數字化轉型下的城市軌道交通信息化規劃總體方案研究

李 樊

（中國鐵道科學研究院集團有限公司 電子計算技術研究所，北京 100081）

全球信息化進入全面滲透、跨界融合、加速創新、引領發展的新階段，加快信息化發展和建設數字國家已成為全球共識。以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，城市軌道交通（簡稱：城軌）行業在深入貫徹《交通強國建設綱要》[1]國家戰略進程中，正快速步入新基建技術應用、智慧城軌建設的大力發展期，城軌企業也將在業務需求及技術發展的雙驅動下逐步走向信息化與智能化。為確保城軌企業數字化轉型中信息化建設各階段的科學合理性及深度互聯共享性，避免重復投資建設和促進資源高效利用，解決系統散亂、體系陳舊、信息孤島、無序發展、安全隱患等問題[2]，有必要在新時代城軌建設和新一輪技術體系發展的背景下，深化城軌信息化規劃的總體方案研究，支撐智慧城軌高質量建設和可持續發展。

文獻[3]面向中國城軌行業，以“推進城軌信息化、發展智能系統、建設智慧城軌”為主題，鋪畫了一張智慧城軌發展藍圖。文獻[2]和文獻[4]對城軌行業傳統的信息化規劃建設明確了基本架構和建設內容。文獻[5]和文獻[6]研究了信息化規劃的方法體系，明確了信息化規劃建設的主要目標和研究內容。本文在上述研究基礎上，借鑒信息化規劃體系，研究數字化轉型下的城軌信息化規劃總體方案。

1 信息化相關概念

在明確“智慧城軌”內涵的基礎上，將城軌企業“業務數據化”的信息化規劃構建與“數據業務化”的數字化轉型提升驅動融合，向智慧化的高級目標發展。

1.1 智慧城軌

應用云計算、大數據、物聯網、人工智能、5G移動通信、衛星通信、區塊鏈等新興技術，全面感知、深度互聯和智能融合乘客、設施、設備、環境等實體信息，經自主進化，創新服務、運營、建設管理模式，構建安全、便捷、高效、綠色、經濟的新一代中國式智慧型城市軌道交通[3]。

1.2 信息化規劃

城軌企業信息化規劃是借助新一代信息技術和信息化體系，在智慧城軌建設背景下，結合城軌行業信息化實踐經驗，以業務發展戰略為導向，遵循管理提升與建設并重的原則，重點關注業務流程優化，提出企業信息化建設的遠景、目標和戰略，為建設和組織實施制定完備的信息化規劃體系[4-5]。

1.3 數字化轉型

城軌企業數字化轉型是借助數字化解決方案，將物聯網、云計算、大數據等技術應用于智慧城軌建設和發展進程中，利用信息化手段，通過業務規則，實現運營或商業等模式的轉型實施，為乘客、城軌企業和員工帶來全新的數字化價值提升，不斷提升企業數字經濟環境下的新核心競爭力[6-7]。

2 信息化規劃總體方案

在新時代的軌道交通國家發展戰略要求下，圍繞智慧城軌內涵，以“數字化、智能化”為技術發展方向，構建以業務架構和技術架構為核心的信息化規劃總體方案，涉及業務、技術、應用、數據、安全、信息化基礎設施、組織及治理結構等內容。

2.1 信息化規劃總體思路

信息化規劃立足全局、線網和長遠發展，兼顧網絡化運營、企業科學統籌、資源信息共享等。

（1）先進標準、注重實效：規劃設計在設計理念、系統架構、采用技術、平臺設計上均要具有先進性、前瞻性、標準化及開放性，同時，保障可操作性和實用性，既要滿足當前需求，又要適應未來可持續發展。

（2）統籌協調、互聯互通：按照整體籌劃、全盤考慮、統一規劃的原則，遵循開放設計思想，推進信息技術與行業管理和服務的深度融合，促進互聯互通的可持續發展。

（3）資源共建、開放共享：對全業務范疇、全生命周期、全方位視角的信息化資源進行先進體系的規劃設計與整合建設，實現數字化轉型和資源高效利用，以及信息、基礎設施等資源共享。

（4）自主創新、安全可控：搭建安全防護可控、標準規范成形、架構合理易擴展的城軌企業信息化平臺，自主創新，催生新業態，實現精細化管理、降本增效和智慧決策的創新升級。

2.2 信息化規劃業務架構

信息化規劃的業務體系定義了符合城軌企業戰略發展和創新要求的業務范疇、業務能力、技術架構和業務流程[8]。結合《中國城市軌道交通智慧城軌發展綱要》建設重點內容，建立“智能建設管理、智能列車運行、智能運輸組織、智能運維安全、智慧乘客服務、智慧中心、能源管理、數字企業”8 個板塊核心應用系統，通過一體化集成平臺及智能化技術應用，配套健全信息安全體系和信息治理體系，為車站、線路、線網的統籌協調、管理決策及乘客服務提升“全生命周期管理、全成本投資建設、全方位服務共享”的3 項能力。信息化規劃業務架構如圖1 所示。

（1）智能建設管理板塊：提供以建筑信息模型（BIM，Building Information Modeling）為載體，覆蓋基礎設施的設計、建設、運營、運維等全生命周期的數字孿生應用，圍繞智能建設管理，提供施工管理、工程管理等業務應用。

（2）智能列車運行板塊：利用全自動駕駛實現互通場景，提高列車編制、設備健康管理水平。

（3）智能運輸組織板塊：主要包括運輸生產設計和運營管理設計。運輸生產設計包括信號系統、綜合監控系統、電力系統、火災報警系統、環控報警系統、自動售檢票系統、清分中心系統、通信系統等；運營管理設計包括施工調度管理系統、票務管理系統、站務管理系統、乘務事務管理系統、運輸計劃管理系統、資產管理系統等。

（4）智能運維安全板塊：圍繞車輛、信號、通信、供電、工務等多專業提供關鍵設備設施在線監測及綜合智能運維，建立智能運維、智能巡檢和安全保障體系。

（5）智慧乘客服務板塊：以乘客服務為核心，圍繞乘客出行、乘車過程、咨詢發布等內容，提供以智慧車站為主線的票務服務、電子支付、智能安檢、信息服務、智慧出行、智慧客流管理等功能。

（6）智慧中心板塊：運用智能感知體系實現智能運輸組織多專業的數字重現、信息交互、智能決策、生態共享及應急聯動，構建線路控制中心、線網指揮中心、網絡級協調、視頻、門戶等業務。

（7）能源管理板塊：提供能耗管理系統，從能源監測和能耗管理方面實現能源數據的智能分析及節能管理。

（8）數字企業板塊：基于生態共享和開發復用理念，實現投資規劃、資源開發、辦公管理的人財物協同移動化、可視化和數字化。

圖1 智慧城軌信息化規劃業務架構

2.3 信息化規劃技術架構

信息化規劃的技術架構能夠使企業的組織管理更好地支持企業的業務發展[9-10]，主要由感知層、網絡層、基礎層、云基礎設施即服務（IaaS，Infrastructure as a Service）層、云平臺即服務（PaaS，Platform as a Service）層、云軟件即服務（SaaS，Software as a Service）層構成，如圖2 所示。擁有制度標準體系和信息安全體系，保障流程執行標準化和規范化，實現對生產指揮、乘客服務、企業管理的全業務應用支撐，構建圍繞企業、乘客、外部單位、區域發展、智慧共享的生態服務。

圖2 智慧城軌信息化規劃技術架構

（1）感知層：通過傳感器、攝像頭等前端感知設備，構建通信、工業互聯網關，對信號、綜合監控、視頻、乘客信息、外部信息進行采集。

（2）網絡層：通過通信傳輸網、數據網、移動通信網等各種類型的承載網，實現系統之間的互聯互通、無縫傳遞及數據集成。

（3）云基礎IaaS 層：由邏輯化/池化后的計算、存儲、網絡、安全等軟硬件資源及封裝的多種IaaS組成，直接被云用戶使用。

（4）云服務PaaS 層：由技術中臺、數據中臺和業務中臺組成，為用戶提供部署、管理和運行應用程序的環境和業務組件平臺化服務，提供應用框架、中間件及大數據的計算存儲等服務。

（5）云應用SaaS 層：通過服務集成和服務網關快速組合應用程序主框架的開發模式，結合智慧城軌業務場景，提供具備云源生能力的應用系統平臺搭建服務。

（6）制度標準體系、信息安全體系：提供貫穿于信息化的建設、管理、維護、服務等各階段要執行的行業標準規范、網絡信息安全及運維管理的工作要求。

3 數字化轉型下信息化規劃關鍵要點

3.1 以數字化轉型為根本思想

隨著新一代信息技術的應用及新時代智慧城軌的建設，高層管理者需要具備信息化的認知和數字化的思維，在進行管理思維和業務策略的數字化變革進程中，推行信息化規劃及數字化優先的戰略。以科技引領、系統規劃、市場主導、應用牽引為原則，聚焦先進技術的創新發展，驅動運營生產優化提升和業務融合服務創新。

3.2 以云平臺服務為能力引擎

以《智慧城軌信息技術架構及網絡安全規范》[11]為指導思想，按照《智慧城軌發展綱要》[3]城軌云與大數據兩步走的戰略方向，發揮云平臺服務和大數據價值能力，實現城軌運營生產、企業管理、乘客服務等核心業務應用，在高度有機集成、資源整合利用、有效運營維護、簡便實施部署的應用中與大數據、人工智能等技術結合，支撐城軌企業數字化和智能化轉型升級。

3.3 以數據資產為底層基石

基于強大的物聯網可全息實時感知和歷史積累沉淀覆蓋人、事、物等多方位的城軌數據，形成包括基礎設施、施工建設、行車、客流、機電設備、人員組織及外部關聯等不同類別、不同專業、實時與非實時、結構化與非結構化的大型復雜數據知識庫，并對逐步積累的行業經驗進行提煉，形成可復用的數據模型，實現數據變現，使數據成為企業核心資產。

3.4 以業務全面為基礎導向

全面開展城軌企業規劃—設計—建設—運營—運維—改進的全生命周期信息化業務體系建設，以企業組織架構數字化為基礎管理，實現運營生產核心業務的數字化創新，從業務流程和業務行為的數據化、智能化和移動化入手，增強企業的大數據決策分析能力，加快業務的數字化轉變并提升全面的數字化重構，實現提效、增益和業務調優的目標，適應不斷變化的需求。

3.5 以生態共享為未來價值

充分發揮市場在資源配置中的決定性作用、互聯網在企業變革產業中的基礎作用，推動信息化基礎設施合理開放；聯合互聯網技術、城軌裝備、信息化產品、信息技術尖端企業，驅動形成城軌互聯網發展新業態，促進信息化建設生產與市場融合。通過數字化平臺的開放合作，連接價值鏈內、外部資源，激發生態鏈的創新能力，有效降低成本，提高資源復用率，創造新價值。

4 結束語

本文在新一代信息技術應用、智慧城軌業務轉型賦能、泛地鐵生態服務方面進行了探索。立足提升城軌企業信息化管理水平和創新服務能力，按照統籌規劃、目標導向的原則，研究城軌企業信息化規劃的總體思路、業務范疇、技術架構，全面構筑信息化總體方案，為推動城軌企業云化、數字化、智能化轉型提供總體解決思路。