城市軌道交通大數據體系建設的思考

顧偉華 黃天印 郭 鵬 趙時旻

(1.上海申通地鐵集團有限公司，201103，上海；2.萬達信息股份有限公司，201102，上海//第一作者，教授級高級工程師)

隨著我國城市化進程的加快，城市軌道交通以其安全、快速、便捷、環保等優勢得到了迅猛發展，許多城市的軌道交通已步入網絡化發展階段。城市軌道交通已成為廣大市民出行首選的交通方式，乘客在城市軌道交通系統內停留時間越來越長，活動內容也更加豐富。城市軌道交通已經從一種單純的交通方式轉變為融出行、居住依賴、工作、消費、娛樂于一體的城市新生態形式，城市軌道交通的發展模式也從建設規模的高速增長，向運營管理和服務的高質量發展轉型。

伴隨這種變化而來的是城市軌道交通數據的幾何級增長[1]。這些在管理、生產和服務中產生的海量數據，給傳統管理模式提出了新的挑戰。大數據技術能從各種各樣類型的數據中快速獲得有價值的信息，它即是一種技術手段，也是一種思維模式。利用好這些數據，實現“掘金大數據”，不僅是技術推動城市軌道交通進步的必然結果，也為管理者突破原有觀察能力局限和思維定式提供了新的途徑[2]。

城市軌道交通大數據體系的建設，涉及業務、技術、管理、人才等一系列問題，是一項系統工程。研究確定城市軌道交通大數據體系架構和建設途徑是城市軌道交通大數據建設必須首先考慮的重大問題，也是城市軌道交通大數據能否充分發揮作用的關鍵所在。本文從城市軌道交通大數據特點和建設需求出發，探討了城市軌道交通大數據應用框架，重點分析了存在的問題及應對策略。

1 城市軌道交通大數據內涵及特點

城市軌道交通包含工程建設、運營服務、維修保障、資產經營、企業管理等多種類型業務，因此，城市軌道交通大數據內涵豐富，既有內部的線網基礎信息、設備運行狀態信息、業務管理信息和乘客交互信息，又有外部的環境、資訊、交通銜接等各類信息。數據類型復雜多樣，既有結構化數據，也包含大量視頻、圖像、文檔等半結構化、非結構化數據。這些數據部分保存在專業系統中，更多的則是分散于業務管理的各個環節。城市軌道交通大數據的內容、特點和典型代表見表1。

2 城市軌道交通大數據建設的要求

現階段，城市軌道交通大數據體系建設需要重點解決以下幾個方面的問題[3]：

表1 城市軌道交通大數據的數據內容、數據特點及典型數據

(1)網絡化運營管理?；诳土鞔髷祿治黾邦A測，動態調整運能，優化網絡運營組織策略；利用大數據輔助票務營銷決策，促進票務收入最大化；基于乘客行為大數據分析，提供路徑誘導及個性化信息服務；基于應急事件的大數據分析，建立智能高效的應急聯動和預警體系。

(2)設備全生命周期維護。利用設備維修數據，建立設備健康度分析模型，優化預防修和狀態修策略，降本增效；通過對設施設備實時運行狀態數據分析，挖掘設備狀態變化規律，提升故障預警、故障處置效率和風險應對能力；建立備品備件消耗分析模型，實現物資庫存精細管理，降低庫存成本。

(3)管理模式創新。綜合運用業務運行數據，實時獲悉企業運行狀況，通過基于經營管理主題的大數據專項分析，優化企業經營管理策略，構建卓越績效管理新模式；使用工程建設數據，構建工程造價數據分析模型，輔助項目投資管理和造價決策，構建供應商征信評價體系，降低風險，提升采購效率。

(4)城市發展一體化要求。密切關注城市軌道交通對沿線、重點區域的人口和商業的影響，以及對城市經濟發展和城市空間形態的影響，促進“地鐵+居住”、“地鐵+生活”、“地鐵+消費”、“地鐵+商業”、“地鐵+辦公”的生態圈構建，發揮好城市軌道交通對城市發展的支撐和引領作用，以城市軌道交通與其它交通方式的銜接互動為切入點，推動綜合交通一體化發展。

(5)融入“智慧城市”建設?！爸腔鄣罔F”作為“智慧城市”的重要組成部分，城市軌道交通大數據建設要符合“智慧城市”的總體框架要求。通過城市軌道交通大數據治理，夯實城市軌道交通數據基礎的同時，要勇于創新，探索智慧應用的新途徑，將“智慧地鐵”很好地融入“智慧城市”建設。

3 城市軌道交通大數據應用架構

城市軌道交通大數據應用聚焦安全、效率、服務、創新等方面，利用數據連通各業務“神經元”，借助“地鐵大腦”，形成數據驅動的感知—決策—執行一體化業務新模式，遵循連通、融合、創新的建設思路，整合BIM(建筑信息模型)、GIS(地理信息系統)等基礎數據，形成“智慧地鐵”基礎骨架；連通底層基礎信息，融合客流數據、設備運行數據、管理數據和外部數據，賦予地鐵感知能力。借助數據分析讓地鐵學會“思考”，通過應用創新提升管理水平，構建“有骨有肉、能想會動”的“智慧地鐵”。圖1為城市軌道交通大數據應用框架。

4 城市軌道交通大數據建設要點及對策

4.1 統籌管理

城市軌道交通大數據建設涉及管理、技術、人才等多個方面，需要協調各方資源，因此，必須引起高度重視，要集中統一領導，將其納入重點工作計劃，并落實具體實施的重要議事日程，以便及時解決新情況、新問題。此外，有必要對城市軌道交通大數據建設進行體系化頂層設計，從企業戰略業務目標開始入手，結合業務總體目標進行逐級分解，梳理出相關的發展業務方向及應用重點，明確建設目標，繪制系統化、清晰化、可操作的藍圖，集中力量攻克難關，率先實現重點核心目標，以期達到預期的整體效果。

注:OLAP——聯機分析處理;API——應用程序編程接口

圖1 城市軌道交通大數據應用架構

4.2 數據治理

數據治理是基礎，必須保證數據的統一性、準確性、可靠性。城市軌道交通大數據治理的主要內容包括：制訂數據的統一標準，確定數據的采集方式，建立數據的安全策略，實現數據的全周期質量監管等。

大數據建設初期，數據治理要與業務需求緊密結合，根據業務特性確定數據匯聚內容，業務管理部門要保障數據的一致性、準確性，相關管理部門要明確數據可共享范圍。

數據治理是一項多元化的協同工作，需要從多個層面加強管理。規劃層面，完成數據管理體系和管理流程的整體設計；組織層面，由主要領導親自掛帥成立跨部門的數據治理管控組織；制度層面，通過制定相關管理制度及技術標準，覆蓋數據定義、產生、存儲、加工、交換和應用的全過程，為數據管理工作提供保障；技術層面，通過建設大數據管理系統，實現元數據管理、數據質量管理、數據安全保障等功能；考核層面，通過設立數據管控專項考核指標，保障數據管理各項具體工作的有效落實。

4.3 數據資源服務目錄

城市軌道交通大數據資源服務目錄是基于統一數據模型，通過對各類業務數據進行標準化編目而形成的可管理、可利用的數據資源體系。通過對資源目錄的編目、注冊和發布解決“有哪些信息”的問題，通過對信息資源目錄的查詢解決“信息在哪里”的問題，通過對資源目錄的調閱和推送解決“如何獲取信息”的問題。

城市軌道交通大數據資源服務目錄可參照多級分類思路進行設置，如采用“類—項—目—細目”4級劃分方式?！邦悺狈譃閿祿Y源和服務資源2類，“項”依照業務域分為工程建設、運營管理、維修維護、資源開發、技術研發、企業管理、公共服務、外部資源等，“目”可以按照業務內容的組成部分或業務流程的先后順序進行分類，“細目”根據實際需要對“目”進行細化。

數據采集要依據自身特點采用經濟、有效的方式進行。自動化程度高的業務領域，如列車運行監控、設備運行監控等，具備比較好的數據基礎，可以借助物聯網等新技術手段，在充分利用原有系統的基礎上進行完善；信息化程度較低的業務領域應從業務處理數字化入手，通過提高信息化來提升業務數據獲取能力；對BIM、VR(虛擬現實)等新技術，在進行業務應用探索的同時，應當充分考慮大數據的數據需求，避免不必要的風險。

4.4 數據開放共享

城市軌道交通大數據開放共享的首要目標是提供易于發現、訪問和理解的數據[4]。城市軌道交通業務數據大多分散于各應用系統和應用平臺中，因此普遍存在數據編碼標準不統一、數據共享口徑不一致、多系統交叉共享壓力過大等問題。以大數據資源服務為基礎建立大數據資源服務目錄，完善相關的標準及規范，通過構建企業級數據交換平臺，實現城市軌道交通大數據開放共享。

4.5 信息安全管理

城市軌道交通大數據涉及數據采集、傳輸、存儲、分析挖掘、信息服務等環節，各個環節都存在數據丟失、篡改、越權訪問等風險[5]，同時，這些數據還可能包含大量個人隱私數據，這些都對信息安全管理提出了更高的要求。

城市軌道交通大數據建設尚處于初期起步階段，因此，信息安全管理要充分借鑒其他行業的成熟經驗，要依據信息安全全方位管控的要求，對不同保護等級、不同安全區域的信息系統實施全過程的安全管理；建立數據安全運營管控機制，協調信息系統各個環節所采用的安全防護措施和安全管理要素，形成嚴密高效的安全防護體系，降低安全風險，提升城市軌道交通大數據的信息安全管控水平。

4.6 大數據基礎設施建設

大數據基礎設施是城市軌道交通大數據應用的基礎，必須保證建設資金的投入。大數據基礎設施建設應當遵循“統一規劃、分步實施、集約建設”的原則，統籌近期需求和長遠發展目標，逐步升級完善，在保證功能需求的前提下，充分整合利用現有資源，避免投資浪費。還可以考慮加強與社會專業化機構的合作，發揮合作共享優勢，通過“云服務”方法，減少基礎設施自建資金的投入，提升專業化服務水平。

4.7 人才培養

城市軌道交通大數據建設依靠強大的技術支撐，因此大數據分析及應用需要專業的技術人才。如何建立一支既熟悉城市軌道交通業務又具備大數據專業技術能力的核心隊伍，是城市軌道交通大數據建設所面臨的主要挑戰。針對城市軌道交通大數據專業技術人才嚴重匱乏的問題，一方面可以通過內部培養、外部引進等多種途徑形成自有的大數據建設核心隊伍；另一方面可以與社會專業機構建立戰略合作，聯合建立大數據建設專業技術人才團隊，協作共贏，共同推進城市軌道交通大數據建設的快速發展。

5 結語

上海申通地鐵集團有限公司高度重視城市軌道交通大數據建設，早在2016年就發布了《推進上海軌道交通大數據應用發展的指導意見》，同時開展了基于大數據客流分析、基于大數據應急決策支持機制等項課題研究，這些探索為后期城市軌道交通大數據的有效應用指引了方向。目前，高速數據網、上海軌道交通行業數據中心等重大基礎設施即將建成投用，在造價管理、設備健康管理、供應商信用等業務方面已有大數據試點應用。統一的大數據資源中心和大數據分析平臺的建設為上海軌道交通大數據應用發展創造了基礎條件。上海軌道交通在大數據體系建設及大數據應用方面所做的探索，可為我國軌道交通行業大數據建設提供一些有價值的參考。