支付

客戶在數(shù)字人民幣APP 開通推送鐵路12306 子錢包后，可在12306APP 免密無跳轉(zhuǎn)支付。 客戶購票支付時，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， 可免密（根據(jù)業(yè)務可設置是否免密）支付，在鐵路12306 APP 中通過鐵路電子支付平臺后臺發(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） 旅客購票支付時， 選擇數(shù)字人民幣方式支付，如果已開通鐵路12306 子錢包推送方式，由鐵路12306 通過鐵路電子支付平臺系統(tǒng)將標記化支付請求后臺發(fā)送至互聯(lián)互通平臺。

2） 互聯(lián)互通平臺將支付請求發(fā)送至付款旅客的運營機構（付款方個人錢包）。

3） 運營機構（付款方個人錢包）將支付結果反饋至互聯(lián)互通平臺。

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

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)購票業(yè)務需進行支付時，在支付頁面選擇“數(shù)字人民幣”支付，由鐵路電子支付平臺根據(jù)支付信息向互聯(lián)互通平臺獲取二維碼信息并將付款二維碼展示在頁面，客戶通過“數(shù)字人民幣”APP 掃描網(wǎng)站展示的二維碼進行支付。

信息交互流程描述如下：

1） 客戶通過業(yè)務系統(tǒng)進行支付時，由鐵路電子支付平臺將支付請求發(fā)送至互聯(lián)互通平臺。

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

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

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

3 技術實現(xiàn)研究

3.1 系統(tǒng)總體架構

鐵路電子支付平臺依托運營機構和央行互聯(lián)互通平臺提供數(shù)幣收單、運營支持，面向鐵路客、貨運及其他業(yè)務系統(tǒng)提供數(shù)幣統(tǒng)一接入和運營支持。參見圖4。

圖4 系統(tǒng)總體架構示意圖

數(shù)幣運營平臺根據(jù)業(yè)務系統(tǒng)場景，提供個人錢包、對公錢包的開立、資金兌入兌出、資金劃撥、商戶信息管理等錢包管理和運營支持。

數(shù)幣支付系統(tǒng)通過收單支付系統(tǒng)面向各業(yè)務系統(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交易系統(tǒng)進行升級改造。

鐵路電子支付平臺根據(jù)收入系統(tǒng)要求提供相關數(shù)幣對賬、結算、收入數(shù)據(jù)上報等支持。

鐵路電子支付平臺在數(shù)幣安全、 大數(shù)據(jù)分析、智能合約基礎支撐、運行監(jiān)控方面提供統(tǒng)一基礎服務支撐[4]。

3.2 建立現(xiàn)有業(yè)務賬戶與數(shù)幣錢包賬戶的映射

結合鐵路12306 網(wǎng)站、12306APP 實現(xiàn)現(xiàn)有賬戶與旅客個人數(shù)幣錢包的映射，數(shù)幣錢包開立時所需信息與現(xiàn)有12306 賬戶信息的共享和校驗。

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)幣錢包的購票業(yè)務的智能合約支付，基于候補購票場景可根據(jù)數(shù)幣加載智能合約方式進行改造。

3） 團體購票業(yè)務增加基于付款方采用對公錢包轉(zhuǎn)賬方式的收款流程應用改造。

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率模式應用到鐵路客運場景中可大大降低手續(xù)費成本?，F(xiàn)階段鐵路客運電子支付每年需向中國銀聯(lián)支付的手續(xù)費為全年總交易金額（付款減去退款） 的0.225%，2021 年全年手續(xù)費預估金額為5200 萬元。

4.2 提高鐵路企業(yè)資金周轉(zhuǎn)效率

從結算最終性的角度看，數(shù)字人民幣與銀行賬戶松耦合，基于數(shù)字人民幣錢包進行資金轉(zhuǎn)移，依托加密技術實現(xiàn)交易信息即價值， 進而實現(xiàn)“支付即結算”。 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算環(huán)節(jié)，提升資金周轉(zhuǎn)效率。 未來實現(xiàn)數(shù)字人民幣的全量應用，可免去大量賬務管理工作，實現(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)字人民幣體系將進一步降低公眾獲得金融服務的門檻， 保持對廣泛群體和各類場景的法定貨幣供應。 沒有銀行賬戶的社會公眾可通過數(shù)字人民幣錢包享受基礎金融服務。鐵路路網(wǎng)覆蓋范圍廣，服務人群多， 數(shù)字人民幣的應用普及將有利于鐵路票務服務下沉鄉(xiāng)村， 在健全的風控機制下服務終端無賬戶人群，全面提升鐵路運輸服務覆蓋能力。

4.4 服務跨境支付場景

短期來華的境外居民可在不開立中國內(nèi)地銀行賬戶情況下開立數(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，將使我國鐵路運輸服務更便捷高效服務境外來華人士，便捷境外人士支付，提升鐵路運輸效力。

4.5 全面提升數(shù)據(jù)安全和隱私保護

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)范存儲在中央銀行，確?？蛻粜畔⒉槐环欠ú杉蛻谩?與傳統(tǒng)第三方支付渠道相比，交易數(shù)據(jù)更加安全，客戶隱私保護級別更高。 鐵路系統(tǒng)是我國重要國家基礎設施，其各類數(shù)據(jù)安全具有重要意義，與數(shù)字人民幣應用的有機結合將全面提升國家鐵路路網(wǎng)數(shù)據(jù)安全級別。

4.6 促進社會數(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景中并實現(xiàn)支付場景的數(shù)字化。 鐵路具有體量大、關聯(lián)場景豐富等特點，蘊含著大量數(shù)字資源。 通過挖掘并處理鐵路場景支付交易中的數(shù)據(jù)資源，可以釋放其中的數(shù)據(jù)紅利，實現(xiàn)鐵路產(chǎn)業(yè)鏈增值，助力我國社會數(shù)字化轉(zhuǎn)型。