軌道交通云平臺建設及應用分析

賈曉菲

（北京城建設計發展集團股份有限公司天津分院 300070）

引言

城市軌道交通行業經過了100多年的發展，已進入信息化、數字化運營時代，軌道交通信息化系統通過對收集的信息數據進行快速分析，為城市軌道交通正常運行和管理層提供科學依據。將云平臺引入軌道交通數據中心，可以實現軌道交通各系統軟、硬件資源整合，實現數據共享，在一定程度上降低建設成本和運維成本。

1 軌道交通信息化建設存在問題

1.1 信息化系統建設規劃周期長，集成難度大

傳統軌道交通數據中心建設，通常都需要1～2年時間，在數據信息化建設過程中存在大量異構系統的集成風險和實施風險，建設過程中出現問題時，也將會增加建設成本，延長建設時間。另外軌道交通信息化系統通常按8～10年進行規劃，在規劃期間軌道交通內外部環境和信息技術也在不斷發生變化，任何情況的變化都會給軌道交通信息化規劃帶來很大困難。

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、設備維護系統等），每家軌道交通運營公司在管理過程中，都創建一套功能基本一致的業務系統，并且硬件設備采購通常按照最高預估峰值配置，從而造成設備資源的巨大浪費。

1.3 信息化運維難度大、成本高

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

1.4 數據孤島問題嚴重

城市軌道交通信息化系統集成了客流信息、行車信息、運營指標、客運業務等重要運營數據，由于每個系統都分別具有獨立的存儲設備，所以會存在很多數據在不同系統間重復存儲的情況，這樣不僅浪費了存儲空間，還不利于各種數據的收集、分析和有效管理。

由于以上問題的出現，在城市軌道交通數據中心應用云平臺，能促進軌道交通更有益的發展。

2 城市軌道交通數據中心云平臺應用需求

2.1 業務構成

城市軌道交通數據中心云平臺，將集成傳統軌道交通系統中的ATS（信號系統）、CCTV系統（視頻監控）、ACS（門禁系統）、AFC（自動售檢票系統）、通信集中網管系統等。通過對中國各大城市軌道交通業務的分析發現，軌道交通傳統業務的系統設備和網絡具備云計算處理基礎，理論上均可由云平臺實現統一承載。

2.2 功能需求

云平臺主要功能是實現城市軌道交通數據中心跨業務數據整合共享，提供數據查詢、數據分析和數據挖掘以及制定相應報表，保證控制中心開展各項業務的數據需求，提高網絡化運營水平。

云平臺的另一作用是對軌道交通的基本信息、指標進行統計查詢分析、OD分析，同時對制票、售票、報表等進行統計分析和管理。云平臺還可以根據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。通過對地鐵有關信息（包括站點信息、路徑查詢信息、列車運行狀態，列車時刻表等信息）進行分析和數據挖掘，指導乘客選擇合適的搭乘方式，提高乘客的出行效率。

3 城市軌道交通數據中心云平臺構建分析

3.1 資源池搭建

以往軌道交通各系統硬件和軟件資源相互獨立，無法根據運營業務的需求變化實現動態調整，資源的使用效率低下。云平臺將各資源池化，打破各系統獨立建設的方式，把所有系統的硬件資源和存儲資源都統一整合，再在各系統整合的資源池上建設應用，以服務的方式去交付資源。

建立資源池應從以下幾點入手：①將每個系統的存儲設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數據進行優化，并創建一個標準模型的處理體系；③設置數據管理服務器，統一管理每個自動化系統對存儲資源池的訪問，并提供標準化的數據存儲與調用接口，實現運營數據在云平臺外的調用，滿足軌道交通大數據的決策和分析需求。

3.2 節點、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的物理節點轉化為虛擬空間云平臺的節點。云平臺節點服務器將各系統運行進行虛擬化，不僅具有互不干擾的性能，還將各系統進行統一的虛擬化管理。云平臺虛擬化節點存在不局限于物理空間的優點，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擺脫了傳統物理硬件遷移的問題。

目前軌道交通各自動化系統間都設置了接口服務器，主要目的是為了實現數據信息傳輸共享的目的，利用網線和通信接口實現數據和指令互聯。系統接口會因施工質量影響數據傳輸的靈活性、穩定性和實用性，物理端口或電纜的損壞也會影響接口間的正常功能。將接口服務器設置在云平臺架構上，調試人員可通過接口服務器虛擬化，將硬件接口脫離物理瓶頸制約。雖然接口節點存在于虛擬平臺，但并未降低系統間的網絡安全防護，同時還因為各系統節點虛擬在云平臺的內部，降低了系統之間網絡攻擊的可能性。

3.3 多租戶虛擬環境搭建

傳統數據中心服務器和相關的存儲設備一般分開設置，對兩者進行關聯時需要采用附加條件來完成，采用這種方法不僅效率低，也降低了經濟效益。多租戶虛擬環境的搭建，每個系統仍然使用相互獨立的網絡和存儲系統，實現不同的系統在各自的領域進行獨立工作，這樣不僅提供了更大的便利性，還實現了兩者之間即分離又相互聯系的目的，保證了軌道交通數據能被用戶安全使用和信息共享。

3.4 云平臺安全措施

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

（2）在云平臺系統中設置入侵監控系統，對服務器操作系統進行實施監控，防止木馬病毒進入服務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）要加強本地網絡的安全性，對網絡結構合理規劃，按照信息重要性對信息系統進行分層，采用邏輯隔離的方法分離一般服務器和核心服務器，在控制過程中采用更高的安全策略，設置相應的訪問控制規則，降低云平臺的安全風險。

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

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

4 應用示例

隨著軌道交通運營公司對運營模式的優化和運營數據的收集，運營公司數據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控、車站節能策略調控、大事件與應急突發事件策略調控等，都是運營公司在運營過程中積累的寶貴經驗。云平臺通過將各種策略調控轉變為電子化預案，結合大數據的整合實踐，對突發事件進行預警，并提供各項運營策略預案，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，增加地鐵內外部信息查詢、公眾信息發布、乘客信息服務功能等，乘客可登錄網站或下載手機APP，實時查看軌道交通線路運行狀態、運營狀況等信息。另外在云平臺處理系統中，會不斷完善和改進對正常、突發事件、限流和運行調整等信息的發布，通過云平臺實現數據資源共享，為乘客提供更多的便利條件。

5 結束語

根據當前云平臺的發展趨勢，其開發和部署工具日趨成熟，利用云平臺實現城市軌道交通信息化系統的建設是可行和值得推廣的。軌道交通云平臺的建設將會成為軌道交通數據中心建設發展的新趨勢。下階段要更深層次的研究軌道交通業務與云平臺的應用結合，使軌道交通云平臺得到更實際有效的推廣和發展。