轨道交通融合云方案研究

邹博彬

目前，全国城市轨道交通建设正处于高速发展期，对轨道交通融合云方案的研究，实现各业务系统数据的智能联动，真正提升城市轨道行业的信息智能化，为构建智慧轨道交通奠定基础。

一、研究背景

随着城市轨道交通技术的不断发展以及管理水平的不断提升，轨道交通自动化系统的建设规划越来越大，计算机类的设备数量也越来越多。目前轨道交通自动化系统均独立设置，从而造成后期的运营、维护及管理的诸多不便。城市轨道交通的资源共享、信息共享的需求也越来越强烈，云计算的应用则成为城市轨道交通建设的一个发展方向。

城市轨道交通自动化系统主要包括通信系统、信号系统、综合监控系统、电力监控系统、能源管理系统、环境与设备监控系统、火灾自动报警系统、门禁系统、自动售检票系统、屏蔽门系统等。通过对上述系统的分析及研究，城市轨道交通自动化系统均有计算机类设备组成，实现对不同机电设备的监控及管理。从而为城市轨道交通融合云方案的实施提供的实现的基础。

二、总体设计原则

云平台总体遵循面向业务需求的设计思路，基于城轨信息系统的业务特点，采用云计算资源池的设计方法，实现 IT 基础架构模块与业务模块松耦合、资源池的模块化交付横向扩展。通过云管理平台保证资源的快速交付和统一管理，支撑业务快速上线、融合运营、统一运维。

云平台总体设计方案遵循如下原则。

支撑业务发展：云平台应综合考虑轨道交通业务应用场景，考虑城轨信息系统类业务未来发展的特性，采用的技术平台应该能够适应未来业务发展方向并且能够支撑业务的长期和持续发展。

可靠性：云平台应支持冗余、自恢复、高可扩展性，允许应用系统从不可避免的硬件、软件错误中恢复，确保应用系统的正常运行和数据存储的高可靠。云平台应提供同城的容灾机制，保证业务连续性。

安全性：云平台安全设计应按照云服务的使用范围以及层次，提供整合的云服务安全体系，并与安全防护体系、安全运维体系相结合，形成完整的云平台防护体系。

成熟性：云平台应采用先进的设计思想和方法，符合技术发展趋势。云平台既具有技术方面的领先性，同时又接受过高并发、高可靠的实践验证，确保采用的技术体系经过等同或超过轨道交通业务量的规模验证。

先进性：云平台应采用成熟、具有国内先进水平，并符合国际发展趋势的技术、软件和设备。在设计过程中充分依照国际上的规范、标准，借鉴国内外目前成熟的互联网分布式系统的体系结构，积极吸纳业界最新科技成果，及时更新、升级，确保平台能力和应用能力与时俱进。

可扩展性：可扩展性是指未来城轨信息系统的业务量增加时，基础设施架构能够扩展以适应更多业务、更多数据处理的能力。可通过纵向扩展硬件资源、或通过软件或应用支持的集群架构横向扩展资源来实现。

可管理性：系统架构中应提供集成、统一的软硬件管理功能，满足各种日常的管理需求，适应城轨云数据中心管理快捷、方便的特点。同时，系统应提供丰富、可靠、完善的接口，供其他平台调用集成。

三、总体设计架构

（一） 逻辑架构

本项目融合云平台总体逻辑架构如图1所示，主要由车站及车辆段的数据采集、接入，骨干传输网络，控制中心的基础设施、云服务、应用服務、展示等各层组成。

1. 数据采集层

由车站及车辆段的综合监控、ATS、安防、PIS及 PA、AFC 等现场设备完成各类数据采集上报。

2. 接入设备层

提供车站及车辆段的各类数据的通信处理（FEP）和网络接入交换机。

3. 网络传输层

由增强型 MSTP 传输提供数据承载通道，骨干交换机提供全网数据交换。

4. 基础设施层

服务器、存储、网络、安全等物理基础设施，构成融合资源池的基础架构。

5. 资源池层

资源池层提供基础的计算、存储和网络虚拟化的能力。通过虚拟化软件，对计算、存储、网络等物理资源进行虚拟化，提供统一的计算、存储、网络资源池。云资源池层同时提供本地的基础运维能力，包括对本地基础设施的告警、性能、拓扑和监控等。

6. 云服务层

匹配业务场景，通过服务目录实现资源的二级运营服务，如通过 VDC 服务进行资源的灵活分配；VDC 内部通过云主机服务、云存储服务、弹性 IP 服务、物理机服务等提供自助资源发放，实现 IaaS。

7. 平台服务层

提供操作系统、数据库、中间件、Web、ESB 服务总线等平台软件服务。

8. 应用服务层

提供综合监控、ATS、安防、PIS、办公自动化等应用服务。

9. 展示层

提供 HMI、Portal 展示服务。

（二）物理架构

本项目融合云平台总体物理架构如图2所示，主要由 OCC 主数据中心、DCC备数据中心、骨干传输网络以及枢纽车站、典型车站等构成。

1. OCC 主数据中心

在 OCC 主数据中心部署统一的云平台，承载综合监控、乘客信息、综合安防以及运维管理等业务。根据各业务系统融合承载独立运维的原则，在主数据中心划分不同业务分区，实现精心化安全管控与敏捷化运维管理。

2. DCC 备数据中心

为保证业务高可靠，在车辆段部署容灾中心，实现综合监控系统业务级容灾以及其他乘客信息、综合安防等数据级容灾。

同时，为实现安全、便捷办公，在车辆段部署桌面云平台，为轨道交通全线办公人员提供云桌面服务。

此外，DCC 备中心也参照主中心，通过分层分域设计，实现各业务系统融合承载、独立运维的目标。

3. 骨干传输网络

本项目骨干传输网络统一承载综合监控、乘客信息、综合安防以及办公等多种业务，因此骨干网络带宽以及可靠性设计非常重要。考虑到全线视频监控业务在 OCC 主中心集中存储，方案采用100G 组网方案，并具备扩容能力。

为保证业务应用可靠性，同时兼顾系统带宽利用率，骨干传输组网采用双环相交结构，两环相交于 OCC 控制中心和车辆段两个节点。

4. 停车场

停车场业务终端数量多，尤其是摄像机数量比典型车站更多，要求方案在设计时充分考虑终端灵活、安全的接入。融合云方案采用具备 POE 功能的接入交换机，实现终端灵活接入；同时采用安全准入策略，实现终端安全接入。

5. 典型车站

车站是业务数据的主要来源，因此数据接入、数据转发安全尤为重要。方案通过采用汇聚交换机、防火墙虚拟化功能，实现各业务物理上融合承载，逻辑上安全隔离。

四、小结

采用轨道交通融合云方案，可以提供轨道交通自动化系统的硬件资源利用率，节约建设成本。轨道交通自动化系统各业务应用均按照标准化进行部署，将会大大降低管理成本及系统运行成本并进一步提高轨道交通项目的建设水平。

作者单位：苏州轨道交通集团有限公司