文：張輝丨北京城建智控科技股份有限公司

《中國(guó)城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》發(fā)布后的兩年時(shí)間里，盡管受到了新冠肺炎疫情的重大不利影響，但是行業(yè)的智慧城軌建設(shè)沒有停滯不前，特別是作為數(shù)字底座的“城軌云與大數(shù)據(jù)平臺(tái)”仍然實(shí)現(xiàn)了較大突破。

當(dāng)前我國(guó)城市軌道交通已呈現(xiàn)出開通線路里程長(zhǎng)、開通城市眾多、城軌建設(shè)增速快等特點(diǎn)。在“交通強(qiáng)國(guó)”“新基建”等政策的不斷推動(dòng)下，我國(guó)城市軌道交通行業(yè)未來還將得到進(jìn)一步發(fā)展。

隨著城市經(jīng)濟(jì)與交通的不斷發(fā)展，人民群眾對(duì)于出行的要求越來越高，同時(shí)城市軌道交通規(guī)模的快速擴(kuò)大所帶來運(yùn)營(yíng)、維護(hù)問題也日益突出，軌道交通客流密集、環(huán)境封閉的特殊性，系統(tǒng)高度集成、協(xié)同聯(lián)動(dòng)的復(fù)雜性等問題都亟待解決。怎么在規(guī)模中要效益、在運(yùn)營(yíng)中降成本，如何在務(wù)實(shí)中求服務(wù)、在創(chuàng)新中求發(fā)展，是擺在城軌行業(yè)面前的難題。在這一大背景之下，利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G、區(qū)塊鏈等新興信息技術(shù)對(duì)城軌行業(yè)進(jìn)行信息化、數(shù)字化、智能化賦能升級(jí)無疑是深入推進(jìn)城市軌道交通行業(yè)發(fā)展與變革的必由之路。

為求推動(dòng)城軌行業(yè)可持續(xù)跨越發(fā)展，中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)2020年3月12日發(fā)布《中國(guó)城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》（以下簡(jiǎn)稱：《綱要》），《綱要》發(fā)布后的兩年時(shí)間里，盡管受到了新冠肺炎疫情的重大不利影響，但是行業(yè)的智慧城軌建設(shè)沒有停滯不前，特別是作為數(shù)字底座的“城軌云與大數(shù)據(jù)平臺(tái)”仍然實(shí)現(xiàn)了較大突破。

科技賦能，“城軌云”全國(guó)遍開“創(chuàng)新之花”

作為智慧城軌的重要支撐技術(shù)之一，云計(jì)算創(chuàng)新了計(jì)算和服務(wù)模式，使得很多行業(yè)的計(jì)算應(yīng)用具有了全新的解決方案，從而突破了用戶的技術(shù)障礙和“IT 黑洞”，以簡(jiǎn)便易用、規(guī)模經(jīng)濟(jì)、隨需擴(kuò)展的方式使用優(yōu)質(zhì)計(jì)算資源。目前的實(shí)際應(yīng)用，“城軌云與大數(shù)據(jù)平臺(tái)”主要有4種服務(wù)模型，即基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)（IaaS）、軟件即服務(wù)（SaaS）、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）和數(shù)據(jù)即服務(wù)（DaaS）。

城軌的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)完全符合大數(shù)據(jù)的定義，是一種規(guī)模大到在獲取、存儲(chǔ)、管理、分析方面大大超出了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件工具能力范圍的數(shù)據(jù)集合，具有海量的數(shù)據(jù)規(guī)模、快速的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、多樣的數(shù)據(jù)類型和價(jià)值密度低四大特征。對(duì)于城軌大數(shù)據(jù)價(jià)值的分析、挖掘離不開云平臺(tái)的支持，兩者關(guān)系緊密。大數(shù)據(jù)在云平臺(tái)的支持下，調(diào)度下層資源，進(jìn)行數(shù)據(jù)源加載、計(jì)算和最終結(jié)果輸出等操作。城軌業(yè)務(wù)大數(shù)據(jù)需要依賴城軌云的快速處理能力、數(shù)據(jù)庫和云儲(chǔ)存技術(shù)，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析、挖掘提供支持。

不可否認(rèn)，“城軌云與大數(shù)據(jù)平臺(tái)”的建設(shè)無法一蹴而就，需要一個(gè)不斷完善的過程，未來還有很長(zhǎng)的路要走。但我們欣喜地看到，在《綱要》的指引下，“城軌云與大數(shù)據(jù)平臺(tái)”已扎根多條地鐵線路，并結(jié)出了壯碩的果實(shí)。

2019年12月29日，呼和浩特軌道交通1號(hào)線開通初期運(yùn)營(yíng)，標(biāo)志著中國(guó)城市軌道交通第一個(gè)“軌道交通線網(wǎng)云平臺(tái)”的落地，其作為中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)的示范工程，是國(guó)內(nèi)在“線網(wǎng)云”上的首次嘗試，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了“一片云”“一張網(wǎng)”的總體設(shè)計(jì)目標(biāo)，橫向可承載城軌運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)系統(tǒng)、企業(yè)管理信息系統(tǒng)、乘客服務(wù)管理系統(tǒng)等全部業(yè)務(wù)，縱向可承載線網(wǎng)(線路)中心、車站(車輛段)兩級(jí)部門。具備計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和安全資源的隨需動(dòng)態(tài)分配能力，同時(shí)通過采用高可靠、熱遷移等技術(shù)，大大提升了業(yè)務(wù)服務(wù)的可靠性。呼和浩特“城軌云”首次構(gòu)建了城軌云新運(yùn)維模式，完成了基礎(chǔ)設(shè)施與業(yè)務(wù)解耦分層運(yùn)維，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化運(yùn)營(yíng)維護(hù)。

2020年9月23日開通的昆明軌道交通4號(hào)線（圖1），同時(shí)首次提出建設(shè)了線路級(jí)云平臺(tái)，該云平臺(tái)采用同城異地雙中心云平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)首次提出了并實(shí)施了車站云平臺(tái)，首次實(shí)現(xiàn)了云邊端系統(tǒng)計(jì)算架構(gòu)在城軌的應(yīng)用，建設(shè)多云管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全線所有資源的統(tǒng)一管控；首次實(shí)現(xiàn)全線所有弱電業(yè)務(wù)上云，ATS系統(tǒng)采用虛機(jī)形式上云，踐行《綱要》中提出的承載所有城軌云業(yè)務(wù)系統(tǒng)；首次在車站建設(shè)車站云減少信息傳輸鏈路，提升業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性，實(shí)現(xiàn)了《綱要》中提出的“在車站級(jí)集成各弱電專業(yè)所有裝備信息綜合感知與實(shí)時(shí)控制”，支撐《綱要》提出的智慧車站系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)；首次采用大數(shù)據(jù)平臺(tái)，結(jié)合城軌業(yè)務(wù)需求進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)百萬級(jí)數(shù)據(jù)秒級(jí)落盤，替代傳統(tǒng)進(jìn)口的工業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)庫，支持?jǐn)?shù)據(jù)分析和挖掘。昆明地鐵4號(hào)線也因此成為全國(guó)首條從中心到車站都全面系統(tǒng)地“云上運(yùn)行”、“云邊結(jié)合”的地鐵線路。

圖1 昆明軌道交通4號(hào)線控制中心大廳+車輛段備用中心

2020年12月26日開通運(yùn)營(yíng)的太原軌道交通2號(hào)線一期工程，標(biāo)志著城軌云與大數(shù)據(jù)平臺(tái)在軌道交通線網(wǎng)應(yīng)用的成熟，以“13531”為城市軌道交通信息化總體框架，采用同城異地的架構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)先期存儲(chǔ)主備設(shè)計(jì)，后期雙活設(shè)計(jì)的策略，在底層保證了數(shù)據(jù)的安全性，通過統(tǒng)一的多云管平臺(tái)設(shè)計(jì)為全線業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等資源。支持太原地鐵2號(hào)線按照GoA4級(jí)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)基于云平臺(tái)的全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)，中央級(jí)綜合調(diào)度指揮系統(tǒng)（ATS與ISCS深度融合構(gòu)建了綜合調(diào)度指揮系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱IDCS）建設(shè)在城軌云平臺(tái)上，通過對(duì)云平臺(tái)的安全加固保證系統(tǒng)達(dá)到安全SIL2級(jí)。同時(shí)城軌云在PaaS層提供中間件、大數(shù)據(jù)和容器等服務(wù)來實(shí)現(xiàn)多專業(yè)融合和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享，實(shí)現(xiàn)了《綱要》中對(duì)大數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的建設(shè)要求，即：“在城軌云上構(gòu)建數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，加大數(shù)據(jù)平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)的自主化研究，突破數(shù)據(jù)共享的壁壘，重點(diǎn)解決共享數(shù)據(jù)的采集、傳輸、加工、存儲(chǔ)、安全、分析、管理和服務(wù)等難題，為大數(shù)據(jù)應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?！蓖ㄟ^PaaS層的大數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過對(duì)數(shù)據(jù)的采集和分析，支撐全自動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度、智能運(yùn)維；還實(shí)現(xiàn)城軌云上部署了視頻存儲(chǔ)服務(wù)、視頻補(bǔ)錄等服務(wù)，首次實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)來提供SaaS服務(wù)；云平臺(tái)的平臺(tái)統(tǒng)保和各系統(tǒng)的系統(tǒng)自保，使整個(gè)系統(tǒng)具備了網(wǎng)絡(luò)安全三級(jí)等保標(biāo)準(zhǔn)。助力太原地鐵實(shí)現(xiàn)智慧城軌。

除了上述三個(gè)城市外，“城軌云與大數(shù)據(jù)平臺(tái)”也在南京、北京等軌道交通項(xiàng)目相繼落地應(yīng)用，并陸續(xù)在紹興、武漢、西安等城市的軌道交通建設(shè)項(xiàng)目中實(shí)施。

各個(gè)城市的“城軌云與大數(shù)據(jù)平臺(tái)”打造雖有不同，但殊途同歸。它們最終落腳點(diǎn)都在以創(chuàng)新技術(shù)打造數(shù)字化底座，著力解決傳統(tǒng)軌道交通弱電系統(tǒng)設(shè)備分散、資源利用率低，以及建設(shè)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本高等痛點(diǎn)難點(diǎn)問題，促進(jìn)了城軌行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，推動(dòng)了傳統(tǒng)城軌與數(shù)字化、信息化技術(shù)深度融合發(fā)展，開啟了城軌建設(shè)運(yùn)營(yíng)新模式。其中應(yīng)用在呼和浩特軌道交通的“城市軌道交通云平臺(tái)創(chuàng)新研究與應(yīng)用”及應(yīng)用在昆明軌道交通4號(hào)線的“基于云平臺(tái)的軌道交通綜合自動(dòng)化系統(tǒng)”都榮獲了中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)授予的科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，充分說明“城軌云與數(shù)據(jù)平臺(tái)”是具有戰(zhàn)略價(jià)值的先進(jìn)科技。

確立標(biāo)準(zhǔn)，“城軌云”實(shí)現(xiàn)城軌“弱電革新”

《綱要》指出，中國(guó)城軌信息化規(guī)范體系也是中國(guó)智慧城軌技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的基礎(chǔ)和重要組成部分，并逐步發(fā)布“1-3-5-2”四個(gè)層級(jí)組成的《中國(guó)城軌信息化規(guī)范體系》。

中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)于2019年發(fā)布了總體需求、技術(shù)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)安全3個(gè)架構(gòu)規(guī)范，緊接著在2020年發(fā)布了關(guān)于云平臺(tái)構(gòu)建、大數(shù)據(jù)平臺(tái)、云平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)、云平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)安全和線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)指揮中心系統(tǒng)的5個(gè)關(guān)鍵技術(shù)規(guī)范，其后，協(xié)會(huì)又于2021年組織編寫了關(guān)于信息化工程設(shè)計(jì)和大數(shù)據(jù)平臺(tái)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的2個(gè)實(shí)用技術(shù)規(guī)范。規(guī)范體系涵蓋了城軌業(yè)務(wù)需求、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)安全、資源分配、數(shù)據(jù)定義等全過程應(yīng)用技術(shù)。

既有標(biāo)準(zhǔn)的指引下，又有多地項(xiàng)目漸次成功落地，不但驗(yàn)證了新興技術(shù)的穩(wěn)定性和可靠性，也促進(jìn)了智慧城軌標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化建設(shè)的實(shí)踐及思考，為后續(xù)智慧城軌的實(shí)現(xiàn)做出了有力支撐，讓創(chuàng)新能夠真正成為城市軌道交通高質(zhì)量發(fā)展的“發(fā)動(dòng)機(jī)”。

已落地的“城軌云”項(xiàng)目，可以發(fā)現(xiàn)其在打破了基礎(chǔ)設(shè)施重復(fù)建設(shè)等弊端的同時(shí)，更是從頂層上實(shí)現(xiàn)了全方面的統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一部署、統(tǒng)一運(yùn)維，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間、專業(yè)之間、模塊之間、數(shù)據(jù)之間的整合與互享互通，使后續(xù)城市軌道交通系統(tǒng)多專業(yè)的深度融合與集成創(chuàng)新成為了可能，城市軌道交通系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景也大為增加。

在技術(shù)層面，遵循協(xié)會(huì)的“城軌云”解決了舊有建設(shè)方案系統(tǒng)接口多、各專業(yè)聯(lián)動(dòng)效率較低等諸多弊端，在數(shù)據(jù)打通、多專業(yè)融合、人員靈活配置、數(shù)據(jù)處理效率等方面均有顯著提升，為實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)融合創(chuàng)新應(yīng)用、大數(shù)據(jù)平臺(tái)、算法平臺(tái)、業(yè)務(wù)平臺(tái)等提供了豐厚的沃土。這大大加強(qiáng)了數(shù)據(jù)交互及積累，也提升了數(shù)據(jù)傳遞快速響應(yīng)速度，對(duì)全局感知、大數(shù)據(jù)開發(fā)、人工智能應(yīng)用等方面大有裨益?！霸啤辈粌H能夠?yàn)榫€網(wǎng)多專業(yè)的智慧運(yùn)維、線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)指揮中心、線網(wǎng)智慧建造平臺(tái)等建設(shè)提供更有利的基礎(chǔ)底座，也可以為實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)資源整合、數(shù)據(jù)快速檢索響應(yīng)、應(yīng)急聯(lián)動(dòng)、預(yù)測(cè)預(yù)警等提供加速平臺(tái)，更能夠?yàn)榇髷?shù)據(jù)的擴(kuò)展應(yīng)用、數(shù)據(jù)的深度挖掘、智慧業(yè)務(wù)的融合創(chuàng)新提供橋梁和紐帶。

技術(shù)層的有序?qū)嵤瑸椤俺擒壴啤痹诮?jīng)濟(jì)層面帶來了更多紅利——國(guó)內(nèi)已落地的“城軌云”方案雖各有不同，但資源利用率均有提升。以呼和浩特“城軌云”為例，其前期投資節(jié)省40%左右；統(tǒng)一運(yùn)維節(jié)省人力成本30%以上，利用基于“網(wǎng)間隔離、網(wǎng)內(nèi)防護(hù)”的安全體系，提升整個(gè)平臺(tái)安全性80%以上，通過主用中心、災(zāi)備中心以及車站云節(jié)點(diǎn)三重保障機(jī)制，提升業(yè)務(wù)服務(wù)可靠性50%以上。昆明軌道交通4號(hào)線由于采用了云平臺(tái)與大數(shù)據(jù)平臺(tái)，使得該線路建設(shè)過程節(jié)約直接成本達(dá)數(shù)千萬元，同時(shí)縮短建設(shè)工期4個(gè)月，單站設(shè)備用房面積節(jié)省30%，能耗降低20%，開發(fā)時(shí)間縮短65%，單站土建概算、人工成本也都大幅節(jié)省。

“云”的技術(shù)特性決定了越多線路上云，其基礎(chǔ)資源節(jié)約的能力越強(qiáng)。所以對(duì)于線網(wǎng)規(guī)模比較龐大的城市，如果在新一期建設(shè)規(guī)劃之初就直接規(guī)劃和建設(shè)線網(wǎng)云，可更快速享受到云計(jì)算規(guī)模效應(yīng)帶來的諸多優(yōu)勢(shì)。所以從專業(yè)云，到線路云，再到線網(wǎng)云，“城軌云”不斷實(shí)現(xiàn)躍升，已當(dāng)仁不讓地成為城市軌道交通未來的發(fā)展方向。

智慧城軌，“城軌云”跨越發(fā)展

回顧《綱要》發(fā)布兩年來城軌交通行業(yè)的“云”化進(jìn)展，成績(jī)頗為喜人，但挑戰(zhàn)亦不小。要實(shí)現(xiàn)智慧城軌在國(guó)內(nèi)的可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展，更好地發(fā)揮各種運(yùn)量公共交通的優(yōu)勢(shì)，仍然需要整個(gè)行業(yè)在系統(tǒng)創(chuàng)新、全生命周期規(guī)劃、新制式探索乃至跨行業(yè)協(xié)作等方面同心協(xié)力。

目前，我國(guó)有軌電車等中低運(yùn)量交通制式的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)正駛?cè)肟燔嚨?，基于“城軌云”的科技?chuàng)新同樣可以成為推動(dòng)中低運(yùn)量交通制式快速發(fā)展的核心動(dòng)力。在青海德令哈有軌電車示范線項(xiàng)目中通過建設(shè)云平臺(tái)，承載所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)，在云平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互和共享，多系統(tǒng)協(xié)同控制，達(dá)到系統(tǒng)安全、高效、可靠、準(zhǔn)點(diǎn)、舒適、低碳、人性化的目標(biāo)，在建設(shè)期間將減低建設(shè)成本、縮短建設(shè)工期；運(yùn)營(yíng)期間可實(shí)現(xiàn)設(shè)備節(jié)能控制、優(yōu)化運(yùn)行方案、降低運(yùn)營(yíng)成本。在株洲市智能軌道交通系統(tǒng)一期工程，利用云平臺(tái)和虛擬化技術(shù)，將自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、站臺(tái)門系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)都作了重大調(diào)整和整合，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)營(yíng)及調(diào)度智慧融合，令智軌車輛和普通公交車輛可以同時(shí)運(yùn)行于智軌廊道，共用站臺(tái)設(shè)施，極大提升了公共交通的資源共享和通行效率。

在城軌的高速發(fā)展的同時(shí)，我們必須清醒地認(rèn)識(shí)到，智慧城軌僅僅是智慧城市建設(shè)的組成部分，其高速發(fā)展不能脫離智慧城市大背景。智慧城軌不能在打破了內(nèi)部桎梏的同時(shí)，卻又游離于城市智慧化進(jìn)程之外，其設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)必然要納入智慧城市體系，“城軌云”也要充分整合到智慧城市的總體框架當(dāng)中。這對(duì)城市管理者、城軌業(yè)主以及“城軌云”相關(guān)企業(yè)的前瞻性思考、全局性謀劃、戰(zhàn)略性布局、整體性推進(jìn)等能力都是極大考驗(yàn)。

未來，智慧城軌發(fā)展或?qū)⒁攒壍澜煌ù髷?shù)據(jù)資源為基礎(chǔ)，采用超融合智能硬件平臺(tái)、數(shù)據(jù)中臺(tái)、微服務(wù)軟件平臺(tái)、人工智能等技術(shù)打造數(shù)字化底座，廣泛應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等信息化新技術(shù)，從建設(shè)智慧城軌進(jìn)而推進(jìn)到建設(shè)智慧城市，將數(shù)字化服務(wù)全面融入項(xiàng)目居住生活空間、商務(wù)辦公空間、休閑游憩等其他需求空間，打造未來智慧生活社區(qū)。

潮平兩岸闊，風(fēng)正一帆懸。正如《綱要》發(fā)布詞中所述：“‘城軌擔(dān)當(dāng)’的使命催人奮進(jìn)，宏偉目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)任重道遠(yuǎn)。”在中國(guó)智慧城軌跨越發(fā)展的今日，一切都值得我們奮斗不息！