基于城市軌道交通的智能信息平臺研究

城市軌道交通對于城市圈的發展具有舉足輕重的地位，然而在傳統的城市軌道交通系統中，各子系統相互獨立，數據連通性較差，在一定程度上限制了交通資源的有效利用和運行效率。隨著我國科技飛速發展，以數字技術為基礎的智能信息平臺為城市軌道交通帶來了前所未有的機遇，其具有強大的數據處理和分析能力，能夠打破傳統城市軌道交通系統中的“數據壁壘”，實現各子系統之間的實時互動和數據共享，在平臺建設過程中，應充分考慮到既有線路和主體系統的穩定性，在原有架構上增設信息平臺，以實現軌道交通系統的智能化升級，有助于提高交通資源的利用效率，確保軌道交通系統的安全平穩運行。

一、平臺結構

城市軌道交通智能信息平臺結構與物聯網信息結構類似，可分為五層，以實現高效、智能的信息化軌道交通管理。

一是感知層即數據采集層，主要任務是收集城市軌道交通系統中的各種數據，包括控制信號、視頻數據、安防信息、票務系統數據等，實現對城市軌道交通系統的實時監控，為后續的數據處理和分析提供數據支持。

二是網絡層即數據傳輸層，采用5G技術替換有線傳輸技術，提升了采集信息與控制信息的傳輸效率，使得數據傳輸更加快速、穩定，此外5G技術還能滿足大規模數據傳輸需求，保障信息平臺能夠及時處理海量交通數據信息。

三是數據層即數據融合層，主要任務是對采集的原始數據進行清洗、預處理，使其符合對應的數據協議標準，具備可識別、可處理、可查詢的數據狀態條件，提高了數據的可用性和準確性，有助于減少數據冗余，提高數據處理效率。

四是應用層即數據處理層，采用數據信息融合算法，對數據庫進行搜索，標記關鍵信息，提供實時數據支持，實現對軌道交通系統的智能化管理，提高運營效率，可根據實際需求開發多種信息應用系統，如智能調度系統等。

五是用戶層即人機交互層，主要任務是提供便捷、高效的人機交互界面，使用戶能夠方便地獲取系統提供的數據和分析結果，界面具備易用性和可操作性特點，以滿足不同用戶的需求。

二、平臺計算資源架構

城市軌道交通智能信息平臺的核心組成部分之一就是計算資源，它承擔著數據處理和信息傳輸的重要任務，在這個龐大的系統中，車站服務器扮演著關鍵角色，負責監測各種實時信息，如乘客信息、車輛信息等，并對監測信息進行整理歸納，通過網絡鏈接傳輸數據，完成數據處理任務。車站站點可作為模塊化功能站點，通過網絡完成信息交互，這種模塊化設計使系統具有更高的靈活性和可擴展性，能夠適應城市軌道交通系統的快速發展，提高了軌道交通系統的運行效率。

城市軌道交通智能信息平臺由生產中心和應急中心構成，獨立支持平臺的整體運作，中心都由清分中心、信號系統、綜合監控、自動檢票、自動售票和門禁系統六大資源池組成，在正常運行時，生產中心是主要運作中心，在遇到緊急情況時，應急中心將接過重任，為了確保軌道交通平臺的正常運行，根據不同故障、事故特點，系統會選擇不同的應急方式進行處理，使得平臺在面臨突發情況時，能夠快速響應，確保乘客的安全和交通的順暢。

（一）生產中心

作為一個集成了多種功能的管理平臺，生產中心系統致力于確保軌道交通線路的安全、穩定和高效運行，是城市軌道交通智能信息平臺的主要應用系統，在滿足正常工作穩定運行的前提下，對生產中心進行信息化改造非常必要。依托智能數字信息技術，智能化信息化的城市軌道交通生產中心是軌道交通線路的管理中樞，負責信息監控和調度線路運營、設備狀態和數據處理等任務，通過信息監控系統設備，中心可以實時掌握線路運行狀況，對線路設施、列車狀態等進行實時數據監控，發現異常情況及時進行處理，確保設備運行正常。同時中心負責全線列車的運行調度，根據實際客流情況智能化的合理分配運力，對列車行駛進行智能調整，以確保運行安全和順暢，確保乘客出行需求得到滿足。此外中心收集并分析線路運營信息數據，為運營決策提供依據，提高線路運行效率和服務質量，協調線路所屬的各機電設備系統，實現信息資源共享，提高系統運營效益，還可以采用全市范圍的信息指揮中心，實現城市軌道交通線路集中信息數據管理目標。

（二）應急中心

城市軌道交通智能信息平臺的應急中心在應對事故、故障時，提供了兩種處置系統。

第一種是知識庫故障診斷系統，它是一種智能化的故障診斷方法，通過對歷史故障數據的挖掘和分析，實現對故障的快速、準確診斷。首先，建設故障診斷知識庫，對歷史故障數據進行深入挖掘，提取故障數據特征，并結合實際的解決方法，構建出一個全面、系統的知識庫。其次，當應急中心發生新的故障時，需要對新故障信息和傳輸的關鍵信息進行數據預處理，去除冗余繁雜的無效數據，提取故障有效數據特征，篩選出新故障的關鍵價值數據，填補故障模型參數，構建初步的故障預測與診斷模型，輸出新故障監測內容和評估結果。再次，將監測內容和評估結果導入知識庫，標記信息并進行比對分析，判斷故障原因，如果知識庫中存在解決方案，系統將直接采納處理，否則系統將利用數據挖掘算法，深入探究故障原因，并生成新的解決方案。最后，隨著故障處理的進行，知識庫將不斷更新和完善，新的故障數據和解決方案將被納入知識庫，從而提高系統的故障處理能力。

第二種是基于大數據的故障診斷系統，它以大數據分析算法為核心，將先進的數據處理和分析技術應用于故障診斷領域。當故障發生時，系統自動上傳檢測數據，經過大數據處理，識別故障狀態和故障原因，對于能夠直接識別原因的故障，系統自動查詢解決方案并進行深入分析。對于無法直接識別的新故障，系統會采取更深入的數據挖掘和算法更新策略，這個過程涉及到對大數據分析算法的不斷優化和升級，以便更好地應對復雜的故障情況，一旦故障被識別，系統會根據故障的特征參數，定位故障的根本原因，有助于提高設備的運行效率和穩定性。

三、邊緣云架構

城市軌道交通智能信息平臺在提高運營效率、降低成本等方面具有顯著優勢，然而，隨著城市規模的不斷擴大，平臺在數據傳輸和處理方面面臨巨大壓力，因此需要在平臺之外搭建邊緣云平臺，以實現數據的即時快速處理。

邊緣云以站點為依托，通過搭建私有云服務器，將數據處理、儲存下沉至站點，實現數據處理與運算隨時進行的目標，提高數據傳輸速度。終端部分，根據軌道交通行業的需求，選擇適合的邊緣計算設備，包括高性能服務器、虛擬化容器等，以確保邊緣云平臺的高效運行；數據協議部分，邊緣云平臺涉及大量敏感數據，需采用加密、認證、訪問控制等技術手段，構建完善的安全防護體系；通信部分，5G技術為邊緣云平臺提供了高速、低延遲的網絡環境，在實際部署過程中，要充分考慮網絡狀況、信號覆蓋范圍等因素，確保邊緣云平臺與中心云之間的穩定連接；服務工具部分，為了確保邊緣云平臺的穩定運行，需要建立一套完善的運維管理體系，包括設備監控、故障排查等方面，以降低故障率，提高系統可用性；應用界面部分，可借助AR、機器視覺等數字信息技術，承載數據顯示內容，滿足數據可視化和運維智能化服務需求。

四、結束語

數字技術正在不斷地改變著我們的生活和工作方式，將其與城市軌道交通相結合，可以實現各部門之間的實時互動和信息共享，確保軌道交通的安全穩定運行。通過智能信息平臺，將軌道交通的各項業務進行整合，包括票務、乘客服務、設備監控、運營管理等，實現業務流程的優化。通過計算資源架構的搭建，實現對軌道交通各環節的實時分析和預測，為決策提供有力支持。為了解決海量數據處理問題，搭建邊緣云平臺可降低數據傳輸延遲，提高用戶體驗，實現數據的實時處理和分析，為城市軌道交通的智能化發展提供支持。

作者單位：陜西交通職業技術學院

基金項目：中國交通教育研究2022-2024 年度教育科學研究課題“面向智能城市軌道交通系統的人才培養體系與教學模式探索與研究”（項目編號JT2022YB198）；2023年度陜西交通職業技術學院校級教研教改項目“交通強國背景下的城市軌道車輛應用技術專業群復合型人才培養模式探索與研究”（項目編號： XY2318）。