城市轨道交通云建设探讨

何 霖 姚世峰

城市轨道交通云建设探讨

何 霖 姚世峰

(广州地铁集团有限公司广州510335)

大规模的城市轨道交通(以下简称“城轨交通”)建设、运营及管理需要信息化手段支撑，但传统的企业信息化建设模式周期长、投资大、涉及系统多、集成和实施难度高。云计算技术的出现以及逐渐成熟的应用模式，使得建设符合城轨交通行业管理需要的云服务成为可能;同时可解决由于城轨交通企业各自建设信息系统导致的资源分散、难以共享，形成信息孤岛和资源浪费等问题;可快速提升行业信息化普及水平，降低整体建设成本。通过分析城轨交通信息化的现状，探讨城轨交通云建设的必要性，提出在行业内采取合作与合资2种建设模式，搭建IaaS(基础设施即服务)、PaaS(平台即服务)、SaaS(软件即服务)3个层次的城轨交通云服务，以及分阶段实现的云建设思路，为城轨行业在云计算时代加速信息化发展提供借鉴和参考。

城市轨道交通;企业信息化;云计算;云建设

城市轨道交通(以下简称“城轨交通”)行业经过了100多年的发展，已进入信息化时代。对于城轨交通企业而言，信息化建设已经不再只是一个可选项，而是维系企业正常生产经营活动的必要生产管理工具和基础设施。国内城轨交通企业的信息化程度发展不一，主要与企业发展、城轨交通建设规模和信息化重视程度等相关，整体发展情况大致可分为以下几类［1］:

1)已进入网络化运营的企业。企业已具备较大的线网运营规模，信息化组织与管理体系比较成熟，信息化已覆盖并支持企业大部分业务和管理的需要，信息化架构整合情况较好，开始进入数据分析等高阶应用，信息化价值不断得到体现。

2)已进入多条线路运营的企业。企业已运营一定里程的线路规模，企业业务重心在向提升运营能力的方向发展，企业信息化主要集中在工程建设和设备维修等主要业务，有一定的覆盖面，但在深度和广度上还需进一步扩展。

3)正在投入城轨交通建设或准备建设的企业。企业组建成立不久，还处于以工程建设为业务重点的阶段，信息化应用主要体现在邮件、办公自动化、网站等简单应用。

1 城轨交通企业信息化建设存在的问题

在传统模式下，企业信息化建设一般遵循“信息化规划—项目建设—系统维护和升级改造”的路径，各企业通过制定五年信息化发展战略规划，根据规划的要求按年度开展信息化建设。这种模式在过往被验证是有效的，通过信息化规划有效地协调了企业需求、资源和技术之间的关系，采用分步实施的方式逐步开展信息化的建设。广州地铁经过3个五年规划期(自2001

年开始)，建成了45个核心应用系统，企业信息化覆盖率达到了70%(截至2015年6月)［2］。但在该模式下也存在一系列的问题。

1.1 信息化建设实施周期长，集成难度大

在传统模式下企业从信息化规划启动，到一期项目建成投入使用，往往需要1年甚至更长的时间。在项目建设过程中，还需面临大量异构系统的集成风险和实施风险。如实施不当，轻则增加成本，延长进程;重则导致企业信息化项目实施失败。此外，企业的信息化战略规划蓝图一般是按照5年的时间来设计，规划期内企业内外部环境和信息技术都在不断变化和发展，企业信息化规划面临重大的挑战。

1.2 信息化投资大，资源利用率不高

国内各地城轨交通企业的业务内容和管理模式具有高度相似的特点，信息化需求也基本相同。如工程管理系统、设备维护维修系统、合同管理系统等，相当于各自建设一套功能基本一致的业务系统，而硬件采购往往也以预估的峰值性能配置，造成绝大部分时间硬件资源浪费;OA/合同/ERP等，8小时下班后几乎无人访问，但服务器、网络等均需要保持开机状态，而维修管理系统则是夜间访问量大，但白天也需正常开机，资源利用率仅为10%～20%。

1.3 信息化运维难度大、成本高

在传统的企业信息化建设模式下，系统建成后随之而来的就是大量的基础设施与应用系统的维护需求，需配置的日常运维人员远远超过建设期配置人员，且运维效果和质量难以保证。

2 城轨交通云建设的必要性

云计算(cloud computing)从20世纪90年代末出现以来，其所带来的超大规模、高可用性、通用性、可扩展性、按需服务等特点，对信息技术本身和应用方式产生深刻的影响，经过10多年的发展已日益趋向成熟。在工信部启动的“十三五”纲要中，已将云计算列为重点发展的战略性产业［3］，云计算在我国进入了快速发展和应用的阶段，也为城轨交通企业信息化带来了新的建设思路。城轨交通可集行业之力，搭建服务城轨交通行业的专业云计算服务平台，以解决行业内在信息化建设过程中普遍存在的问题。

2.1 降低企业获得信息化服务的成本通过建设基于高可用云计算技术的基础设施(机房、服务器、核心网络、存储、灾备等)，可为各企业提供开通即用的基础设施服务(即IaaS)，在“云”端隐藏大量的服务器、存储和网络管理的技术细节，各企业可根据实际需要动态购买或租用所需要的资源与服务，只需要极少量的管理工作就可以设定和分配所需的设备资源，同时还可降低IT运维的工作压力和人员配置，

从而节约人力资源成本和管理成本。

2.2 加速行业信息化水平的提高

城轨交通云可从行业成熟的企业管理经验和业务知识中，提炼出工程建设从单线到多线、大规模线网运营各个发展阶段的需求与业务规则，开发为行业通用软件云服务(SaaS)，根据企业不同发展阶段的需求，采用自定义策略进行调整形成特性服务，用户可在成熟企业的运作经验上，迅速获得符合自身需求的信息化服务。

2.3 应对业务管理向上下游产业和社会延伸的挑战

城轨交通企业由于业务的需要，信息化服务的对象还需扩展到施工单位、供应商等外部合作单位。传统的信息系统向上下游企业的延伸，面临数据泄密、外部单位众多，数据量大，突发访问量规模无法预估，容易造成系统宕机等问题。云计算平台可采取数据切片技术、高级加密技术，有效规避数据泄密风险，同时提供多线宽带通道、弹性资源调度，以解决外部单位访问不同网络环境的访问体验差异、不可预测的突发访问压力等问题，实现内、外部单位基于同一平台的协作与管控。

2.4 有效收集利用行业数据资源

城市轨道已成为各大城市公共交通的主要承载力量，并与公交汽车、出租汽车、城际快线等多元化交通构成完整的城市公共交通体系，各地的闸机客流、机车运行、能源消耗、商业经营、监控视频等大量数据处于孤立分散状态［4］。城轨交通云可集聚各地运营信息库，利用分布式数据管理技术，通过软件有效黏合网络上众多独立的存储节点，在不增加新设备的情况下建造一台虚拟的超级存储，构建大数据平台［5］，解决海量信息的存储、分析和利用问题，为各城轨交通企业安全、高效的运营服务提供重要的数据支撑。

2.5 实现绿色节能，创造良好社会效益

云计算还对提高资源利用率和降低能耗起到关键性作用。云计算平台可通过图形化的管理界面实时观察到整个系统或单个服务，或其他设备闲置和过去的开/关情况、资源消耗情况、负载状态、温度以及能源消耗情况，采取资源的实时迁移机制来动态调整系统负载和资源使用率，设备资源利用率可由20%的平均值提升到70%～80%，节约50%的电能消耗［6-7］，达到绿色节能效果。

3 城轨交通云建设的设想

根据对行业信息化建设现状及对云计算技术的思考，笔者从建设模式、建设内容、建设步骤3个方面提出城轨交通云建设的总体设想。

3.1 城轨交通云建设模式

城轨交通云作为向行业提供专业化服务的公共平台，需要行业内的多方参与。可采取2种模式实现，即合作模式和合资模式。

3.1.1 合作模式

由行业内具有丰富的业务管理和IT建设经验的一家企业直接负责云平台的投资、建设和运维，其他企业与承建公司签署战略合作协议，出资参与云平台的建设投资，并以优惠价格、优惠条件使用云产品或服务作为投资回报;或其他企业与承建方签署战略采购协议，承诺以约定价格、约定条件采购承建方的相应云服务和云产品。在该模式下，合作方基本不承担投资风险，但合作方对云平台的建设和产品研发的介入较少，云产品的适用性无法得到很好的保证。

3.1.2 合资模式

由行业内各企业作为股东出资成立合资公司，按持股比例承担建设资金并分享云平台收益，股东为云平台和云产品研发提供各自企业的行业经验、技术和数据支持。合资公司作为实体负责投资建设云平台和运维服务。在该模式下，可有效整合各股东的行业经验、技术等优势，各股东还可分享云平台知识成果与收益。

3.2 城轨交通云建设内容

城轨交通云包括IaaS(基础设施即服务)、PaaS(平台即服务)、SaaS(软件即服务)3个层次的服务，其整体架构如图1所示。

图1 城轨交通云整体架构

3.2.1 IaaS层服务

IaaS层实现对服务器、存储资源进行云化，形成海量资源池，通过互联网向行业内外提供基础资源，包括云计算和云存储2方面的服务。

3.2.2 PaaS层服务

PaaS层包括了集成中间件和应用中间件2部分功能，重点是形成中间件资源池和应用托管容器，实现可管理、调度的计算资源和计算单元。集成中间件包括了数据集成和应用集成等多方面的内容，数据集成包括了ETL(数据抽取、转换和加载)，ODI(oracle的数据集成类工具)等，应用集成重点是ESB(企业服务总线)，实现企业业务服务的集成和统一的服务目录的提供。

PaaS层可提供公共服务组件和行业服务组件服务。公共服务组件包括身份认证、查询、搜索、工作流引擎等服务;行业服务组件包括城轨交通沿线信息发布、换乘信息、站点信息等专有资源的提供，向城轨交通上下游企业二次开发提供接口服务。

3.2.3 SaaS层服务

SaaS层主要是通过行业化研发形成应用云服务，为城轨交通企业在工程项目全生命周期管理、设备运维管理创新、票务管理、运营安全监控、机车和机电设备的质量及寿命全过程维修维护跟踪、检修成本全面控制等领域提供服务［8］。

3.3 城轨交通云建设思路

城轨交通云建设需要有一个逐步发展的过程，需通过始创阶段、规模化阶段和品牌化阶段3个阶段来不断完善，如图2所示。

图2 城轨交通云发展阶段示意

3.3.1 第1阶段(2年)

该阶段主要组建云平台研发与运营团队，采购部署相应软硬件基础设施，形成云计算资源池，并云化改造部分成熟行业应用系统以及通用应用系统(如协同办公、合同管理等应用系统)［9］;同时，大力研发业界急需的工程项目管理云，为行业内客户提供基本的云计算资源和急需的应用软件服务。

3.3.2 第2阶段(3年)

在前期基础架构搭建完成之后，如市场前景明朗，可加大投资力度，建设南北数据中心(华南、华北)各1万m2规模(120个机柜)，开发城轨交通行业标准化软件以及全行业领域的云化软件产品，形成城轨交通行业的四大领域标准化业务云产品(工程建设云、运营管理云、资源经营云、资产管理云)，同时建立面向整个城轨交通行业的电子商务平台，并向行业上下游企业扩展，如施工、监理、设备制造企业内部管理所需的云产品［10-11］。

3.3.3 第3阶段(持续)

该阶段为继续优化完善应用系统体系及IT基础架构，大力提升客户服务水平和客户自助服务能力，在行业内和外部行业进行市场化拓展，形成具有强大品牌辐射力的行业专业化云计算服务平台。

4 结语

本文分析归纳了国内城轨交通企业信息化现状以及存在的问题，对行业引入云计算模式的必要性、建设模式、内容和思路提出了初步的总体设想。论述了以云计算作为行业信息化发展的主要技术方向和趋势，具备现实的可行性以及较高的管理、经济和社会效益。

［1］何霖.城市轨道交通运营管理［M］.北京:中国劳动社会保障出版社，2015:1-10.

［2］何霖.城市轨道交通运营筹备与组织［M］.2版.北京:中国劳动社会保障出版社，2013.

［3］工业和信息化部电信研究院.云计算白皮书［R］.北京，2014.

［4］中国城市轨道交通协会.城市轨道交通2014年度统计分析报告［R］.北京，2015.

［5］徐玉萍，覃功，张正.城市轨道交通调查大数据应用研究［J］.铁道运输与经济，2015，37(4):78-81.

［6］中国电子学会云计算专家委员会.云计算技术发展报告［M］.北京:科学出版社，2011:43-64.

［7］窦蒙.云计算在企业信息建设和商务智能领域的应用［J］.程序员，2009(5):102-103.

［8］赵丹阳.SaaS模式在中小型企业信息化管理中的应用研究［D］.上海:上海工程技术大学，2015.

［9］章瑞.云计算服务的定价策略研究［D］.上海:东华大学，2014.

［10］罗斌.对轨道交通企业信息化之路的探索［J］，科技与企业.2014(5):56-57.

［11］王宇.浅析城市轨道交通行业中的信息化建设［J］.铁道勘测与设计，2012(3):63-66.

(编辑:曹雪明)

Research on Cloud Construction of Urban Rail Transit

He Lin Yao Shifeng
(Guangzhou Metro Group Co.，Ltd.，Guangzhou 510335)

The traditionalway of applying information technology to business operation takes a long time and greater costs and involvesmany sub-systems in an urban rail transit enterprise.At the same time，it is difficult to be integrated and implemented.The emergenceof cloud computing technology and itsgraduallymature applicationmake it possible for the construction of urban rail transit industrymanagement based on cloud services.Cloud services can greatly improve the operation performance of urban rail transitand reduce the overall costs.In addition，it can also solve problems such as scattered resources，information isolated island，resourceswaste，which all arise from the IT system of traditional urban rail transit businesses.This paper analyzes the current situation of using of information technology by urban rail transit businesses，discusses the necessity of cloud construction for urban rail transportation，and puts forward two constructionmodes，including co-operation and co-investment，three levels of cloud service including IaaS(Infrastructure as a service)，PaaS(platform as a service)and SaaS(software as a service)，and thoughts on the realization of cloud construction.

urban rail transit;enterprise information;cloud computing;cloud construction

F530.7;U29-39

A

1672-6073(2016)02-0037-04

10.3969/j.issn.1672-6073.2016.02.008

2015-11-05

2015-11-26

何霖，男，副总经理，教授级高级工程师，从事城市轨道交通管理、研究工作，helin@gzm tr.con