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汤尼沃珂:轨道交通云平台建设

时间: 2019-03-14阅读:

摘要 本文针对轨道交通目前各信息化系统建设需求,提出在云平台系统架构下,如何解决与避免目前轨道交通系统建设中存在的问题,并简述云平台虚拟化、池化、自动化技术特点如何与轨道交通运营模式进行契合,提高轨道交通运营可靠性、灵活性。

【关键词】轨道交通 云平台 运营

1 轨道交通信息化发展概况

目前随着轨道交通各信息系统的日益发展,数字化运营的理念逐步成型,信息化系统通过全面的信息收集和快速分析,为运营与建设管理层提供经营决策和风险控制的依据。未来的大规模线网建设与运营工作的开展需求,以及其他多元化发展业务的目标制订,都对信息化建设提出了越来越高的要求。经过多年的轨道交通信息化建设,运营生产领域、建设领域、运营管理领域、附属资源开发及企业管理领域都已逐步构建了成熟的信息化系统。

2 轨道交通信息化发展建设瓶颈

为了满足日益增长的运营需求,各色信息化系统如清算、资产管理、客流等数据也在不断上线,但随着各系统不断扩增并且建设的周期日益缩短、应用配置需求的日益增多,信息化系统的建设规划暴漏了越来越多的问题。

2.1 控制中心建成周期晚于线路建设周期

在线路投入运营使用时需要轨道交通线路控制中心投人使用。根据既有城市轨道交通建设经验,很多城市在第一条线路建成时,往往由于征地等各种原因导致控制中心楼宇无法投入使用,故建设公司需要购入一套临时中心级设备,以承担线路的前期运营管理,而在控制中心投入运营后,此套临时中心设备又面临着遭到弃用的命运,对建设成本造成了极大的浪费。

2.2 线路分段开通或二期线路的贯通导致系统衔接困难

有时随着城市建设的规划,亦需建设新的线路作为既有轨道交通线路的延长线与其衔接,完善城市的路网规模。线路分期、分段建设对轨道交通自动化系统线路间的衔接造成了巨大的困难,往往对既有系统的升级改造均是建设方一个极为痛苦的过程,既要保证既有线路的安全运营,又要保证新线路的无缝衔接,也要保证既有线路数据接入的完整。

2.3 各自動化系统间接口数据繁杂、界面混乱

接口是自动化系统间实现共享信息的关键环节,包括现场设备的数据采集,调度命令的数据传递等。运营信息化的日益发展对各自动化系统间的信息交换技术提出了更高的要求,面临目前接口内容多、类型复杂、协议各异等情况,各自动化系统间除配置专用数据处理服务器进行协议数据转化外,还需严格定制接口划分界面、接口形式、接口协议、责任分工、测试要求等。根据以往经验,各系统间的接口调试均是各线路建设过程中的重点、难点,施工接口界面的混乱将对建设工期造成巨大的影响。

2.4 系统网络过于庞大导致设备维护管理困难

轨道交通各自动化系统硬件设备功能单一且数量庞大,且往往分布在各个机房,带给运营机房维护维修人员庞大的工作量。当故障发生时,需要各部门工作人员协同到各系统机房排查故障,不利于降低运营维修维护成本。目前由于各系统均独立组网,导致全系统网络节点过多,各系统间的网络安全很难得到有效保障。

2.5 数据孤岛问题严重,数据得不到有效汇集、分析、管理

轨道交通信息化系统汇集了从客流信息、行车信息到运营指标、运力配置,再到客运服务和运营大事件等重要的运营数据,但由于各系统分别建设数据的实时处理与历史存储设备,系统间存在物理接口瓶颈,只能将关键数据通过网口或通讯口进行传递,数据传输容量小、速率慢且容易产生错误。目前各系统均独立建设数据存储设备,大量数据在各系统数据库重复存储,浪费物理存储空间,且各项数据难以得到有效的汇集、分析、管理。

3 轨道交通云平台规划概述

目前对于提高轨道交通运营效率的三个关键问题在于增加各系统协作性、加强数据的信息交换、更加灵活的节点部署方案。随着目前计算机系统的研究深入,云平台的建设规划方案逐渐浮出到轨道交通行业的视界,目前唯有通过云平台,才能让资源分配快速适应运营公司日益增长的信息化需求,才能加速系统间信息共享的速度,提高运营管理效率。

云平台方案的规划为解决轨道交通目前的发展建设瓶颈提出了一种全新的方案,根据其自身特性,云平台应满足虚拟化、池化、自动化三大特征。

3.1 云平台虚拟化

虚拟化技术继其自身技术与应用越发成熟后,己逐步在各行业得到广泛应用,是轨道交通云平台发展中的关键技术层面,针对轨道交通特点,虚拟化又分为节点虚拟化与接口虚拟化。

3.1.1 节点虚拟化

轨道交通云平台节点虚拟化方案建议将各系统物理节点转变为云平台虚拟空间中的虚拟节点。节点服务器虚拟化将各系统软件运行在不同的虚拟操作平台中,保留了原物理服务器各系统间互不干扰的运行环境的特点。节点虚拟化利用网络不局限于物理空间的优点,提供节点服务器在虚拟空间中平滑迁移的特性,使系统建设脱离物理硬件迁移与改造的困扰。例如线路控制中心无法在前期投入运营使用时,云平台可在各系统建成初期将中心级节点虚拟部署到车站或车辆段云平台硬件资源池中,待后期控制中心建成时,调试人员只需将其虚拟节点平滑迁移到控制中心硬件资源池进行部署即可完成中心级的投入使用。例如在线路后期延长时,往往采取新增服务器的方案己避免对既有线路运营的影响,但如果系统将新增服务器作为虚拟节点部署在云平台中,不但减少新增服务器的投资,又可减少改造时施工与调试对既有线路机房的影响,实现了线路间数据的无缝对接。

3.1.2 接口虚拟化

目前轨道交通各自动化系统间设置接口服务器,接口服务器间利用网线或通讯接口实现数据与指令的互联,但其数据传输的实用性、灵活性、稳定性依赖于系统接口间协议与接口施工质量,往往物理端口或线缆的损坏均会影响到系统间的正常功能。

如果将接口服务器设置在云平台架构,调试人员可通过接口服务器虚拟化,将硬件接口脱离物理瓶颈制约。虽然接口节点存在于虚拟平台,但并未降低系统间的网络安全防护,系统间数据仍需虚拟节点进行处理,且由于各系统节点都虚拟在云平台内部,也减少了系统间数据链路层的网络攻击。

3.2 云平台池化

以往轨道交通各系统硬件、软件资源独立建设,无法根据运营业务的需求变化实现动态调整,利用率较低,云平台池化则打破各系统独立建设的方式,把所有系统的计算资源整合成硬件资源池、把所有存储的资源整合成存储资源池。云平台池化将全系统所有设备资源都变成一个个池子,再基于这些基础架构的资源池上面去建设应用,以服务的方式去交付资源。

3.2.1 资源池化

在传统的轨道交通系统架构中,如果自动化系统需要增加服务器或计算资源,则需要在线路机房内增设服务器或硬件设备,不但对既有运营系统造成影响,也会增加建设投资成本。资源池化将计算资源如CPU、内存、存储设备、网卡等重构成新的结构,该结构称为资源池。

3.2.2 数据池化

轨道交通数据化运营模式中如何对运营大数据的整合实践是最需要重视的问题,但根据目前各自动化系统的设计模式,虽然各系统逐步进行整合,但随着海量数据、信息的逐步形成,各系统数据存储结构仍存在大片数据孤岛,整合实践效率较低。

云平台数据池化第一步先将各系统存储设备池化为存储资源池,整合硬件资源。池化第二步对存储资源池内各系统数据进行结构化整合,建立统一的数据模型标准体系。池化第三步建立数据管理服务器,将各自动化系统对存储资源池的访问进行统一管理,并提供标准化的数据存储与调用接口,实现运营数据在云平台外的调用,满足轨道交通大数据的决策与分析需求。

3.2.3 策略池化

随着轨道交通运营公司对运营模式的逐步优化与大数据的逐渐整合实践,运营公司數据化的运营决策和风险控制策略方案亦日益得到积累,例如列车晚点的策略调控、车站节能的策略调控、大事件与应急突发事故的策略调控等,都是运营公司在运营工程中积累的宝贵财富。云平台通过将各种策略调控转变为电子化预案,结合大数据的整合实践,对突发事件如大客流、列车晚点等进行预警,并提供各项运营策略预案,为运营公司安全运营提供有利支撑。

3.3 云平台自动化

云平台自动化提供了对各系统硬件和软件资源的自动化管理,提高各系统资源的总体利用率,提高运营数据容量规划能力,同时有效控制建设与运营成本。

4 轨道交通云平台规划展望

目前各地轨道交通对于云平台的建设规划还停留在私有云平台的建设方案中,但随着网络传输技术稳定性的逐步提升、数据加密技术的日益完善、云平台异地容灾和弹性调度能力的全面升级,将轨道交通信息化系统逐步迁移到公有云平台将大量减少建设与运营成本,是轨道交通云化发展的一种全新趋势。

参考文献

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