关于城市轨道交通融合云平台的研究

所属分类：电子论文阅读952次时间：2022-04-25 10:26

本文摘要：【摘要】云计算能够有效解决传统IT架构与部署模式下城市轨道交通系统存在的问题，达到软硬件资源共享与按需调配的目的。文章主要内容通过探讨云平台在城市轨道交通中的使用环境，分析了城市轨道交通融合云平台的建设方案，为推进我国城轨行业实现信息化建设发展提供部

　　【摘要】云计算能够有效解决传统IT架构与部署模式下城市轨道交通系统存在的问题，达到软硬件资源共享与按需调配的目的。文章主要内容通过探讨云平台在城市轨道交通中的使用环境，分析了城市轨道交通融合云平台的建设方案，为推进我国城轨行业实现信息化建设发展提供部分参考价值。

　　【关键词】城市轨道工程 ;交通项目 ;云平台

城市轨道交通

　　1 引言

　　在我国，云计算在各领域发展十分迅速，但是在城轨行业起步较晚。目前诸多城市城轨交通相关专业，如通信、信号、综合监控、AFC等核心业务系统仍旧以传统服务器运营模式为主，整体架构陈旧、操作技术落后以及不同系统间存在信息孤岛，并导致各系统安全管控能力弱、系统运行成本高，还会占用大量的人力、物力资源，不符合我国提倡的绿色发展理念。

　　2020年以来，随着《城市轨道交通云平台构建技术规范》(T/CAMET 11002-2020)等行业标准的编制及云计算、大数据、AI及5G技术在轨道交通的逐步应用，根据城轨系统运行现状，积极引进云计算技术，搭建轨道交通融合云平台，促使各子系统能够通过该平台实现资源共享，提高硬件资源利用率的同时，降低系统运行成本，提高城市轨道工程建设、运营水平已成趋势。

　　2 云平台在城市轨道交通工程的使用环境

　　2.1 政治环境根据我国出台的《国务院关于印发促进大数据发展行动纲要通知》内容来看，从国家层面已经对大数据以及云计算技术引起重视。此外，在《推进“互联网+”便捷交通促进智能交通发展的实施方案》中，对于交通运输行业引进大数据、云计算技术进行了明确指导，这些都为云平台在轨道交通工程中的使用提供了支持[1]。

　　2.2 政府响应近年来地方政府对云计算技术的应用态度来看，各行业在发展过程中都将云计算、大数据等作为信息网络建设的前端选项，云南省在2021年2月印发的《云南省国民经济和社会发展第十四个五年计划和二〇三五年远景目标纲要》中，明确指出在“十四五”时期，云南将大力推进“数字云南”建设。此外，针对城市轨道交通工程，各地为实现建设运营资源统一化、精细化管理，均积极引进云平台。

　　2.3 行业背景2020年，在行业部门和协会的推进下，业内积极开展《城市轨道交通云平台构建技术规范》编制，同时在新修订的《城市轨道交通综合监控系统工程技术标准》(GB/T 50636-2018)中，对于城轨工程的云计算应用做出了明确规定，指出了城轨工程监控系统可以采用云平台方案。目前，在城轨交通行业发展过程中，不少专家及单位对于云计算技术的应用进行了反复验算与论证，并取得了诸多成果，如昆明地铁已建成并投运的 4 号线，以综合监控系统为依托，将涉及的信号系统、AFC系统等建设从传统模式上升到云平台，运用云技术，构建网络化云存储中心，其他云计算技术也在不断推进中[2]。

　　3 城市轨道交通融合云平台建设方案

　　3.1 总体规划

　　针对城轨工程而言，在构建云平台过程中需要明确平台功能。通常情况下会涉及运营生产、运营管理、企业管理、建设管理以及资源管理五个方面，承载城轨交通系统的内外部服务网以及安全生产网。以此实现生产指挥、企业管理以及乘客服务等功能。

　　云计算服务模式有三种，分别为软件即服务、基础设施即服务以及平台即服务，我们将其称为SaaS、IaaS、PaaS。IaaS主要提供基础资源，通常为企业级别的私有云;PaaS是构建软件部署平台的基础，可以将硬件以及操作系统不断细化，用户在使用过程中无需关心基础资源;SaaS指代的是将软件的开发、管理工作直接交给第三方，用户在应用过程中无需担心技术问题，但是该技术实现行业间的场景交互较为困难，通用性不高[3]。基于此，根据城轨交通工程运行需求来看，宜采用IaaS构建私有云，形成城轨安全生产云，采用SaaS或PaaS构建混合云，保障工程内部办公自动化，实现人力资源管理、项目运维管理等。有关城市轨道交通工程对外门户网站、云售票等可以构建对外服务云。

　　3.2 业务部署有关城轨融合云平台的数据处理工作、存储工作主要集中在线网控制中心(OCC)数据中心机房，有关人员需要对系统容灾问题引起重视。常见手段为冗余容灾解决方案，在异地设置灾备数据中心，防止主中心故障时影响系统运行，保障用户在使用城轨系统业务时实现无感切换[4]。有关城市轨道交通融合云平台业务部署包含有综合监控系统、清分中心系统与自动售检票系统、信号ATS系统、视频监控系统等，通过以下内容对此详细论述。

　　3.2.1 综合监控系统通过云平台整合传统城轨系统服务器、数据中心、交换机以及磁盘列阵等。有关停车场、车辆段以及控制中心等工作站采用云桌面终端。在停车场以及车站取消物理服务器，通过设置虚拟备用实时服务器的方式，满足车站本地自动控制需求，以便在骨干网络或车辆段发生故障时能够自动存储数据，在网络恢复后将数据上传。

　　3.2.2 清分中心与自动售检票系统清分中心与自动售检票系统又被称为 ACC/AFC/，利用与计算技术能够直接将其原有的5层机构压缩至3层。其存储资源与计算工作都由云平台统一部署，弱化线路中心级软件功能，将管理功能上移到清分中心。这样一来，工作站能够对车站终端设备以及票务统一管理，但是考虑到网络支付平台的信息安全问题，建议票务统一管理工作在外部服务网中部署[5]。

　　3.2.3 信号ATS系统在构建城轨系统交通融合平台时，有关信号ATS整体架构不变，但是需要将数据主中心以及备用数据中心统一纳入到云平台当中，实现统一建设与管理。主数据中心与备用数据中心整体架构保持一致，列车运行表、调度工作站以及现场ATS工作站需要采用云桌面方式进行部署。

　　3.2.4 视频监控系统在部署视频监控板块时，可以考虑将传统城轨系统中的线路级平台优化升级，构建线网级平台，减少视频监控时的数据处理层级，使流程管理、数据处理以及数据接口运行更加简洁高效。在处理各车站视频时，需要采用集中存储原则，主控中心和备用控制中心采取同步机制，将视频资源共享与利用。在车辆段应专门设置独立的视频存储设备，在主控制中心发生故障的情况下，车辆段云存储需要将一天的视频信息存储下来[6]。

　　3.2.5 公务电话与专用电话系统在当前 VoIP 软交换方案得到广泛推广应用的背景下，通过云平台集中部署核心软交换平台，利用云计算技术，降低平台建设成本，提高其扩展性的同时，满足城轨系统公务电话用户对系统的需求。在此过程中，因为考虑到资源共享建设理念，可以应用公专合一方案，实现公务电话与专用电话资源共享。

　　3.3 安全设计有关城轨交通融合

　　云平台安全体系涉及主体较多，包含有城轨运维单位、业务部门、云平台提供方等，因为各主体对自身管理范围内的资源控制力度有所不同，所以需要结合实况构建安全共建、责任共管的模型，以此保障系统运行安全。具体而言，有关城轨交通融合云平台安全框架可以分为主机安全、终端安全、应用安全等方面，在满足各层面运行需求的同时要做好安全管理、安全服务等工作。

　　①所谓的终端安全包含有监控终端、办公终端以及不同类型服务器的运行安全。工作人员可以通过设置防火墙、部署防病毒软件以及入侵防御等手段保障主机安全。②主机安全主要指代的是不同服务器安全，融合云平台想要保障其稳定运行，可以通过部署主机入侵防护、软件白名单等方式，保障各主机安全稳定的运行。③数据安全指代的是城轨系统运行时产生的所以数据信息，这也是城轨交通融合云平台的重点运行内容，需要从数据隔离、访问控制等方面提高安全管理水平，保障相关数据信息安全不泄露。

　　④通常情况下应用层的安全涉及到系统业务是否能够稳定运行，可以采用安全沙箱或者WAF等技术保障系统应用安全。

　　4 发展趋势

　　有关城市轨道交通融合云平台建设是从基础设施往上的云化，逐渐整合上层应用，这是城轨行业的发展趋势。目前，我国正在建设或者已落地的云平台项目均以IaaS层为主，因此在往后的方案中需要对PaaS以及SaaS不断深化，以便能够为用户提供更好地体验。在我国一、二线城市，轨道交通建设规划是城市发展的重要内容之一，线路总数往往高达20条往上，因此轨道交通云平台在构建过程中需要考虑多方面，从城市交通网以及城市群的角度出发，构建融合云平台，以此最大化地利用交通云平台优势。

　　5 结语

　　综上所述，在现代化信息技术水平不断提高的背景下，传统城轨系统已经不能满足现代城轨工程的发展。云计算技术的引进与应用，构建交通融合云平台，有助于推动城轨工程信息化建设，将原有系统优化升级，提高系统运行速度与安全的同时，降低系统运行成本，为城轨交通工程得以实现持续发展奠定基础。

　　参考文献

　　[1] 刘芽，刘占英，麻永华，等 . 基于云计算技术的城市轨道交通信息化平台发展探索[J].现代城市轨道交通，2019(9)：126-130

　　.[2] 李倩 . 基于云平台的城市轨道交通检测数据系统构建研究与应用[J].现代城市轨道交通，2020(2)：83-88.

　　[3] 吕希奎，王奇胜，孙培培 . 基于三维地理信息系统与建筑信息模型融合的城市轨道交通线路设计方法[J].城市轨道交通研究，2018，21(12)：112-115.

　　[4] 汤石男，李冰 . 基于云平台的城市轨道交通综合监控系统方案[J]. 城市轨道交通研究，2020，212(5)：84-89+93.

　　[5] 李高科，吴卉，杜呈欣，高凡，吴跃 . 智慧城市轨道交通云平台建设构想及其架构与应用部署研究[J].铁路计算机应用，2020，284(11)：74-76+81.

　　[6] 张育雨，何志林.基于BIM+GIS的城市轨道交通项目智慧管控云平台系统设计与建设实践[J].中国建设信息化，2020(11)：3.

　　作者：向滨

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