曹麗娜

摘要：基于云計算技術(shù)的城市軌道交通信息化平臺（以下簡稱“城市軌道交通云平臺”）是云計算技術(shù)在城市軌道交通信息化發(fā)展過程中創(chuàng)新融合的成果。通過對云計算基礎(chǔ)架構(gòu)、計算資源架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)劃分、安全策略確定、服務(wù)模式選擇等內(nèi)容的研究，介紹呼和浩特市城市軌道交通云平臺系統(tǒng)架構(gòu)的整體解決方案，并對城市軌道交通云平臺的發(fā)展趨勢進行展望，如與AI技術(shù)、BIM技術(shù)結(jié)合，向PaaS、SaaS服務(wù)模式發(fā)展以及未來對于數(shù)據(jù)更綜合的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;云平臺系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò);架構(gòu)方案

引言

近年來隨著城市圈的發(fā)展，全國各地都在加快推進城市軌道交通建設(shè)?？s短城市軌道交通建設(shè)周期、提升運營效率、簡化運維管理的需求越來越突出，因此對城市軌道交通信息化也提出了更高效、更節(jié)能的要求。而當(dāng)前城市軌道交通信息化應(yīng)用的各系統(tǒng)之間相互獨立，即采用物理隔離方式建設(shè)，造成各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)不能充分共享。打破各系統(tǒng)之間的“數(shù)據(jù)孤島”，構(gòu)建信息交互更加頻繁、實時性更高、可共享的城市軌道交通信息化平臺成為必然趨勢。而新興的云計算技術(shù)可實現(xiàn)信息化資源的動態(tài)分配，提高資源利用率，而且其安全性與穩(wěn)定性已得到實踐證明及廣泛認(rèn)可。因此，城市軌道交通云平臺應(yīng)運而生。

一、城市軌道交通各應(yīng)用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀概述

目前，城市軌道交通應(yīng)用系統(tǒng)主要包括通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)（AFC）、綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）及門禁系統(tǒng)（ACS）等⑶。

通信各子系統(tǒng)主要由通信傳輸網(wǎng)絡(luò)承載，主要包括TDM（時分復(fù)用）業(yè)務(wù)和IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，因此傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)尤為重要。目前傳輸網(wǎng)絡(luò)大部分采用MSTP（內(nèi)嵌RPR）方案，也有部分釆用增強型多業(yè)務(wù)傳送平臺（MSTP+）及PTN等方案組成環(huán)網(wǎng)架構(gòu)。隨著數(shù)據(jù)和視頻圖像等信息帶寬需求逐漸增加，并且實時通信和數(shù)據(jù)、視頻圖像等業(yè)務(wù)要求的提高以及未來對全自動駕駛網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的增加，未來傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬需求量還可能更大。

信號系統(tǒng)中，列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)（ATS）作為重要子系統(tǒng)，是一套集現(xiàn)代化數(shù)據(jù)通信、計算機、網(wǎng)絡(luò)和信號技術(shù)為一體的、分布式的實時監(jiān)督、控制系統(tǒng)。ATS子系統(tǒng)主要分為線路中心級和車站級兩級架構(gòu)進行建設(shè)、運營和維護。

自動售檢票系統(tǒng)（AFC）主要分為清分中心系統(tǒng)、線路中心級系統(tǒng)和車站級系統(tǒng)三層架構(gòu)。整個系統(tǒng)由通信傳輸網(wǎng)絡(luò)和自動售檢票系統(tǒng)設(shè)備組成。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）主要由線路中心級系統(tǒng)和車站級系統(tǒng)共兩層架構(gòu)組成。線路中心級綜合監(jiān)控系統(tǒng)主要包括主控中心系統(tǒng)和備用中心系統(tǒng)，車站級綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備主要包括實時服務(wù)器、通信前置機（FEP）、操作員工作站等。

門禁系統(tǒng)由通信提供的傳輸網(wǎng)絡(luò)通道組建門禁系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，一般分為線網(wǎng)級、線路級和站段級三個層次，釆用控制中心及車站兩級管理，中心、車站和就地三級控制

二、城市軌道交通云平臺發(fā)展情況

目前國內(nèi)各城市已針對城市軌道交通云平臺的技術(shù)應(yīng)用展開深入研究，主要從以下2 個方面展開探索。

首先考慮到安全因素及既有線路改造的困難，在新建線路中針對部分業(yè)務(wù)系統(tǒng)，在不改變系統(tǒng)原有架構(gòu)的基礎(chǔ)上或者在進行微小改動后使用云化部署方案。此方案可解決單系統(tǒng)的資源彈性擴展與動態(tài)部署問題，但是不能實現(xiàn)跨系統(tǒng)資源動態(tài)調(diào)配。

其次充分利用新建城市的后發(fā)優(yōu)勢，在建設(shè)之初就搭建基于車站和線網(wǎng)中心2 級架構(gòu)的線網(wǎng)級融合云平臺，并且對傳統(tǒng)模式下的城市軌道交通生產(chǎn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)3 級架構(gòu)（車站、線路中心、線網(wǎng)中心）進行優(yōu)化升級，統(tǒng)一云化部署，使后續(xù)新線可直接接入線網(wǎng)中心云平臺，而且云平臺可根據(jù)城市軌道交通業(yè)務(wù)系統(tǒng)安全等級、生產(chǎn)調(diào)度響應(yīng)及時性等要求配置不同的資源池。

三、城市軌道交通云平臺系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案

（一）網(wǎng)絡(luò)劃分及應(yīng)用

根據(jù)各類業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的功能定位和應(yīng)用、管理需求，云平臺網(wǎng)絡(luò)劃分為安全生產(chǎn)網(wǎng)、內(nèi)部管理網(wǎng)、外部服務(wù)網(wǎng)。安全生產(chǎn)網(wǎng)主要用于部署運營生產(chǎn)類業(yè)務(wù)應(yīng)用，包括線網(wǎng)運營指揮、安全生產(chǎn)大數(shù)據(jù)平臺、列車自動控制（ATS）、自動售檢票、綜合監(jiān)控、門禁、乘客信息、車輛智能運維等系統(tǒng)。內(nèi)部管理網(wǎng)主要用于部署面向企業(yè)內(nèi)部用戶的業(yè)務(wù)應(yīng)用，包括運營管理系統(tǒng)、企業(yè)管理系統(tǒng)、建設(shè)管理系統(tǒng)、企業(yè)管理信息系統(tǒng)大數(shù)據(jù)平臺等。外部服務(wù)網(wǎng)主要用于部署面向外部或公眾用戶的乘客服務(wù)類業(yè)務(wù)應(yīng)用，包括乘客服務(wù)管理系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)購票平臺、線網(wǎng)智慧客流組織系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、企業(yè)門戶網(wǎng)站、公務(wù)電話系統(tǒng)等。此外，為了便于網(wǎng)絡(luò)管理，提高網(wǎng)絡(luò)維護效率，還需構(gòu)建運維管理網(wǎng)，以實現(xiàn)云平臺運維管理、IT設(shè)備管理、安全管理及運維審計等功能。

（二）線網(wǎng)級平臺建設(shè)

包括線網(wǎng)級主用控制中心和線網(wǎng)級災(zāi)備控制中心的規(guī)劃與建設(shè)。線網(wǎng)級主用控制中心在正常運營情況下承擔(dān)城軌各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的服務(wù)提供，為多條線路提供保障運營所需的各應(yīng)用服務(wù);災(zāi)備控制中心則為主用控制中心各業(yè)務(wù)應(yīng)用的容災(zāi)備份設(shè)置，當(dāng)主用控制中心故障情況下，災(zāi)備控制中心提供關(guān)鍵及重要業(yè)務(wù)應(yīng)用接管服務(wù)，保障正常運營;當(dāng)主用控制中心故障恢復(fù)后，相應(yīng)業(yè)務(wù)應(yīng)用宜回切主用控制中心提供服務(wù);主用控制中心與災(zāi)備控制中心之間通過通信骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心級互聯(lián)。某些線路級應(yīng)用（僅針對具體線路提供服務(wù)，與其他線路邏輯上保持相對獨立）也納入線網(wǎng)級信息化平臺進行統(tǒng)一的物理設(shè)施規(guī)劃與建設(shè)。

（三）安全管理體系

在管理方面，應(yīng)根據(jù)城市軌道交通云平臺的新業(yè)務(wù)架構(gòu)優(yōu)化傳統(tǒng)運營管理組織架構(gòu)，并在此組織架構(gòu)中充分考慮運營管理的授權(quán)、復(fù)合流程及分配，從而在管理上確保系統(tǒng)安全。技術(shù)安全策略主要有虛擬化、網(wǎng)絡(luò)、主機及應(yīng)用、數(shù)據(jù)安全策略。對于安全生產(chǎn)網(wǎng)、內(nèi)部管理網(wǎng)和外部服務(wù)網(wǎng)，按功能區(qū)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)2 個維度進行邏輯隔離防護，可根據(jù)區(qū)域權(quán)限劃分網(wǎng)絡(luò)，也可根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)劃分網(wǎng)絡(luò)。在安全生產(chǎn)網(wǎng)、內(nèi)部管理網(wǎng)和外部服務(wù)網(wǎng)中分別部署安全設(shè)備，對功能區(qū)之間、業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的流量進行訪問控制，及時發(fā)現(xiàn)并阻斷網(wǎng)絡(luò)入侵、病毒傳播、拒絕服務(wù)（DoS）等各類網(wǎng)絡(luò)攻擊。

（四）骨干傳輸網(wǎng)

包括線網(wǎng)級骨干網(wǎng)與線路級骨干網(wǎng)兩層設(shè)置。線網(wǎng)級骨干網(wǎng)實現(xiàn)對多條線路業(yè)務(wù)流量匯聚承載，為線路業(yè)務(wù)終端與線網(wǎng)級應(yīng)用平臺之間提供高速、可靠、低時延互聯(lián)通道。線路級骨干網(wǎng)主要是為線路各車站與線網(wǎng)/線路中心提供線路級數(shù)據(jù)承載互聯(lián)通道。車站級信息化平臺主要為車站本地業(yè)務(wù)應(yīng)用提供部署承載，涵蓋正常情況下的車站級業(yè)務(wù)應(yīng)用以及降級業(yè)務(wù)應(yīng)用，確保車站正常及降級情況下的業(yè)務(wù)運營服務(wù)。

結(jié)語

當(dāng)前城市軌道交通云平臺技術(shù)尚處于起步階段，基于云平臺的城市軌道交通信息化系統(tǒng)建設(shè)還沒有形成固定模式，而云平臺架構(gòu)下的傳統(tǒng)生產(chǎn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)尚處于驗證階段。中國城市軌道交通協(xié)會也在積極推進城市軌道交通云平臺相關(guān)頂層規(guī)范的編制。因此本文對城市城市軌道交通云平臺系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案進行研究，最終可以讓城市軌道交通軌道發(fā)展更加迅速。

參考文獻：

[1]?? 張鵬雄.城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新與實踐探索[J].鐵路通信信號工程技術(shù)，2020，17（05）：57-62.

[2]?? 楊承東，徐余明.基于云計算技術(shù)的城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)方案[J].城市軌道交通研究，2020，23（05）：6-9.

[3]?? 湯石男，李冰.基于云平臺的城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)方案[J].城市軌道交通研究，2020，23（05）：76-81+85.

[4]?? 李佳祎.城市軌道交通云平臺系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案研究[J].鐵道工程學(xué)報，2020，37（04）：91-97.

[5].中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要[J].城市軌道交通，2020（04）：8-23.