關(guān)于城市軌道交通融合云平臺的研究

　　【摘要】云計算能夠有效解決傳統(tǒng)IT架構(gòu)與部署模式下城市軌道交通系統(tǒng)存在的問題，達(dá)到軟硬件資源共享與按需調(diào)配的目的。文章主要內(nèi)容通過探討云平臺在城市軌道交通中的使用環(huán)境，分析了城市軌道交通融合云平臺的建設(shè)方案，為推進(jìn)我國城軌行業(yè)實現(xiàn)信息化建設(shè)發(fā)展提供部分參考價值。

　　【關(guān)鍵詞】城市軌道工程 ;交通項目 ;云平臺

　　1 引言

　　在我國，云計算在各領(lǐng)域發(fā)展十分迅速，但是在城軌行業(yè)起步較晚。目前諸多城市城軌交通相關(guān)專業(yè)，如通信、信號、綜合監(jiān)控、AFC等核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)仍舊以傳統(tǒng)服務(wù)器運營模式為主，整體架構(gòu)陳舊、操作技術(shù)落后以及不同系統(tǒng)間存在信息孤島，并導(dǎo)致各系統(tǒng)安全管控能力弱、系統(tǒng)運行成本高，還會占用大量的人力、物力資源，不符合我國提倡的綠色發(fā)展理念。

　　2020年以來，隨著《城市軌道交通云平臺構(gòu)建技術(shù)規(guī)范》(T/CAMET 11002-2020)等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編制及云計算、大數(shù)據(jù)、AI及5G技術(shù)在軌道交通的逐步應(yīng)用，根據(jù)城軌系統(tǒng)運行現(xiàn)狀，積極引進(jìn)云計算技術(shù)，搭建軌道交通融合云平臺，促使各子系統(tǒng)能夠通過該平臺實現(xiàn)資源共享，提高硬件資源利用率的同時，降低系統(tǒng)運行成本，提高城市軌道工程建設(shè)、運營水平已成趨勢。

　　2 云平臺在城市軌道交通工程的使用環(huán)境

　　2.1 政治環(huán)境根據(jù)我國出臺的《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要通知》內(nèi)容來看，從國家層面已經(jīng)對大數(shù)據(jù)以及云計算技術(shù)引起重視。此外，在《推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”便捷交通促進(jìn)智能交通發(fā)展的實施方案》中，對于交通運輸行業(yè)引進(jìn)大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)進(jìn)行了明確指導(dǎo)，這些都為云平臺在軌道交通工程中的使用提供了支持[1]。

　　2.2 政府響應(yīng)近年來地方政府對云計算技術(shù)的應(yīng)用態(tài)度來看，各行業(yè)在發(fā)展過程中都將云計算、大數(shù)據(jù)等作為信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的前端選項，云南省在2021年2月印發(fā)的《云南省國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年計劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中，明確指出在“十四五”時期，云南將大力推進(jìn)“數(shù)字云南”建設(shè)。此外，針對城市軌道交通工程，各地為實現(xiàn)建設(shè)運營資源統(tǒng)一化、精細(xì)化管理，均積極引進(jìn)云平臺。

　　2.3 行業(yè)背景2020年，在行業(yè)部門和協(xié)會的推進(jìn)下，業(yè)內(nèi)積極開展《城市軌道交通云平臺構(gòu)建技術(shù)規(guī)范》編制，同時在新修訂的《城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50636-2018)中，對于城軌工程的云計算應(yīng)用做出了明確規(guī)定，指出了城軌工程監(jiān)控系統(tǒng)可以采用云平臺方案。目前，在城軌交通行業(yè)發(fā)展過程中，不少專家及單位對于云計算技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了反復(fù)驗算與論證，并取得了諸多成果，如昆明地鐵已建成并投運的 4 號線，以綜合監(jiān)控系統(tǒng)為依托，將涉及的信號系統(tǒng)、AFC系統(tǒng)等建設(shè)從傳統(tǒng)模式上升到云平臺，運用云技術(shù)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化云存儲中心，其他云計算技術(shù)也在不斷推進(jìn)中[2]。

　　3 城市軌道交通融合云平臺建設(shè)方案

　　3.1 總體規(guī)劃

　　針對城軌工程而言，在構(gòu)建云平臺過程中需要明確平臺功能。通常情況下會涉及運營生產(chǎn)、運營管理、企業(yè)管理、建設(shè)管理以及資源管理五個方面，承載城軌交通系統(tǒng)的內(nèi)外部服務(wù)網(wǎng)以及安全生產(chǎn)網(wǎng)。以此實現(xiàn)生產(chǎn)指揮、企業(yè)管理以及乘客服務(wù)等功能。

　　云計算服務(wù)模式有三種，分別為軟件即服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)以及平臺即服務(wù)，我們將其稱為SaaS、IaaS、PaaS。IaaS主要提供基礎(chǔ)資源，通常為企業(yè)級別的私有云;PaaS是構(gòu)建軟件部署平臺的基礎(chǔ)，可以將硬件以及操作系統(tǒng)不斷細(xì)化，用戶在使用過程中無需關(guān)心基礎(chǔ)資源;SaaS指代的是將軟件的開發(fā)、管理工作直接交給第三方，用戶在應(yīng)用過程中無需擔(dān)心技術(shù)問題，但是該技術(shù)實現(xiàn)行業(yè)間的場景交互較為困難，通用性不高[3]�；�于此，根據(jù)城軌交通工程運行需求來看，宜采用IaaS構(gòu)建私有云，形成城軌安全生產(chǎn)云，采用SaaS或PaaS構(gòu)建混合云，保障工程內(nèi)部辦公自動化，實現(xiàn)人力資源管理、項目運維管理等。有關(guān)城市軌道交通工程對外門戶網(wǎng)站、云售票等可以構(gòu)建對外服務(wù)云。

　　3.2 業(yè)務(wù)部署有關(guān)城軌融合云平臺的數(shù)據(jù)處理工作、存儲工作主要集中在線網(wǎng)控制中心(OCC)數(shù)據(jù)中心機房，有關(guān)人員需要對系統(tǒng)容災(zāi)問題引起重視。常見手段為冗余容災(zāi)解決方案，在異地設(shè)置災(zāi)備數(shù)據(jù)中心，防止主中心故障時影響系統(tǒng)運行，保障用戶在使用城軌系統(tǒng)業(yè)務(wù)時實現(xiàn)無感切換[4]。有關(guān)城市軌道交通融合云平臺業(yè)務(wù)部署包含有綜合監(jiān)控系統(tǒng)、清分中心系統(tǒng)與自動售檢票系統(tǒng)、信號ATS系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，通過以下內(nèi)容對此詳細(xì)論述。

　　3.2.1 綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過云平臺整合傳統(tǒng)城軌系統(tǒng)服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心、交換機以及磁盤列陣等。有關(guān)停車場、車輛段以及控制中心等工作站采用云桌面終端。在停車場以及車站取消物理服務(wù)器，通過設(shè)置虛擬備用實時服務(wù)器的方式，滿足車站本地自動控制需求，以便在骨干網(wǎng)絡(luò)或車輛段發(fā)生故障時能夠自動存儲數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后將數(shù)據(jù)上傳。

　　3.2.2 清分中心與自動售檢票系統(tǒng)清分中心與自動售檢票系統(tǒng)又被稱為 ACC/AFC/，利用與計算技術(shù)能夠直接將其原有的5層機構(gòu)壓縮至3層。其存儲資源與計算工作都由云平臺統(tǒng)一部署，弱化線路中心級軟件功能，將管理功能上移到清分中心。這樣一來，工作站能夠?qū)�車站終端設(shè)備以及票務(wù)統(tǒng)一管理，但是考慮到網(wǎng)絡(luò)支付平臺的信息安全問題，建議票務(wù)統(tǒng)一管理工作在外部服務(wù)網(wǎng)中部署[5]。

　　3.2.3 信號ATS系統(tǒng)在構(gòu)建城軌系統(tǒng)交通融合平臺時 ，有關(guān)信號ATS整體架構(gòu)不變，但是需要將數(shù)據(jù)主中心以及備用數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一納入到云平臺當(dāng)中，實現(xiàn)統(tǒng)一建設(shè)與管理。主數(shù)據(jù)中心與備用數(shù)據(jù)中心整體架構(gòu)保持一致，列車運行表、調(diào)度工作站以及現(xiàn)場ATS工作站需要采用云桌面方式進(jìn)行部署。

　　3.2.4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)在部署視頻監(jiān)控板塊時，可以考慮將傳統(tǒng)城軌系統(tǒng)中的線路級平臺優(yōu)化升級，構(gòu)建線網(wǎng)級平臺，減少視頻監(jiān)控時的數(shù)據(jù)處理層級，使流程管理、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)接口運行更加簡潔高效。在處理各車站視頻時，需要采用集中存儲原則，主控中心和備用控制中心采取同步機制，將視頻資源共享與利用。在車輛段應(yīng)專門設(shè)置獨立的視頻存儲設(shè)備，在主控制中心發(fā)生故障的情況下，車輛段云存儲需要將一天的視頻信息存儲下來[6]。

　　3.2.5 公務(wù)電話與專用電話系統(tǒng)在當(dāng)前 VoIP 軟交換方案得到廣泛推廣應(yīng)用的背景下，通過云平臺集中部署核心軟交換平臺，利用云計算技術(shù)，降低平臺建設(shè)成本，提高其擴展性的同時，滿足城軌系統(tǒng)公務(wù)電話用戶對系統(tǒng)的需求。在此過程中，因為考慮到資源共享建設(shè)理念，可以應(yīng)用公專合一方案，實現(xiàn)公務(wù)電話與專用電話資源共享。

　　3.3 安全設(shè)計有關(guān)城軌交通融合

　　云平臺安全體系涉及主體較多，包含有城軌運維單位、業(yè)務(wù)部門、云平臺提供方等，因為各主體對自身管理范圍內(nèi)的資源控制力度有所不同，所以需要結(jié)合實況構(gòu)建安全共建、責(zé)任共管的模型，以此保障系統(tǒng)運行安全。具體而言，有關(guān)城軌交通融合云平臺安全框架可以分為主機安全、終端安全、應(yīng)用安全等方面，在滿足各層面運行需求的同時要做好安全管理、安全服務(wù)等工作。

　�、偎�謂的終端安全包含有監(jiān)控終端、辦公終端以及不同類型服務(wù)器的運行安全。工作人員可以通過設(shè)置防火墻、部署防病毒軟件以及入侵防御等手段保障主機安全。②主機安全主要指代的是不同服務(wù)器安全，融合云平臺想要保障其穩(wěn)定運行，可以通過部署主機入侵防護(hù)、軟件白名單等方式，保障各主機安全穩(wěn)定的運行。③數(shù)據(jù)安全指代的是城軌系統(tǒng)運行時產(chǎn)生的所以數(shù)據(jù)信息，這也是城軌交通融合云平臺的重點運行內(nèi)容，需要從數(shù)據(jù)隔離、訪問控制等方面提高安全管理水平，保障相關(guān)數(shù)據(jù)信息安全不泄露。

　�、芡ǔＧ闆r下應(yīng)用層的安全涉及到系統(tǒng)業(yè)務(wù)是否能夠穩(wěn)定運行，可以采用安全沙箱或者WAF等技術(shù)保障系統(tǒng)應(yīng)用安全。

　　4 發(fā)展趨勢

　　有關(guān)城市軌道交通融合云平臺建設(shè)是從基礎(chǔ)設(shè)施往上的云化，逐漸整合上層應(yīng)用，這是城軌行業(yè)的發(fā)展趨勢。目前，我國正在建設(shè)或者已落地的云平臺項目均以IaaS層為主，因此在往后的方案中需要對PaaS以及SaaS不斷深化，以便能夠為用戶提供更好地體驗。在我國一、二線城市，軌道交通建設(shè)規(guī)劃是城市發(fā)展的重要內(nèi)容之一，線路總數(shù)往往高達(dá)20條往上，因此軌道交通云平臺在構(gòu)建過程中需要考慮多方面，從城市交通網(wǎng)以及城市群的角度出發(fā)，構(gòu)建融合云平臺，以此最大化地利用交通云平臺優(yōu)勢。

　　5 結(jié)語

　　綜上所述，在現(xiàn)代化信息技術(shù)水平不斷提高的背景下，傳統(tǒng)城軌系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代城軌工程的發(fā)展。云計算技術(shù)的引進(jìn)與應(yīng)用，構(gòu)建交通融合云平臺，有助于推動城軌工程信息化建設(shè)，將原有系統(tǒng)優(yōu)化升級，提高系統(tǒng)運行速度與安全的同時，降低系統(tǒng)運行成本，為城軌交通工程得以實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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　　作者：向濱

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