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浅析云平台技术在地铁的应用实效

发表时间：2021/9/6 来源：《中国科技信息》2021年9月下作者：段志超

[导读] 随着计算机与网络通信技术的发展，地铁弱电（自动化）系统正经历系统相互独立、垂直管理，系统部分集成、两级管理，以调度为核心、综合管理，智能运营、综合管理，综合运营平台、综合管理，平台颗粒性化，综合管理的大致六个阶段的发展。弱电系统构架的改变，对地铁建设、运营造成不同的影响。

昆明轨道交通四号线投资管理有限公司段志超云南省昆明市 650011

摘要：随着计算机与网络通信技术的发展，地铁弱电（自动化）系统正经历系统相互独立、垂直管理，系统部分集成、两级管理，以调度为核心、综合管理，智能运营、综合管理，综合运营平台、综合管理，平台颗粒性化，综合管理的大致六个阶段的发展。弱电系统构架的改变，对地铁建设、运营造成不同的影响。
关键词：地铁云平台技术；地铁弱电系统；云平台技术应用实效
        前言
        昆明地铁4号线（以下简称“4号线”）在初步设计阶段，将原系统相互独立、垂直管理的传统弱电系统方案（以下简称“传统方案”），优化为以行车调度指挥为核心的多业务融合综合云平台技术方案（以下简称“云平台方案”）。
        云平台方案较传统方案，采用云计算、大数据、集群服务、虚拟化计算、虚拟化储存、虚拟化网络等技术；在控制中心集中搭建服务器硬件池和系统平台，将广播系统、视屏监控系统、乘客信息系统、列车自动监控系统、自动售检票系统和集中告警系统服务器及软件整合到硬件池及系统平台；并将培训及模拟测试系统软件与系统平台进行整合。系统框架采用采集、运算、展示三层模式：中心服务器集群主要负责数据的运算和采集，对实时数据和历史数据按时间颗粒的不同进行划分，形成核心数据处理层；车站级和现场设备级对设备信息、控制信息、票务信息、乘客信息、车辆信息等内容进行数据采集，通过清洗和打包，以统一的API等程序标准编辑接口内容，形成数据采集接入层；中心大屏等人机交互界面上，将数据通过深度挖掘和相关性运算，以文字、图形、趋势、列表、三维可视化等方式展现，形成核心数据展示层。
        1.4号线云平台方案的优势
        多重安全可靠性保障。提供应用程序高可用，系统级灾备机制及磁盘持续数据保护功能，多可用区容灾，故障自动监测、自动恢复等一系列功能以保障业务的连续性。
        全局监控。提供丰富的监控图表展示，物理、虚拟资源使用情况尽在账务。
        统一管理。一个平台即可提供全方位自助式服务，自动化部署实现，包括且不限于：物理设备、虚拟资源池、镜像管理、资源模板、申请流程、权限分配、监控告警、计量计费、应用及数据库部署等。
        2.4号线云平台方案对投资的影响
        4号线云平台方案较传统方案，投资增加超过5千万。
        虽然云平台方案在控制中心集中搭建服务器硬件池、在车站集中使用一体机以整合传统方案服务器，减少了服务器数量；但也因硬件系统的高度集成，对硬件系统的运营可靠性提出了更严苛的要求，进而提高了硬件系统的整体参数；同时因对传统方案软件末端进行整合，亦增加了软件系统的复杂性。服务器数量减少带来的投资减少与服务器参数提高、软件系统复杂性增加带来的投资增加基本持平。
        同时，云平台方案较传统方案增强了数据采集、收集能力，增加了部分终端设备、优化了可视化接地等系统，亦导致了投资增加。
        3.4号线云平台方案对建设的影响
        因软硬件系统的高度集成，4号线云平台方案建设过程中，安装工程量减小，建设时间缩短；但调试量增大，且因列车自动监控系统的纳入，导致整个系统需要通过SIL2级安全认证，系统生产制造难度及调试难度均整体提高，建设时间延长。综合来看，建设时序及难度仍在可控范围内。
        4.4号线云平台方案对运营的影响
        4.1对运维模式及运营组织构架的影响
        云平台方案仅改变了地铁弱电系统构架，并未改变地铁运营业务范围及组织模式。因此，云平台方案的应用仅带来地铁弱电板块维护维修职能的内部调整，对运维模式及运营组织构架影响有限。现阶段4号线运维模式及组织构架仍采用传统模式。

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        4.2对运营成本的影响
        人力成本：因对运维模式及运营组织构架影响有限，对每公里运营人数几乎没有影响；而人员平均薪酬水平主要取决于城市用工薪酬水平。为此，对人力成本几乎没有影响。
        电耗成本：因软硬件系统的高度集成，电耗降低，但因终端设备的增加、可视化接地等系统的优化，电耗增加。整体对比，云平台方案应用后电耗增加，电耗成本增加（按系统功率核算；若需实际运营数值，建议对整个系统进行挂表统计）。
        但地铁运营的电耗主要为列车牵引电耗和电扶梯、通风空调、照明等动力照明电耗。弱电系统电耗在动力照明电耗中本来就占比很小，上述的增量在整个地铁运营电耗中影响就更小。为此，云平台方案的应用对地铁电耗成本影响较小。
        维护维修成本：因软硬件系统的高度集成及系统参数的提高，理论上弱电系统的维护维修工作量减少，但减少量占比地铁整体的维护维修工作量过低，带来的维护维修成本降低效果微不足道。
        相反，云平台系统的实际运营可靠性及运维人员对系统运维业务的掌握水平，对系统维护维修成本起到更加关键的作用。而现阶段4号线开通不到1年，处于系统磨合和系统设备质保期，现阶段还不能很好的统计数据来说明云平台系统的可靠性及运维人员对系统的掌握水平。为此，维护维修成本还不具备实际的统计条件。再者，云平台系统运营可靠性还和设备采购、制造、安装环节有密不可分的联系，因此，也很难从单方面分析云平台方案是增加还是降低了维护维修成本。
        折旧成本：云平台方案的应用导致4号线总投资增加，在使用年限相同的情况下，折旧成本增加。
        其他成本：云平台方案的应用不会对地铁运营的保卫保洁、管理成本、税费、财务成本造成影响。
        综上，云平台方案的应用对地铁运营成本影响有限。
        4.3对运营安全的保障
        双活中心：考虑云平台技术在地铁应用的实践经验不足，相关软硬件系统可靠性不好评估，4号线云平台方案设置双活中心，即设置两套全完一样的系统核心软件和硬件，一套放在OCC，另一套放在车辆段，两套中心同时并列运行，其中一套故障的情况下，另一套独立承担系统运行功能。
        数据保障：系统中心级网络故障的情况下，各车站临时工作站暂管本车站的系统所有业务，待网络恢复后将数据上传，保证断网期间数据不丢失。
        降级模式：当列车自动监控系统功能故障时，中心单独设置的联锁工作站暂管全线的行车及运营组织功能，保证全线的行车安全。
        4.4对设备更新改造投入的影响
        4号线云平台方案在技术上有一定的前瞻性，避免了未来4号线弱电系统由传统方案向云平台方案的更新改造。但4号线未来是否必要的进行传统方案向云平台方案改造；即使改造是否会选择其他更加先进、成熟的弱电优化方案；是选择在4号线传统方案设备使用寿命到期的节点进行更新换代，还是在传统方案设备均完好可用的情况下改造；均会对设备更新改造费用产生重大影响。为此，简单的理解现阶段使用云平台方案能够有效避免未来设备更新改造的投入也存在不妥。
        5 云平台技术的展望
        4号线云平台方案现阶段主要实现对地铁弱电软硬件系统的整合，由于未在地铁机电系统终端增加相关传感器，未能实现对地铁机电系统终端运行状态的态势感知。为此，并不能实现地铁由计划修向状态修的转变，并不能实现地铁由智能化运营向智慧化运营的转变。
        4号线云平台方案虽然进行了大量的数据采集及收集，但因为缺乏运营需求、缺少相对应的数据分析及算法，收集起来的数据还不能很好的统计、分析、转化，还不能为地铁运营产生效益。
        结束语
        云平台技术现仍处于发展阶段，在地铁的应用时间短、范围小、深度浅、模式多，带来的优化助力还达不到一个全新高度。但任何新技术的发展都会经历从简单到完善、从故障到可靠、从增加投资到产生效益的过程；为此，我们相信随着时间的推移，在经过不断的优化完善后，它会给地铁来带不一样的体验。
参考文献：
[1]昆明市轨道交通4号线初步设计弱电系统优化方案