熊龍鵬

[摘? ? 要]? 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市現(xiàn)代化水平的提升，軌道交通成為城市交通的重要發(fā)展方向。軌道交通因其密集化、高速化的特性，離不開準確、全面、高效的管理和調(diào)度。軌道交通自動化與智能化飛速的發(fā)展，自動化系統(tǒng)成為了城市軌道交通系統(tǒng)的核心。文章通過對云計算的討論，分析云計算在軌道交通自動化系統(tǒng)中的體系架構(gòu)和應(yīng)用模式[1]。

[關(guān)鍵詞]云計算;軌道交通;自動化系統(tǒng);城市交通

[中圖分類號]TM63 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）09–0–03

[Abstract]With the development of economy and the improvement of urban modernization level， urban rail transit has become an important development direction of urban transportation.Due to its dense and high-speed characteristics， rail transit cannot be separated from accurate， comprehensive and efficient management and scheduling.With the rapid development of rail transit automation and intelligence， the automation system is the core of the urban rail transit system.Through the discussion of cloud computing analyzes the architecture and application mode [1] of cloud computing in rail transit automation system.

[Keywords]cloud computing; rail transit; automation system; urban transportation

隨著我國城市現(xiàn)代化進程的加快，信息通信技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)趨于成熟，云計算技術(shù)也有了更廣泛的應(yīng)用。城市交通是一個城市發(fā)展的基礎(chǔ)，軌道交通更是加快城市現(xiàn)代化進程的重要方式。對于軌道交通來說，自動化和智能化是今后發(fā)展的大方向。城市軌道交通自動化系統(tǒng)是一個龐大的系統(tǒng)，運用傳統(tǒng)的計算機來進行計算可能無法支撐整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，云計算是基于虛擬化技術(shù)，進行大規(guī)模計算的新型計算方式，是自動化系統(tǒng)未來長足發(fā)展的基礎(chǔ)和支柱。

1 云計算的概念

云計算是一種整合計算資源，通過互聯(lián)網(wǎng)共享，任何人都可以使用的計算方式。就像一個大型的計算器，每個人都可以使用這個計算器，并且可以同時使用，云計算分別為他們計算然后返回每個人的結(jié)果。而這個計算器只需要很少的人為管理，云計算中的大部分計算資源通過軟件來進行自動化管理，并在互聯(lián)網(wǎng)上進行流通。

根據(jù)權(quán)威定義，云計算的服務(wù)模式包括IaaS（基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)）、PaaS（平臺服務(wù)）和SaaS（軟件服務(wù)）。其中基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)提供的是給個人或組織提供基礎(chǔ)的計算資源，包括虛擬機、存儲服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)。平臺服務(wù)提供的是一種通過全球互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的應(yīng)用程序和服務(wù)的平臺，不需要管理底層的基礎(chǔ)設(shè)施，給予平臺開發(fā)、測試和管理應(yīng)用程序。軟件服務(wù)是云計算服務(wù)的最終形式，以各種設(shè)備終端為載體，通過安裝使用應(yīng)用程序，來進行云計算服務(wù)的提供[2]。

2 軌道交通自動化系統(tǒng)概述

由于當前城市軌道交通的飛速發(fā)展，軌道交通自動化系統(tǒng)研究變得十分重要。自動化系統(tǒng)有別于傳統(tǒng)的軌道交通人工操作的方式，在軌道交通的運營上有著十分高的效率[3]。利用自動化技術(shù)，建立快速可靠的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，通過對城市軌道交通進行全線的整合監(jiān)控，保證城市軌道交通的安全高效。城市軌道交通自動化系統(tǒng)利用云計算建立分層分布的計算機網(wǎng)絡(luò)，在運行時具有較高的響應(yīng)性，同時基于系統(tǒng)的互聯(lián)，對資源進行有效共享，實現(xiàn)綜合自動化的監(jiān)控。

3 云計算的優(yōu)點

3.1 節(jié)約運行成本

云計算使用云端程序來進行運算，不需要下載傳統(tǒng)的應(yīng)用程序，減少終端設(shè)備的處理量，降低了對儲存空間的使用量。另外一些應(yīng)用程序在下載時需要昂貴的費用，云計算可以依據(jù)在線平臺，使用大部分所需要的軟件。

云計算是通過云端服務(wù)器來進行系統(tǒng)或網(wǎng)站的搭建的，在運營時只需要很少的人工管理，降低了人工成本。同時云端服務(wù)器不需要額外采購專門的服務(wù)器設(shè)備，節(jié)約了設(shè)備成本，讓更多的成本投入到開發(fā)方向[4]。

另外在一些大型的云計算系統(tǒng)中，例如，軌道交通自動化系統(tǒng)，在進行設(shè)備的采購和人員工作分配時通過集中管理和動態(tài)分配，提高了資源的利用率，減少了浪費，節(jié)約了自動化系統(tǒng)運行的成本。

3.2 方便靈活

云計算系統(tǒng)依托于云端服務(wù)器，整合了大量的計算資源，通過三層服務(wù)模式，在使用時反應(yīng)迅速準確，方便快捷。同時云計算使用集中運維管理，消除了因為維護管理水平不同造成的風險。

云計算的項目在進行更改或者終止時，由于使用的是云端服務(wù)器，在反應(yīng)時快捷準確，沒有設(shè)備、硬件方面的后顧之憂。

云計算的三層服務(wù)模式為不同的使用人群提供不同的服務(wù)，例如，在軌道交通自動化系統(tǒng)中，云計算為乘客、管理以及開發(fā)人員分別提供SaaS、PaaS和IaaS的不同方式的服務(wù)，三層服務(wù)模式靈活運用，使自動化系統(tǒng)的使用更加方便快捷。

3.3 簡化維護

在進行程序修補時，云計算依托于共享的云端服務(wù)器，數(shù)據(jù)可以在云端進行實時備份，在進行升級或者更改時不需要對數(shù)據(jù)資料進行提前備份，只需要針對系統(tǒng)或軟件進行升級或維護，簡化了維護方式，節(jié)約了維護成本。

由于云計算是依托于虛擬云端服務(wù)器進行的集中運算，在進行維護時只需要對線上系統(tǒng)或軟件進行維護，沒有其他的硬件設(shè)備需要檢查更換，一定程度上節(jié)約了維護成本。

在軌道交通自動化系統(tǒng)中，由于不同服務(wù)模式的聯(lián)系，在維護時可以進行集中維護，錯峰升級，實現(xiàn)系統(tǒng)的靈活調(diào)度。

4 云計算在軌道交通中的體系架構(gòu)

4.1 城市軌道交通自動化系統(tǒng)設(shè)計原則

（1）要保證系統(tǒng)的先進性。由于云計算是當前互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展而衍生的先進的提供計算資源的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，因此在進行軌道交通自動化系統(tǒng)的設(shè)計時要保證系統(tǒng)的易操作、易改造、易維護的特性，同時還要保證終端程序用戶的使用感受，保證終端程序的便捷性和易操作性。

（2）在進行軌道交通自動化系統(tǒng)的設(shè)計時，要保證系統(tǒng)的擴展性。云計算技術(shù)作為一種新型的技術(shù)，根據(jù)社會發(fā)展的需求會有更多更長遠的發(fā)展。在進行軌道交通自動化系統(tǒng)的設(shè)計時，要考慮到技術(shù)的發(fā)展和用戶對不同業(yè)務(wù)的需求，在搭建系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時為未來業(yè)務(wù)的擴展和技術(shù)的進步留出改良的余地。

（3）在進行軌道交通自動化系統(tǒng)的設(shè)計時，要保證系統(tǒng)的安全可靠性。我國公民在使用軌道交通時要進行實名購票，這就導(dǎo)致了軌道交通系統(tǒng)匯集了大量的用戶個人信息，軌道交通系統(tǒng)有義務(wù)保護用戶個人信息的安全，在保證系統(tǒng)的高可用性的同時，還要保證數(shù)據(jù)與應(yīng)用的安全。

（4）要保證軌道交通系統(tǒng)的前瞻性。在進行系統(tǒng)的建設(shè)時要考慮到系統(tǒng)未來的業(yè)務(wù)拓展和管理的變化，通過云端服務(wù)器建立數(shù)據(jù)庫，將之后可能會用到的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)儲存起來，為之后的系統(tǒng)升級提供便利。

4.2 設(shè)計方案

云計算的服務(wù)系統(tǒng)包括服務(wù)管理、平臺服務(wù)和用戶訪問服務(wù)，是根據(jù)用戶需求進行多元化彈性設(shè)計的綜合系統(tǒng)。在將云計算應(yīng)用于軌道交通的架構(gòu)上時，要根據(jù)三層服務(wù)模式來進行分布式設(shè)計，并且通過傳輸骨干網(wǎng)進行連接。

建設(shè)云平臺控制中心時，在IaaS層使用虛擬機進行數(shù)據(jù)、計算資源、網(wǎng)絡(luò)資源和安全資源的存儲，在PaaS層建立分布式數(shù)據(jù)庫，在SaaS終端層建立調(diào)度員云桌面和業(yè)務(wù)系統(tǒng)桌面等各操作桌面。在建立災(zāi)備中心時，同樣使用三層服務(wù)模式，建立虛擬機，分布式數(shù)據(jù)庫，和各種操作桌面。

在各個車站建立SaaS層和感知層進行兩層服務(wù)模式，在SaaS層建立值班員云桌面和站長云桌面，感知層就是個人使用的終端設(shè)備。通過傳輸骨干網(wǎng)進行連接建立城市軌道交通自動化的云平臺架構(gòu)。

5 云計算在軌道交通中的應(yīng)用

5.1 加強軌道交通的管理

在進行城市軌道交通的管理時，依據(jù)云計算建立城市軌道交通的移動管理體系。在進行設(shè)備管理時，將設(shè)備臺賬和設(shè)備運行日志等數(shù)據(jù)資料儲存在云端服務(wù)器，進行數(shù)據(jù)的整合，加快故障設(shè)備的解決速度。

在進行車輛運營管理時，通過云計算將車輛調(diào)度、客流大小、運價與票務(wù)管理等數(shù)據(jù)進行解析和整合，保證軌道交通系統(tǒng)的自動化運行，建立完善的軌道交通運輸計劃，減輕了人工作業(yè)量，降低對專業(yè)人才的需求，節(jié)約了運維成本，提高了軌道交通的運輸能力。

5.2 高效數(shù)據(jù)處理

高效的數(shù)據(jù)信息處理是以當前移動通信網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展為首要前提，城市軌道交通在數(shù)據(jù)處理方面要合理地設(shè)定服務(wù)基地，使信息采集和數(shù)據(jù)處理可以在移動端完成，優(yōu)化數(shù)據(jù)的采集和處理過程。移動端的信號是否穩(wěn)定取決于當?shù)氐囊苿臃?wù)基地建設(shè)情況。在進行不同地區(qū)服務(wù)基地的建設(shè)時，要依據(jù)當?shù)卣吆屯恋厍闆r，科學合理地設(shè)計服務(wù)基地，實現(xiàn)用戶信息的云端存儲和處理，提高數(shù)據(jù)流通速度和數(shù)據(jù)處理速度。

在進行數(shù)據(jù)處理時，依托于云計算的云端服務(wù)器，可以通過骨干網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理的總中心，對數(shù)據(jù)進行科學的處理和分析，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全存儲，了解用戶的真實需求，提高軌道交通自動化系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。

5.3 乘客互聯(lián)

應(yīng)用云計算的城市軌道交通自動化系統(tǒng)建立三層的服務(wù)模式，系統(tǒng)在SaaS層也就是軟件服務(wù)層提供軌道交通相應(yīng)的應(yīng)用軟件。在乘客進行購票時，可以不使用傳統(tǒng)的人工購票或者購票機購票，只需要在進站時掃描相應(yīng)的二維碼或者使用IC卡，就可以乘坐列車。

同時軌道交通自動化系統(tǒng)通過大數(shù)據(jù)云計算，建立乘客信息系統(tǒng)，為乘客提供實時列車時間、換乘信息等全面的、正確的服務(wù)信息引導(dǎo)，同時提供天氣、時間、政府公告等各種多媒體信息，以人性化服務(wù)為宗旨，幫助乘客實現(xiàn)便捷出行，提高軌道交通的幸福感和運輸效率。

5.4 提高抗災(zāi)能力

應(yīng)用云計算的軌道交通自動化系統(tǒng)，在火災(zāi)、阻塞以及恐怖襲擊等險情到來時，使用三層服務(wù)模式對乘客進行提醒和疏散。在平臺端迅速給工作人員發(fā)出警告，提醒工作人員迅速處理。給乘客個人終端軟件發(fā)送險情信息，并配合工作人員為乘客提供動態(tài)緊急疏散提示，提高人員疏散效率，減少疏散時危險的發(fā)生。

軌道交通自動化系統(tǒng)對列車車廂進行監(jiān)視，通過攝像頭觀察車廂內(nèi)情況，采集數(shù)據(jù)，并上傳云端服務(wù)器。數(shù)據(jù)信息通過云端服務(wù)器進行列車和服務(wù)站進行雙向傳輸，提高工作人員對險情的反應(yīng)速度，降低災(zāi)害帶來的損失。

5.5 在自動化駕駛上的應(yīng)用

當前軌道交通大部分都是使用的ATO自動駕駛，在進行自動駕駛列車定位時，運用GPS導(dǎo)航技術(shù)，通過衛(wèi)星獲取軌道的電子圖形，再利用大數(shù)據(jù)云計算進行數(shù)據(jù)收集和處理，確定列車的位置，實現(xiàn)對列車的自動運行和管控。

自動化駕駛中也包括自動監(jiān)視，城市軌道交通自動化系統(tǒng)對列車內(nèi)部和車站進行實時的監(jiān)督和控制，利用云端服務(wù)器對監(jiān)視數(shù)據(jù)進行實時的整合和傳輸，確保城市軌道交通能夠更好的運營和發(fā)展。

6 結(jié)束語

云計算是城市軌道交通自動化的一場變革，是促進城市軌道交通自動化發(fā)展的主要動力，是實現(xiàn)軌道交通智能化的重要手段。云計算技術(shù)通過整合軌道交通的數(shù)據(jù)資源，建立三層服務(wù)模式的城市軌道交通自動化系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的發(fā)展性和可用性，同時保證城市軌道交通自動化系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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