軌道交通云平臺建設(shè)及應(yīng)用分析

賈曉菲

（北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司天津分院 300070）

引言

城市軌道交通行業(yè)經(jīng)過了100多年的發(fā)展，已進入信息化、數(shù)字化運營時代，軌道交通信息化系統(tǒng)通過對收集的信息數(shù)據(jù)進行快速分析，為城市軌道交通正常運行和管理層提供科學依據(jù)。將云平臺引入軌道交通數(shù)據(jù)中心，可以實現(xiàn)軌道交通各系統(tǒng)軟、硬件資源整合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，在一定程度上降低建設(shè)成本和運維成本。

1 軌道交通信息化建設(shè)存在問題

1.1 信息化系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃周期長，集成難度大

傳統(tǒng)軌道交通數(shù)據(jù)中心建設(shè)，通常都需要1～2年時間，在數(shù)據(jù)信息化建設(shè)過程中存在大量異構(gòu)系統(tǒng)的集成風險和實施風險，建設(shè)過程中出現(xiàn)問題時，也將會增加建設(shè)成本，延長建設(shè)時間。另外軌道交通信息化系統(tǒng)通常按8～10年進行規(guī)劃，在規(guī)劃期間軌道交通內(nèi)外部環(huán)境和信息技術(shù)也在不斷發(fā)生變化，任何情況的變化都會給軌道交通信息化規(guī)劃帶來很大困難。

1.2 信息化投資大，資源利用率低

在我國城市軌道交通運行過程中，由于運營管理模式具有非常相似的特點，信息需求也基本相同（例如工程管理系統(tǒng)、設(shè)備維護系統(tǒng)等），每家軌道交通運營公司在管理過程中，都創(chuàng)建一套功能基本一致的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并且硬件設(shè)備采購?fù)ǔ０凑兆罡哳A(yù)估峰值配置，從而造成設(shè)備資源的巨大浪費。

1.3 信息化運維難度大、成本高

軌道交通各自動化系統(tǒng)的硬件功能單一，并且各系統(tǒng)往往設(shè)置在各自機房，給設(shè)備維護人員帶來了很大工作量。如果發(fā)生故障，各個部門的工作人員須相互協(xié)調(diào)后再到各系統(tǒng)機房進行故障排除，這樣就很難保證各系統(tǒng)的運維效率。

1.4 數(shù)據(jù)孤島問題嚴重

城市軌道交通信息化系統(tǒng)集成了客流信息、行車信息、運營指標、客運業(yè)務(wù)等重要運營數(shù)據(jù)，由于每個系統(tǒng)都分別具有獨立的存儲設(shè)備，所以會存在很多數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)間重復(fù)存儲的情況，這樣不僅浪費了存儲空間，還不利于各種數(shù)據(jù)的收集、分析和有效管理。

由于以上問題的出現(xiàn)，在城市軌道交通數(shù)據(jù)中心應(yīng)用云平臺，能促進軌道交通更有益的發(fā)展。

2 城市軌道交通數(shù)據(jù)中心云平臺應(yīng)用需求

2.1 業(yè)務(wù)構(gòu)成

城市軌道交通數(shù)據(jù)中心云平臺，將集成傳統(tǒng)軌道交通系統(tǒng)中的ATS（信號系統(tǒng)）、CCTV系統(tǒng)（視頻監(jiān)控）、ACS（門禁系統(tǒng)）、AFC（自動售檢票系統(tǒng)）、通信集中網(wǎng)管系統(tǒng)等。通過對中國各大城市軌道交通業(yè)務(wù)的分析發(fā)現(xiàn)，軌道交通傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的系統(tǒng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)具備云計算處理基礎(chǔ)，理論上均可由云平臺實現(xiàn)統(tǒng)一承載。

2.2 功能需求

云平臺主要功能是實現(xiàn)城市軌道交通數(shù)據(jù)中心跨業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)整合共享，提供數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘以及制定相應(yīng)報表，保證控制中心開展各項業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)需求，提高網(wǎng)絡(luò)化運營水平。

云平臺的另一作用是對軌道交通的基本信息、指標進行統(tǒng)計查詢分析、OD分析，同時對制票、售票、報表等進行統(tǒng)計分析和管理。云平臺還可以根據(jù)日常運營管理的需要，為軌道交通運營管理人員提供運營評估管理、路網(wǎng)運營仿真、運營計劃編制等功能。

云平臺還可以為乘客提供信息查詢服務(wù)。通過對地鐵有關(guān)信息（包括站點信息、路徑查詢信息、列車運行狀態(tài)，列車時刻表等信息）進行分析和數(shù)據(jù)挖掘，指導(dǎo)乘客選擇合適的搭乘方式，提高乘客的出行效率。

3 城市軌道交通數(shù)據(jù)中心云平臺構(gòu)建分析

3.1 資源池搭建

以往軌道交通各系統(tǒng)硬件和軟件資源相互獨立，無法根據(jù)運營業(yè)務(wù)的需求變化實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整，資源的使用效率低下。云平臺將各資源池化，打破各系統(tǒng)獨立建設(shè)的方式，把所有系統(tǒng)的硬件資源和存儲資源都統(tǒng)一整合，再在各系統(tǒng)整合的資源池上建設(shè)應(yīng)用，以服務(wù)的方式去交付資源。

建立資源池應(yīng)從以下幾點入手：①將每個系統(tǒng)的存儲設(shè)備和硬件資源整合成存儲資源池；②對存儲資源池中的系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行優(yōu)化，并創(chuàng)建一個標準模型的處理體系；③設(shè)置數(shù)據(jù)管理服務(wù)器，統(tǒng)一管理每個自動化系統(tǒng)對存儲資源池的訪問，并提供標準化的數(shù)據(jù)存儲與調(diào)用接口，實現(xiàn)運營數(shù)據(jù)在云平臺外的調(diào)用，滿足軌道交通大數(shù)據(jù)的決策和分析需求。

3.2 節(jié)點、接口虛擬化

軌道交通云平臺虛擬化，主要是將每個軌道交通系統(tǒng)的物理節(jié)點轉(zhuǎn)化為虛擬空間云平臺的節(jié)點。云平臺節(jié)點服務(wù)器將各系統(tǒng)運行進行虛擬化，不僅具有互不干擾的性能，還將各系統(tǒng)進行統(tǒng)一的虛擬化管理。云平臺虛擬化節(jié)點存在不局限于物理空間的優(yōu)點，同時還具備在虛擬空間中平滑遷移的功能，使得軌道交通信息化系統(tǒng)擺脫了傳統(tǒng)物理硬件遷移的問題。

目前軌道交通各自動化系統(tǒng)間都設(shè)置了接口服務(wù)器，主要目的是為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息傳輸共享的目的，利用網(wǎng)線和通信接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)和指令互聯(lián)。系統(tǒng)接口會因施工質(zhì)量影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)撵`活性、穩(wěn)定性和實用性，物理端口或電纜的損壞也會影響接口間的正常功能。將接口服務(wù)器設(shè)置在云平臺架構(gòu)上，調(diào)試人員可通過接口服務(wù)器虛擬化，將硬件接口脫離物理瓶頸制約。雖然接口節(jié)點存在于虛擬平臺，但并未降低系統(tǒng)間的網(wǎng)絡(luò)安全防護，同時還因為各系統(tǒng)節(jié)點虛擬在云平臺的內(nèi)部，降低了系統(tǒng)之間網(wǎng)絡(luò)攻擊的可能性。

3.3 多租戶虛擬環(huán)境搭建

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器和相關(guān)的存儲設(shè)備一般分開設(shè)置，對兩者進行關(guān)聯(lián)時需要采用附加條件來完成，采用這種方法不僅效率低，也降低了經(jīng)濟效益。多租戶虛擬環(huán)境的搭建，每個系統(tǒng)仍然使用相互獨立的網(wǎng)絡(luò)和存儲系統(tǒng)，實現(xiàn)不同的系統(tǒng)在各自的領(lǐng)域進行獨立工作，這樣不僅提供了更大的便利性，還實現(xiàn)了兩者之間即分離又相互聯(lián)系的目的，保證了軌道交通數(shù)據(jù)能被用戶安全使用和信息共享。

3.4 云平臺安全措施

（1）在使用云平臺時應(yīng)明確安全管理責任，并全面檢查和加固云平臺的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、虛擬服務(wù)器操作系統(tǒng)、應(yīng)用中間件和系統(tǒng)源代碼，提高系統(tǒng)整體的安全性，保證軌道交通的正常運行。

（2）在云平臺系統(tǒng)中設(shè)置入侵監(jiān)控系統(tǒng)，對服務(wù)器操作系統(tǒng)進行實施監(jiān)控，防止木馬病毒進入服務(wù)器而影響云平臺的正常工作，阻止非法人員操作，并定期分析、查看報警信息。

（3）要加強本地網(wǎng)絡(luò)的安全性，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理規(guī)劃，按照信息重要性對信息系統(tǒng)進行分層，采用邏輯隔離的方法分離一般服務(wù)器和核心服務(wù)器，在控制過程中采用更高的安全策略，設(shè)置相應(yīng)的訪問控制規(guī)則，降低云平臺的安全風險。

（4）根據(jù)軌道交通的實際需求，對云平臺系統(tǒng)進行配置和優(yōu)化，在云平臺上部署一些安全軟件對云平臺系統(tǒng)的相關(guān)信息進行保護。

（5）加強內(nèi)部審計工作，建立健全的應(yīng)用安全審計平臺，確保對非法操作進行追蹤、追查和取證。

4 應(yīng)用示例

隨著軌道交通運營公司對運營模式的優(yōu)化和運營數(shù)據(jù)的收集，運營公司數(shù)據(jù)化的運營決策和風險控制策略方案日益得到積累，例如列車晚點策略調(diào)控、車站節(jié)能策略調(diào)控、大事件與應(yīng)急突發(fā)事件策略調(diào)控等，都是運營公司在運營過程中積累的寶貴經(jīng)驗。云平臺通過將各種策略調(diào)控轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮踊A(yù)案，結(jié)合大數(shù)據(jù)的整合實踐，對突發(fā)事件進行預(yù)警，并提供各項運營策略預(yù)案，為軌道交通安全有效運營提供有利保障。

通過建立軌道交通云平臺，增加地鐵內(nèi)外部信息查詢、公眾信息發(fā)布、乘客信息服務(wù)功能等，乘客可登錄網(wǎng)站或下載手機APP，實時查看軌道交通線路運行狀態(tài)、運營狀況等信息。另外在云平臺處理系統(tǒng)中，會不斷完善和改進對正常、突發(fā)事件、限流和運行調(diào)整等信息的發(fā)布，通過云平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享，為乘客提供更多的便利條件。

5 結(jié)束語

根據(jù)當前云平臺的發(fā)展趨勢，其開發(fā)和部署工具日趨成熟，利用云平臺實現(xiàn)城市軌道交通信息化系統(tǒng)的建設(shè)是可行和值得推廣的。軌道交通云平臺的建設(shè)將會成為軌道交通數(shù)據(jù)中心建設(shè)發(fā)展的新趨勢。下階段要更深層次的研究軌道交通業(yè)務(wù)與云平臺的應(yīng)用結(jié)合，使軌道交通云平臺得到更實際有效的推廣和發(fā)展。