数字化转型下的城市轨道交通信息化规划总体方案研究

李 樊

（中国铁道科学研究院集团有限公司 电子计算技术研究所，北京 100081）

全球信息化进入全面渗透、跨界融合、加速创新、引领发展的新阶段，加快信息化发展和建设数字国家已成为全球共识。以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，城市轨道交通（简称：城轨）行业在深入贯彻《交通强国建设纲要》[1]国家战略进程中，正快速步入新基建技术应用、智慧城轨建设的大力发展期，城轨企业也将在业务需求及技术发展的双驱动下逐步走向信息化与智能化。为确保城轨企业数字化转型中信息化建设各阶段的科学合理性及深度互联共享性，避免重复投资建设和促进资源高效利用，解决系统散乱、体系陈旧、信息孤岛、无序发展、安全隐患等问题[2]，有必要在新时代城轨建设和新一轮技术体系发展的背景下，深化城轨信息化规划的总体方案研究，支撑智慧城轨高质量建设和可持续发展。

文献[3]面向中国城轨行业，以“推进城轨信息化、发展智能系统、建设智慧城轨”为主题，铺画了一张智慧城轨发展蓝图。文献[2]和文献[4]对城轨行业传统的信息化规划建设明确了基本架构和建设内容。文献[5]和文献[6]研究了信息化规划的方法体系，明确了信息化规划建设的主要目标和研究内容。本文在上述研究基础上，借鉴信息化规划体系，研究数字化转型下的城轨信息化规划总体方案。

1 信息化相关概念

在明确“智慧城轨”内涵的基础上，将城轨企业“业务数据化”的信息化规划构建与“数据业务化”的数字化转型提升驱动融合，向智慧化的高级目标发展。

1.1 智慧城轨

应用云计算、大数据、物联网、人工智能、5G移动通信、卫星通信、区块链等新兴技术，全面感知、深度互联和智能融合乘客、设施、设备、环境等实体信息，经自主进化，创新服务、运营、建设管理模式，构建安全、便捷、高效、绿色、经济的新一代中国式智慧型城市轨道交通[3]。

1.2 信息化规划

城轨企业信息化规划是借助新一代信息技术和信息化体系，在智慧城轨建设背景下，结合城轨行业信息化实践经验，以业务发展战略为导向，遵循管理提升与建设并重的原则，重点关注业务流程优化，提出企业信息化建设的远景、目标和战略，为建设和组织实施制定完备的信息化规划体系[4-5]。

1.3 数字化转型

城轨企业数字化转型是借助数字化解决方案，将物联网、云计算、大数据等技术应用于智慧城轨建设和发展进程中，利用信息化手段，通过业务规则，实现运营或商业等模式的转型实施，为乘客、城轨企业和员工带来全新的数字化价值提升，不断提升企业数字经济环境下的新核心竞争力[6-7]。

2 信息化规划总体方案

在新时代的轨道交通国家发展战略要求下，围绕智慧城轨内涵，以“数字化、智能化”为技术发展方向，构建以业务架构和技术架构为核心的信息化规划总体方案，涉及业务、技术、应用、数据、安全、信息化基础设施、组织及治理结构等内容。

2.1 信息化规划总体思路

信息化规划立足全局、线网和长远发展，兼顾网络化运营、企业科学统筹、资源信息共享等。

（1）先进标准、注重实效：规划设计在设计理念、系统架构、采用技术、平台设计上均要具有先进性、前瞻性、标准化及开放性，同时，保障可操作性和实用性，既要满足当前需求，又要适应未来可持续发展。

（2）统筹协调、互联互通：按照整体筹划、全盘考虑、统一规划的原则，遵循开放设计思想，推进信息技术与行业管理和服务的深度融合，促进互联互通的可持续发展。

（3）资源共建、开放共享：对全业务范畴、全生命周期、全方位视角的信息化资源进行先进体系的规划设计与整合建设，实现数字化转型和资源高效利用，以及信息、基础设施等资源共享。

（4）自主创新、安全可控：搭建安全防护可控、标准规范成形、架构合理易扩展的城轨企业信息化平台，自主创新，催生新业态，实现精细化管理、降本增效和智慧决策的创新升级。

2.2 信息化规划业务架构

信息化规划的业务体系定义了符合城轨企业战略发展和创新要求的业务范畴、业务能力、技术架构和业务流程[8]。结合《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》建设重点内容，建立“智能建设管理、智能列车运行、智能运输组织、智能运维安全、智慧乘客服务、智慧中心、能源管理、数字企业”8 个板块核心应用系统，通过一体化集成平台及智能化技术应用，配套健全信息安全体系和信息治理体系，为车站、线路、线网的统筹协调、管理决策及乘客服务提升“全生命周期管理、全成本投资建设、全方位服务共享”的3 项能力。信息化规划业务架构如图1 所示。

（1）智能建设管理板块：提供以建筑信息模型（BIM，Building Information Modeling）为载体，覆盖基础设施的设计、建设、运营、运维等全生命周期的数字孪生应用，围绕智能建设管理，提供施工管理、工程管理等业务应用。

（2）智能列车运行板块：利用全自动驾驶实现互通场景，提高列车编制、设备健康管理水平。

（3）智能运输组织板块：主要包括运输生产设计和运营管理设计。运输生产设计包括信号系统、综合监控系统、电力系统、火灾报警系统、环控报警系统、自动售检票系统、清分中心系统、通信系统等；运营管理设计包括施工调度管理系统、票务管理系统、站务管理系统、乘务事务管理系统、运输计划管理系统、资产管理系统等。

（4）智能运维安全板块：围绕车辆、信号、通信、供电、工务等多专业提供关键设备设施在线监测及综合智能运维，建立智能运维、智能巡检和安全保障体系。

（5）智慧乘客服务板块：以乘客服务为核心，围绕乘客出行、乘车过程、咨询发布等内容，提供以智慧车站为主线的票务服务、电子支付、智能安检、信息服务、智慧出行、智慧客流管理等功能。

（6）智慧中心板块：运用智能感知体系实现智能运输组织多专业的数字重现、信息交互、智能决策、生态共享及应急联动，构建线路控制中心、线网指挥中心、网络级协调、视频、门户等业务。

（7）能源管理板块：提供能耗管理系统，从能源监测和能耗管理方面实现能源数据的智能分析及节能管理。

（8）数字企业板块：基于生态共享和开发复用理念，实现投资规划、资源开发、办公管理的人财物协同移动化、可视化和数字化。

图1 智慧城轨信息化规划业务架构

2.3 信息化规划技术架构

信息化规划的技术架构能够使企业的组织管理更好地支持企业的业务发展[9-10]，主要由感知层、网络层、基础层、云基础设施即服务（IaaS，Infrastructure as a Service）层、云平台即服务（PaaS，Platform as a Service）层、云软件即服务（SaaS，Software as a Service）层构成，如图2 所示。拥有制度标准体系和信息安全体系，保障流程执行标准化和规范化，实现对生产指挥、乘客服务、企业管理的全业务应用支撑，构建围绕企业、乘客、外部单位、区域发展、智慧共享的生态服务。

图2 智慧城轨信息化规划技术架构

（1）感知层：通过传感器、摄像头等前端感知设备，构建通信、工业互联网关，对信号、综合监控、视频、乘客信息、外部信息进行采集。

（2）网络层：通过通信传输网、数据网、移动通信网等各种类型的承载网，实现系统之间的互联互通、无缝传递及数据集成。

（3）云基础IaaS 层：由逻辑化/池化后的计算、存储、网络、安全等软硬件资源及封装的多种IaaS组成，直接被云用户使用。

（4）云服务PaaS 层：由技术中台、数据中台和业务中台组成，为用户提供部署、管理和运行应用程序的环境和业务组件平台化服务，提供应用框架、中间件及大数据的计算存储等服务。

（5）云应用SaaS 层：通过服务集成和服务网关快速组合应用程序主框架的开发模式，结合智慧城轨业务场景，提供具备云源生能力的应用系统平台搭建服务。

（6）制度标准体系、信息安全体系：提供贯穿于信息化的建设、管理、维护、服务等各阶段要执行的行业标准规范、网络信息安全及运维管理的工作要求。

3 数字化转型下信息化规划关键要点

3.1 以数字化转型为根本思想

随着新一代信息技术的应用及新时代智慧城轨的建设，高层管理者需要具备信息化的认知和数字化的思维，在进行管理思维和业务策略的数字化变革进程中，推行信息化规划及数字化优先的战略。以科技引领、系统规划、市场主导、应用牵引为原则，聚焦先进技术的创新发展，驱动运营生产优化提升和业务融合服务创新。

3.2 以云平台服务为能力引擎

以《智慧城轨信息技术架构及网络安全规范》[11]为指导思想，按照《智慧城轨发展纲要》[3]城轨云与大数据两步走的战略方向，发挥云平台服务和大数据价值能力，实现城轨运营生产、企业管理、乘客服务等核心业务应用，在高度有机集成、资源整合利用、有效运营维护、简便实施部署的应用中与大数据、人工智能等技术结合，支撑城轨企业数字化和智能化转型升级。

3.3 以数据资产为底层基石

基于强大的物联网可全息实时感知和历史积累沉淀覆盖人、事、物等多方位的城轨数据，形成包括基础设施、施工建设、行车、客流、机电设备、人员组织及外部关联等不同类别、不同专业、实时与非实时、结构化与非结构化的大型复杂数据知识库，并对逐步积累的行业经验进行提炼，形成可复用的数据模型，实现数据变现，使数据成为企业核心资产。

3.4 以业务全面为基础导向

全面开展城轨企业规划—设计—建设—运营—运维—改进的全生命周期信息化业务体系建设，以企业组织架构数字化为基础管理，实现运营生产核心业务的数字化创新，从业务流程和业务行为的数据化、智能化和移动化入手，增强企业的大数据决策分析能力，加快业务的数字化转变并提升全面的数字化重构，实现提效、增益和业务调优的目标，适应不断变化的需求。

3.5 以生态共享为未来价值

充分发挥市场在资源配置中的决定性作用、互联网在企业变革产业中的基础作用，推动信息化基础设施合理开放；联合互联网技术、城轨装备、信息化产品、信息技术尖端企业，驱动形成城轨互联网发展新业态，促进信息化建设生产与市场融合。通过数字化平台的开放合作，连接价值链内、外部资源，激发生态链的创新能力，有效降低成本，提高资源复用率，创造新价值。

4 结束语

本文在新一代信息技术应用、智慧城轨业务转型赋能、泛地铁生态服务方面进行了探索。立足提升城轨企业信息化管理水平和创新服务能力，按照统筹规划、目标导向的原则，研究城轨企业信息化规划的总体思路、业务范畴、技术架构，全面构筑信息化总体方案，为推动城轨企业云化、数字化、智能化转型提供总体解决思路。