文：張輝丨北京城建智控科技股份有限公司

《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》發(fā)布后的兩年時間里，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”仍然實現(xiàn)了較大突破。

當前我國城市軌道交通已呈現(xiàn)出開通線路里程長、開通城市眾多、城軌建設增速快等特點。在“交通強國”“新基建”等政策的不斷推動下，我國城市軌道交通行業(yè)未來還將得到進一步發(fā)展。

隨著城市經(jīng)濟與交通的不斷發(fā)展，人民群眾對于出行的要求越來越高，同時城市軌道交通規(guī)模的快速擴大所帶來運營、維護問題也日益突出，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)動的復雜性等問題都亟待解決。怎么在規(guī)模中要效益、在運營中降成本，如何在務實中求服務、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對城軌行業(yè)進行信息化、數(shù)字化、智能化賦能升級無疑是深入推進城市軌道交通行業(yè)發(fā)展與變革的必由之路。

為求推動城軌行業(yè)可持續(xù)跨越發(fā)展，中國城市軌道交通協(xié)會2020年3月12日發(fā)布《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》（以下簡稱：《綱要》），《綱要》發(fā)布后的兩年時間里，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”仍然實現(xiàn)了較大突破。

科技賦能，“城軌云”全國遍開“創(chuàng)新之花”

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

城軌的業(yè)務數(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、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、多樣的數(shù)據(jù)類型和價值密度低四大特征。對于城軌大數(shù)據(jù)價值的分析、挖掘離不開云平臺的支持，兩者關系緊密。大數(shù)據(jù)在云平臺的支持下，調度下層資源，進行數(shù)據(jù)源加載、計算和最終結果輸出等操作。城軌業(yè)務大數(shù)據(jù)需要依賴城軌云的快速處理能力、數(shù)據(jù)庫和云儲存技術，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析、挖掘提供支持。

不可否認，“城軌云與大數(shù)據(jù)平臺”的建設無法一蹴而就，需要一個不斷完善的過程，未來還有很長的路要走。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”已扎根多條地鐵線路，并結出了壯碩的果實。

2019年12月29日，呼和浩特軌道交通1號線開通初期運營，標志著中國城市軌道交通第一個“軌道交通線網(wǎng)云平臺”的落地，其作為中國城市軌道交通協(xié)會的示范工程，是國內在“線網(wǎng)云”上的首次嘗試，在技術上實現(xiàn)了“一片云”“一張網(wǎng)”的總體設計目標，橫向可承載城軌運營生產(chǎn)系統(tǒng)、企業(yè)管理信息系統(tǒng)、乘客服務管理系統(tǒng)等全部業(yè)務，縱向可承載線網(wǎng)(線路)中心、車站(車輛段)兩級部門。具備計算、存儲、網(wǎng)絡和安全資源的隨需動態(tài)分配能力，同時通過采用高可靠、熱遷移等技術，大大提升了業(yè)務服務的可靠性。呼和浩特“城軌云”首次構建了城軌云新運維模式，完成了基礎設施與業(yè)務解耦分層運維，實現(xiàn)了數(shù)字化運營維護。

2020年9月23日開通的昆明軌道交通4號線（圖1），同時首次提出建設了線路級云平臺，該云平臺采用同城異地雙中心云平臺架構設計，同時首次提出了并實施了車站云平臺，首次實現(xiàn)了云邊端系統(tǒng)計算架構在城軌的應用，建設多云管理系統(tǒng)，實現(xiàn)全線所有資源的統(tǒng)一管控；首次實現(xiàn)全線所有弱電業(yè)務上云，ATS系統(tǒng)采用虛機形式上云，踐行《綱要》中提出的承載所有城軌云業(yè)務系統(tǒng)；首次在車站建設車站云減少信息傳輸鏈路，提升業(yè)務實時性，實現(xiàn)了《綱要》中提出的“在車站級集成各弱電專業(yè)所有裝備信息綜合感知與實時控制”，支撐《綱要》提出的智慧車站系統(tǒng)的實現(xiàn)；首次采用大數(shù)據(jù)平臺，結合城軌業(yè)務需求進行優(yōu)化，實現(xiàn)百萬級數(shù)據(jù)秒級落盤，替代傳統(tǒng)進口的工業(yè)級實時和歷史數(shù)據(jù)庫，支持數(shù)據(jù)分析和挖掘。昆明地鐵4號線也因此成為全國首條從中心到車站都全面系統(tǒng)地“云上運行”、“云邊結合”的地鐵線路。

圖1 昆明軌道交通4號線控制中心大廳+車輛段備用中心

2020年12月26日開通運營的太原軌道交通2號線一期工程，標志著城軌云與大數(shù)據(jù)平臺在軌道交通線網(wǎng)應用的成熟，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設計，根據(jù)先期存儲主備設計，后期雙活設計的策略，在底層保證了數(shù)據(jù)的安全性，通過統(tǒng)一的多云管平臺設計為全線業(yè)務系統(tǒng)提供計算、存儲、網(wǎng)絡等資源。支持太原地鐵2號線按照GoA4級標準建設基于云平臺的全自動運行系統(tǒng)，中央級綜合調度指揮系統(tǒng)（ATS與ISCS深度融合構建了綜合調度指揮系統(tǒng)，簡稱IDCS）建設在城軌云平臺上，通過對云平臺的安全加固保證系統(tǒng)達到安全SIL2級。同時城軌云在PaaS層提供中間件、大數(shù)據(jù)和容器等服務來實現(xiàn)多專業(yè)融合和數(shù)據(jù)實時共享，實現(xiàn)了《綱要》中對大數(shù)據(jù)共享平臺的建設要求，即：“在城軌云上構建數(shù)據(jù)共享平臺，加大數(shù)據(jù)平臺技術架構的自主化研究，突破數(shù)據(jù)共享的壁壘，重點解決共享數(shù)據(jù)的采集、傳輸、加工、存儲、安全、分析、管理和服務等難題，為大數(shù)據(jù)應用奠定堅實基礎?！蓖ㄟ^PaaS層的大數(shù)據(jù)平臺，通過對數(shù)據(jù)的采集和分析，支撐全自動系統(tǒng)實現(xiàn)智能調度、智能運維；還實現(xiàn)城軌云上部署了視頻存儲服務、視頻補錄等服務，首次實現(xiàn)云平臺來提供SaaS服務；云平臺的平臺統(tǒng)保和各系統(tǒng)的系統(tǒng)自保，使整個系統(tǒng)具備了網(wǎng)絡安全三級等保標準。助力太原地鐵實現(xiàn)智慧城軌。

除了上述三個城市外，“城軌云與大數(shù)據(jù)平臺”也在南京、北京等軌道交通項目相繼落地應用，并陸續(xù)在紹興、武漢、西安等城市的軌道交通建設項目中實施。

各個城市的“城軌云與大數(shù)據(jù)平臺”打造雖有不同，但殊途同歸。它們最終落腳點都在以創(chuàng)新技術打造數(shù)字化底座，著力解決傳統(tǒng)軌道交通弱電系統(tǒng)設備分散、資源利用率低，以及建設、運營維護成本高等痛點難點問題，促進了城軌行業(yè)轉型升級，推動了傳統(tǒng)城軌與數(shù)字化、信息化技術深度融合發(fā)展，開啟了城軌建設運營新模式。其中應用在呼和浩特軌道交通的“城市軌道交通云平臺創(chuàng)新研究與應用”及應用在昆明軌道交通4號線的“基于云平臺的軌道交通綜合自動化系統(tǒng)”都榮獲了中國城市軌道交通協(xié)會授予的科技進步一等獎，充分說明“城軌云與數(shù)據(jù)平臺”是具有戰(zhàn)略價值的先進科技。

確立標準，“城軌云”實現(xiàn)城軌“弱電革新”

《綱要》指出，中國城軌信息化規(guī)范體系也是中國智慧城軌技術標準體系的基礎和重要組成部分，并逐步發(fā)布“1-3-5-2”四個層級組成的《中國城軌信息化規(guī)范體系》。

中國城市軌道交通協(xié)會于2019年發(fā)布了總體需求、技術架構、網(wǎng)絡安全3個架構規(guī)范，緊接著在2020年發(fā)布了關于云平臺構建、大數(shù)據(jù)平臺、云平臺網(wǎng)絡拓撲架構、云平臺網(wǎng)絡安全和線網(wǎng)運營指揮中心系統(tǒng)的5個關鍵技術規(guī)范，其后，協(xié)會又于2021年組織編寫了關于信息化工程設計和大數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)標準的2個實用技術規(guī)范。規(guī)范體系涵蓋了城軌業(yè)務需求、網(wǎng)絡架構、網(wǎng)絡安全、資源分配、數(shù)據(jù)定義等全過程應用技術。

既有標準的指引下，又有多地項目漸次成功落地，不但驗證了新興技術的穩(wěn)定性和可靠性，也促進了智慧城軌標準化規(guī)范化建設的實踐及思考，為后續(xù)智慧城軌的實現(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量發(fā)展的“發(fā)動機”。

已落地的“城軌云”項目，可以發(fā)現(xiàn)其在打破了基礎設施重復建設等弊端的同時，更是從頂層上實現(xiàn)了全方面的統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一部署、統(tǒng)一運維，進而實現(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)應用場景也大為增加。

在技術層面，遵循協(xié)會的“城軌云”解決了舊有建設方案系統(tǒng)接口多、各專業(yè)聯(lián)動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，為實現(xiàn)三網(wǎng)融合創(chuàng)新應用、大數(shù)據(jù)平臺、算法平臺、業(yè)務平臺等提供了豐厚的沃土。這大大加強了數(shù)據(jù)交互及積累，也提升了數(shù)據(jù)傳遞快速響應速度，對全局感知、大數(shù)據(jù)開發(fā)、人工智能應用等方面大有裨益。“云”不僅能夠為線網(wǎng)多專業(yè)的智慧運維、線網(wǎng)運營指揮中心、線網(wǎng)智慧建造平臺等建設提供更有利的基礎底座，也可以為實現(xiàn)多業(yè)務資源整合、數(shù)據(jù)快速檢索響應、應急聯(lián)動、預測預警等提供加速平臺，更能夠為大數(shù)據(jù)的擴展應用、數(shù)據(jù)的深度挖掘、智慧業(yè)務的融合創(chuàng)新提供橋梁和紐帶。

技術層的有序實施，為“城軌云”在經(jīng)濟層面帶來了更多紅利——國內已落地的“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)一運維節(jié)省人力成本30%以上，利用基于“網(wǎng)間隔離、網(wǎng)內防護”的安全體系，提升整個平臺安全性80%以上，通過主用中心、災備中心以及車站云節(jié)點三重保障機制，提升業(yè)務服務可靠性50%以上。昆明軌道交通4號線由于采用了云平臺與大數(shù)據(jù)平臺，使得該線路建設過程節(jié)約直接成本達數(shù)千萬元，同時縮短建設工期4個月，單站設備用房面積節(jié)省30%，能耗降低20%，開發(fā)時間縮短65%，單站土建概算、人工成本也都大幅節(jié)省。

“云”的技術特性決定了越多線路上云，其基礎資源節(jié)約的能力越強。所以對于線網(wǎng)規(guī)模比較龐大的城市，如果在新一期建設規(guī)劃之初就直接規(guī)劃和建設線網(wǎng)云，可更快速享受到云計算規(guī)模效應帶來的諸多優(yōu)勢。所以從專業(yè)云，到線路云，再到線網(wǎng)云，“城軌云”不斷實現(xiàn)躍升，已當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”化進展，成績頗為喜人，但挑戰(zhàn)亦不小。要實現(xiàn)智慧城軌在國內的可持續(xù)高質量發(fā)展，更好地發(fā)揮各種運量公共交通的優(yōu)勢，仍然需要整個行業(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，我國有軌電車等中低運量交通制式的建設和運營正駛入快車道，基于“城軌云”的科技創(chuàng)新同樣可以成為推動中低運量交通制式快速發(fā)展的核心動力。在青海德令哈有軌電車示范線項目中通過建設云平臺，承載所有業(yè)務系統(tǒng)，在云平臺上實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互和共享，多系統(tǒng)協(xié)同控制，達到系統(tǒng)安全、高效、可靠、準點、舒適、低碳、人性化的目標，在建設期間將減低建設成本、縮短建設工期；運營期間可實現(xiàn)設備節(jié)能控制、優(yōu)化運行方案、降低運營成本。在株洲市智能軌道交通系統(tǒng)一期工程，利用云平臺和虛擬化技術，將自動售檢票系統(tǒng)、站臺門系統(tǒng)、信號系統(tǒng)等多個系統(tǒng)都作了重大調整和整合，實現(xiàn)了運營及調度智慧融合，令智軌車輛和普通公交車輛可以同時運行于智軌廊道，共用站臺設施，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，我們必須清醒地認識到，智慧城軌僅僅是智慧城市建設的組成部分，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部桎梏的同時，卻又游離于城市智慧化進程之外，其設計、建設、運營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中。這對城市管理者、城軌業(yè)主以及“城軌云”相關企業(yè)的前瞻性思考、全局性謀劃、戰(zhàn)略性布局、整體性推進等能力都是極大考驗。

未來，智慧城軌發(fā)展或將以軌道交通大數(shù)據(jù)資源為基礎，采用超融合智能硬件平臺、數(shù)據(jù)中臺、微服務軟件平臺、人工智能等技術打造數(shù)字化底座，廣泛應用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等信息化新技術，從建設智慧城軌進而推進到建設智慧城市，將數(shù)字化服務全面融入項目居住生活空間、商務辦公空間、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，風正一帆懸。正如《綱要》發(fā)布詞中所述：“‘城軌擔當’的使命催人奮進，宏偉目標的實現(xiàn)任重道遠?！痹谥袊腔鄢擒壙缭桨l(fā)展的今日，一切都值得我們奮斗不息！