云技術在城市軌道信號系統中的應用

趙云飛

（卡斯柯信號有限公司北京分公司，北京100070）

0 引言

地鐵是一個包含大量信號設備和運營數據的系統，需要一個性能優越的綜合管理平臺進行管理。地鐵云平臺作為近年來發展迅速的新技術，已成為城市軌道交通建設的主要發展趨勢。必須通過安全可靠的運營體系來保證城市軌道交通的安全運營。特別是隨著現代城市軌道交通運營向線網方向發展，傳統的網絡化運營模式已經不能滿足交通運營需求。城市軌道交通云在數據采集、數據處理、智能化等方面具有很大的提高，且城市軌道交通云平臺在城軌運營管理方面發揮了較好的效果。城市軌道交通信號系統在城市軌道交通云中的應用將有助于提高城市軌道交通運營的效率和質量。

1 云技術特點

1.1 云技術概念

計算機應用技術發展迅速，生活中需要處理的數據量以幾何級數遞增，獨立機器的數據處理能力已經不能滿足社會發展的需求，隨著人們需求的增加，規模巨大的網格、并行計算和分布式計算應運而生。多核處理器的研發解決了用戶日益增長的硬件需求問題，但是各類計算資源仍然不足，服務器的物理資源難以得到充分利用。因此引入虛擬化技術，在物理機上創建虛擬機來提高服務器中的物理資源的利用率，解決用戶的數據處理需求，并且虛擬化技術能夠在更大程度上保障服務的有效性。云平臺結合了網絡技術和虛擬化技術，利用分布式計算為用戶提供巨大的存儲空間，用戶可以動態地配置和擴展軟硬件資源，并在公共云中共享大量資源。

1.2 云平臺的服務模式

云平臺的服務模式有三種：

基礎設施即服務（IaaS）：主要為用戶提供虛擬機、網絡連接、計算和存儲等資源，用戶可在平臺上搭建自己所需的應用系統，或是運行大型專業軟件，甚至可以按用戶需求靈活地擴展或縮減存儲容量，這大大縮減了網絡、計算、存儲及服務器等設備的開銷。

平臺即服務（PaaS）：該服務建立在IaaS平臺和硬件之上，服務商可以為用戶提供更多服務，如完整的、可進行軟件研發的環境和平臺，包括開發的工具、語言、數據庫以及Web服務器，用戶只需要通過運行平臺或互聯網編程接口來部署應用環境。提高了平臺上可利用資源數目，因此，PaaS的出現同時也促進了SaaS的發展。

軟件即服務（SaaS）：服務商可利用互聯網瀏覽器為用戶提供個性化服務系統，用戶無須關注底層的管理，購買軟件服務后，只需通過瀏覽器或者Web程序使用已部署在云平臺上的應用，可以輕松管理企業，還可以根據需求定制軟件，或自行組裝、配置軟件的各個模塊，具有極大的靈活性和便捷性。

2 云技術在信號系統中的應用

2.1 云技術在城市軌道交通中的應用優勢

2.1.1 安全性優勢

經過近年來云技術的發展與普及，在使用物聯網技術與大數據算法等高科技行為時，可對軌道線路和軌道用電安全設備進行一系列的排查，不僅可以加強對機房信號和電源環境設備的監控與監測，而且能夠保障機房信號與設備的穩定運行，不僅延長了信號設備的生命周期，而且進一步降低了信號系統的故障發生率。所以，應用云技術可以達成雙贏的成效，在保護了數據的同時，又可以在一定的程度上穩步地提升軌道交通的安全性，同時減少軌道交通的隱患。

2.1.2 數據共享優勢

建立一個共享相互連通的城市軌道交通系統，在系統中實現各個系統與各個設備之間的信息交互與連通，將城市中各個交通信號系統之間不同的設備集中起來進行管理與維護，在系統中實現對系統中的各個設備安全狀態的監測管理、提前預警與不間斷維護，從而提高系統安全性能和穩定性。運用云技術不僅能夠實現不同的設備與各個平臺之間的數據共享，而且能夠保證軌道交通信號系統數據的共享，從而保障城市軌道交通長期安全運行。

2.1.3 便捷性優勢

城市軌道交通信號系統具有便捷性。在一般情況下各個設備傳輸的信息是復雜并且離散的，系統在對不同的信息做不同的處理時導致這一過程耗時與復雜程度的增加，然而云技術的信號系統中的數據通信系統承載了傳遞語言、文字、圖像等各種綜合數據的任務，從而承擔了指揮列車、傳遞各種信息的重要職能并且提高了運行效率。云技術的使用加快了數據通信系統間數據的處理的速度，實時傳輸的信息加快了數據的響應和處理效率，滿足高效性的同時，符合城市軌道交通中需要的實時性，使其運行效率得到了大幅度的上升。

2.1.4 可擴展性優勢

和一般的地鐵交通系統相比，城市軌道的云構架方案能夠極大地提升系統的可擴展性。從對傳統程序的研究可以看出，大部分開發者開發的程序和構架都需要借助網絡資源的幫助。然而軟件升級與擴容過程中卻面臨著諸多難題，硬件往往無法滿足擴容需求，這會造成開發出的整體結構沒有辦法達到設計標準，只能在后期運行過程中重新采購。在合理使用云平臺之后，系統擴容性和結構合理性都得到了很大提升。系統中大部分數據都需要在云平臺的幫助下進行整合，直接了解應用資源才能確保云平臺資源分配效果。隨著系統容量的逐漸提升，急需增加系統服務裝置的儲存空間，建設更多的網絡節點資源，并對資源實施統一分配和處理。

2.2 ATS信號系統在城軌云上的應用

城軌系統原本的ATS信號系統體量大，結構復雜。若想將過去單獨的城市線路運營轉換成線路網絡運營，需要極大的工作量。然而城軌云，能夠在不對ATS系統進行深度改造的前提下，將ATS信號系統數字化并整合到云平臺上。為進一步提升ATS系統的性能，可在系統終端開發適用于客戶端，方便用戶使用的應用工具，最大化地利用云平臺的特點優化系統。

將ATS信號系統集成到城軌云中，并借助城市軌道云網絡實現數字化，能夠極大地優化信號系統的數據收集與處理效率。有了城軌云中的ATS信號系統，開發者只需開發出車輛行駛綜合指揮監控系統，通過車輛行駛綜合指揮監控系統把ATS信號系統中的大量復雜信息綜合串聯，使得這些信息最終能夠為整體自動化運行提供相應的、完善的支持與服務。城市軌道系統運營中存在的數據量大且結構復雜，借助城市軌道云系統所具備的強大的處理數據與快速計算的能力以及更加智能的特點，可以滿足城軌運營的巨額數據處理要求。城軌云有著不可估量的應用前景，為了保證最后的安全應用，應通過多次應用模擬測試來發現系統存在的不足并加以改進。

3 結語

科學有效地利用云技術相對于傳統服務的優越性，不僅可以讓鐵路運營的成本得到有效的降低，還能讓運營維護的效率得到顯著提高，進而促使我國城市軌道交通信號系統的性能得到優化提升，為用戶提供更穩定優越的出行服務。在我國，為了滿足人們多樣化的出行需求，多元化的安防、氣象、客流、等信息系統被不斷推陳出新，這些系統也存在新接入城市軌道交通信號系統的可能性，而云平臺的使用也將令新系統的接入變得更加便捷、安全，大大降低其改造成本并開發周期。