城市軌道交通云建設探討

何 霖 姚世峰

城市軌道交通云建設探討

何 霖 姚世峰

(廣州地鐵集團有限公司廣州510335)

大規模的城市軌道交通(以下簡稱“城軌交通”)建設、運營及管理需要信息化手段支撐，但傳統的企業信息化建設模式周期長、投資大、涉及系統多、集成和實施難度高。云計算技術的出現以及逐漸成熟的應用模式，使得建設符合城軌交通行業管理需要的云服務成為可能;同時可解決由于城軌交通企業各自建設信息系統導致的資源分散、難以共享，形成信息孤島和資源浪費等問題;可快速提升行業信息化普及水平，降低整體建設成本。通過分析城軌交通信息化的現狀，探討城軌交通云建設的必要性，提出在行業內采取合作與合資2種建設模式，搭建IaaS(基礎設施即服務)、PaaS(平臺即服務)、SaaS(軟件即服務)3個層次的城軌交通云服務，以及分階段實現的云建設思路，為城軌行業在云計算時代加速信息化發展提供借鑒和參考。

城市軌道交通;企業信息化;云計算;云建設

城市軌道交通(以下簡稱“城軌交通”)行業經過了100多年的發展，已進入信息化時代。對于城軌交通企業而言，信息化建設已經不再只是一個可選項，而是維系企業正常生產經營活動的必要生產管理工具和基礎設施。國內城軌交通企業的信息化程度發展不一，主要與企業發展、城軌交通建設規模和信息化重視程度等相關，整體發展情況大致可分為以下幾類［1］:

1)已進入網絡化運營的企業。企業已具備較大的線網運營規模，信息化組織與管理體系比較成熟，信息化已覆蓋并支持企業大部分業務和管理的需要，信息化架構整合情況較好，開始進入數據分析等高階應用，信息化價值不斷得到體現。

2)已進入多條線路運營的企業。企業已運營一定里程的線路規模，企業業務重心在向提升運營能力的方向發展，企業信息化主要集中在工程建設和設備維修等主要業務，有一定的覆蓋面，但在深度和廣度上還需進一步擴展。

3)正在投入城軌交通建設或準備建設的企業。企業組建成立不久，還處于以工程建設為業務重點的階段，信息化應用主要體現在郵件、辦公自動化、網站等簡單應用。

1 城軌交通企業信息化建設存在的問題

在傳統模式下，企業信息化建設一般遵循“信息化規劃—項目建設—系統維護和升級改造”的路徑，各企業通過制定五年信息化發展戰略規劃，根據規劃的要求按年度開展信息化建設。這種模式在過往被驗證是有效的，通過信息化規劃有效地協調了企業需求、資源和技術之間的關系，采用分步實施的方式逐步開展信息化的建設。廣州地鐵經過3個五年規劃期(自2001

年開始)，建成了45個核心應用系統，企業信息化覆蓋率達到了70%(截至2015年6月)［2］。但在該模式下也存在一系列的問題。

1.1 信息化建設實施周期長，集成難度大

在傳統模式下企業從信息化規劃啟動，到一期項目建成投入使用，往往需要1年甚至更長的時間。在項目建設過程中，還需面臨大量異構系統的集成風險和實施風險。如實施不當，輕則增加成本，延長進程;重則導致企業信息化項目實施失敗。此外，企業的信息化戰略規劃藍圖一般是按照5年的時間來設計，規劃期內企業內外部環境和信息技術都在不斷變化和發展，企業信息化規劃面臨重大的挑戰。

1.2 信息化投資大，資源利用率不高

國內各地城軌交通企業的業務內容和管理模式具有高度相似的特點，信息化需求也基本相同。如工程管理系統、設備維護維修系統、合同管理系統等，相當于各自建設一套功能基本一致的業務系統，而硬件采購往往也以預估的峰值性能配置，造成絕大部分時間硬件資源浪費;OA/合同/ERP等，8小時下班后幾乎無人訪問，但服務器、網絡等均需要保持開機狀態，而維修管理系統則是夜間訪問量大，但白天也需正常開機，資源利用率僅為10%～20%。

1.3 信息化運維難度大、成本高

在傳統的企業信息化建設模式下，系統建成后隨之而來的就是大量的基礎設施與應用系統的維護需求，需配置的日常運維人員遠遠超過建設期配置人員，且運維效果和質量難以保證。

2 城軌交通云建設的必要性

云計算(cloud computing)從20世紀90年代末出現以來，其所帶來的超大規模、高可用性、通用性、可擴展性、按需服務等特點，對信息技術本身和應用方式產生深刻的影響，經過10多年的發展已日益趨向成熟。在工信部啟動的“十三五”綱要中，已將云計算列為重點發展的戰略性產業［3］，云計算在我國進入了快速發展和應用的階段，也為城軌交通企業信息化帶來了新的建設思路。城軌交通可集行業之力，搭建服務城軌交通行業的專業云計算服務平臺，以解決行業內在信息化建設過程中普遍存在的問題。

2.1 降低企業獲得信息化服務的成本通過建設基于高可用云計算技術的基礎設施(機房、服務器、核心網絡、存儲、災備等)，可為各企業提供開通即用的基礎設施服務(即IaaS)，在“云”端隱藏大量的服務器、存儲和網絡管理的技術細節，各企業可根據實際需要動態購買或租用所需要的資源與服務，只需要極少量的管理工作就可以設定和分配所需的設備資源，同時還可降低IT運維的工作壓力和人員配置，

從而節約人力資源成本和管理成本。

2.2 加速行業信息化水平的提高

城軌交通云可從行業成熟的企業管理經驗和業務知識中，提煉出工程建設從單線到多線、大規模線網運營各個發展階段的需求與業務規則，開發為行業通用軟件云服務(SaaS)，根據企業不同發展階段的需求，采用自定義策略進行調整形成特性服務，用戶可在成熟企業的運作經驗上，迅速獲得符合自身需求的信息化服務。

2.3 應對業務管理向上下游產業和社會延伸的挑戰

城軌交通企業由于業務的需要，信息化服務的對象還需擴展到施工單位、供應商等外部合作單位。傳統的信息系統向上下游企業的延伸，面臨數據泄密、外部單位眾多，數據量大，突發訪問量規模無法預估，容易造成系統宕機等問題。云計算平臺可采取數據切片技術、高級加密技術，有效規避數據泄密風險，同時提供多線寬帶通道、彈性資源調度，以解決外部單位訪問不同網絡環境的訪問體驗差異、不可預測的突發訪問壓力等問題，實現內、外部單位基于同一平臺的協作與管控。

2.4 有效收集利用行業數據資源

城市軌道已成為各大城市公共交通的主要承載力量，并與公交汽車、出租汽車、城際快線等多元化交通構成完整的城市公共交通體系，各地的閘機客流、機車運行、能源消耗、商業經營、監控視頻等大量數據處于孤立分散狀態［4］。城軌交通云可集聚各地運營信息庫，利用分布式數據管理技術，通過軟件有效黏合網絡上眾多獨立的存儲節點，在不增加新設備的情況下建造一臺虛擬的超級存儲，構建大數據平臺［5］，解決海量信息的存儲、分析和利用問題，為各城軌交通企業安全、高效的運營服務提供重要的數據支撐。

2.5 實現綠色節能，創造良好社會效益

云計算還對提高資源利用率和降低能耗起到關鍵性作用。云計算平臺可通過圖形化的管理界面實時觀察到整個系統或單個服務，或其他設備閑置和過去的開/關情況、資源消耗情況、負載狀態、溫度以及能源消耗情況，采取資源的實時遷移機制來動態調整系統負載和資源使用率，設備資源利用率可由20%的平均值提升到70%～80%，節約50%的電能消耗［6-7］，達到綠色節能效果。

3 城軌交通云建設的設想

根據對行業信息化建設現狀及對云計算技術的思考，筆者從建設模式、建設內容、建設步驟3個方面提出城軌交通云建設的總體設想。

3.1 城軌交通云建設模式

城軌交通云作為向行業提供專業化服務的公共平臺，需要行業內的多方參與。可采取2種模式實現，即合作模式和合資模式。

3.1.1 合作模式

由行業內具有豐富的業務管理和IT建設經驗的一家企業直接負責云平臺的投資、建設和運維，其他企業與承建公司簽署戰略合作協議，出資參與云平臺的建設投資，并以優惠價格、優惠條件使用云產品或服務作為投資回報;或其他企業與承建方簽署戰略采購協議，承諾以約定價格、約定條件采購承建方的相應云服務和云產品。在該模式下，合作方基本不承擔投資風險，但合作方對云平臺的建設和產品研發的介入較少，云產品的適用性無法得到很好的保證。

3.1.2 合資模式

由行業內各企業作為股東出資成立合資公司，按持股比例承擔建設資金并分享云平臺收益，股東為云平臺和云產品研發提供各自企業的行業經驗、技術和數據支持。合資公司作為實體負責投資建設云平臺和運維服務。在該模式下，可有效整合各股東的行業經驗、技術等優勢，各股東還可分享云平臺知識成果與收益。

3.2 城軌交通云建設內容

城軌交通云包括IaaS(基礎設施即服務)、PaaS(平臺即服務)、SaaS(軟件即服務)3個層次的服務，其整體架構如圖1所示。

圖1 城軌交通云整體架構

3.2.1 IaaS層服務

IaaS層實現對服務器、存儲資源進行云化，形成海量資源池，通過互聯網向行業內外提供基礎資源，包括云計算和云存儲2方面的服務。

3.2.2 PaaS層服務

PaaS層包括了集成中間件和應用中間件2部分功能，重點是形成中間件資源池和應用托管容器，實現可管理、調度的計算資源和計算單元。集成中間件包括了數據集成和應用集成等多方面的內容，數據集成包括了ETL(數據抽取、轉換和加載)，ODI(oracle的數據集成類工具)等，應用集成重點是ESB(企業服務總線)，實現企業業務服務的集成和統一的服務目錄的提供。

PaaS層可提供公共服務組件和行業服務組件服務。公共服務組件包括身份認證、查詢、搜索、工作流引擎等服務;行業服務組件包括城軌交通沿線信息發布、換乘信息、站點信息等專有資源的提供，向城軌交通上下游企業二次開發提供接口服務。

3.2.3 SaaS層服務

SaaS層主要是通過行業化研發形成應用云服務，為城軌交通企業在工程項目全生命周期管理、設備運維管理創新、票務管理、運營安全監控、機車和機電設備的質量及壽命全過程維修維護跟蹤、檢修成本全面控制等領域提供服務［8］。

3.3 城軌交通云建設思路

城軌交通云建設需要有一個逐步發展的過程，需通過始創階段、規模化階段和品牌化階段3個階段來不斷完善，如圖2所示。

圖2 城軌交通云發展階段示意

3.3.1 第1階段(2年)

該階段主要組建云平臺研發與運營團隊，采購部署相應軟硬件基礎設施，形成云計算資源池，并云化改造部分成熟行業應用系統以及通用應用系統(如協同辦公、合同管理等應用系統)［9］;同時，大力研發業界急需的工程項目管理云，為行業內客戶提供基本的云計算資源和急需的應用軟件服務。

3.3.2 第2階段(3年)

在前期基礎架構搭建完成之后，如市場前景明朗，可加大投資力度，建設南北數據中心(華南、華北)各1萬m2規模(120個機柜)，開發城軌交通行業標準化軟件以及全行業領域的云化軟件產品，形成城軌交通行業的四大領域標準化業務云產品(工程建設云、運營管理云、資源經營云、資產管理云)，同時建立面向整個城軌交通行業的電子商務平臺，并向行業上下游企業擴展，如施工、監理、設備制造企業內部管理所需的云產品［10-11］。

3.3.3 第3階段(持續)

該階段為繼續優化完善應用系統體系及IT基礎架構，大力提升客戶服務水平和客戶自助服務能力，在行業內和外部行業進行市場化拓展，形成具有強大品牌輻射力的行業專業化云計算服務平臺。

4 結語

本文分析歸納了國內城軌交通企業信息化現狀以及存在的問題，對行業引入云計算模式的必要性、建設模式、內容和思路提出了初步的總體設想。論述了以云計算作為行業信息化發展的主要技術方向和趨勢，具備現實的可行性以及較高的管理、經濟和社會效益。

［1］何霖.城市軌道交通運營管理［M］.北京:中國勞動社會保障出版社，2015:1-10.

［2］何霖.城市軌道交通運營籌備與組織［M］.2版.北京:中國勞動社會保障出版社，2013.

［3］工業和信息化部電信研究院.云計算白皮書［R］.北京，2014.

［4］中國城市軌道交通協會.城市軌道交通2014年度統計分析報告［R］.北京，2015.

［5］徐玉萍，覃功，張正.城市軌道交通調查大數據應用研究［J］.鐵道運輸與經濟，2015，37(4):78-81.

［6］中國電子學會云計算專家委員會.云計算技術發展報告［M］.北京:科學出版社，2011:43-64.

［7］竇蒙.云計算在企業信息建設和商務智能領域的應用［J］.程序員，2009(5):102-103.

［8］趙丹陽.SaaS模式在中小型企業信息化管理中的應用研究［D］.上海:上海工程技術大學，2015.

［9］章瑞.云計算服務的定價策略研究［D］.上海:東華大學，2014.

［10］羅斌.對軌道交通企業信息化之路的探索［J］，科技與企業.2014(5):56-57.

［11］王宇.淺析城市軌道交通行業中的信息化建設［J］.鐵道勘測與設計，2012(3):63-66.

(編輯:曹雪明)

Research on Cloud Construction of Urban Rail Transit

He Lin Yao Shifeng
(Guangzhou Metro Group Co.，Ltd.，Guangzhou 510335)

The traditionalway of applying information technology to business operation takes a long time and greater costs and involvesmany sub-systems in an urban rail transit enterprise.At the same time，it is difficult to be integrated and implemented.The emergenceof cloud computing technology and itsgraduallymature applicationmake it possible for the construction of urban rail transit industrymanagement based on cloud services.Cloud services can greatly improve the operation performance of urban rail transitand reduce the overall costs.In addition，it can also solve problems such as scattered resources，information isolated island，resourceswaste，which all arise from the IT system of traditional urban rail transit businesses.This paper analyzes the current situation of using of information technology by urban rail transit businesses，discusses the necessity of cloud construction for urban rail transportation，and puts forward two constructionmodes，including co-operation and co-investment，three levels of cloud service including IaaS(Infrastructure as a service)，PaaS(platform as a service)and SaaS(software as a service)，and thoughts on the realization of cloud construction.

urban rail transit;enterprise information;cloud computing;cloud construction

F530.7;U29-39

A

1672-6073(2016)02-0037-04

10.3969/j.issn.1672-6073.2016.02.008

2015-11-05

2015-11-26

何霖，男，副總經理，教授級高級工程師，從事城市軌道交通管理、研究工作，helin@gzm tr.con