基于云平台的地铁综合自动化系统研究

胡少杰

（1.北京城建设计发展集团股份有限公司；2.云南京建轨道交通投资建设有限公司 ）

1 引言

基于云平台的地铁综合自动化系统利用云平台的理念，通过集约的思路，实现城轨信号系统与传统综合监控系统深度有机的融合，系统向模块化、颗粒化、扁平化和标准化方向发展，真正实现系统的模块化、即插即用、高效互联，降低建设、运营和维保的技术难度，提高线路/线网运行的自动化、智能化水平，实现更加智能的轨道交通体系。系统采用了创新的面向智慧地铁的开放式统一融合架构，打破原有弱电系统架构，建立了新的轨道交通弱电自动化系统，替代了传统的综合监控，列车自动监控、广播、乘客信息、集中告警、自动售检票、站台门等系统，与通信、信号系统深度融合。采用平台扁平化、功能颗粒化、数据分析可视化、交互操作可视化理念，通过集约化、网络化、功能化的思路，利用云计算、大数据等技术对系统进行重新整合构建、深度融合，功能颗粒化，同时互联办公自动化、乘客服务等系统。并对其数据进行深度开发和运用，系统颠覆了传统轨道交通设备的运维理念和运维方式，是轨交领域系统科技创新的全新尝试。对城轨各弱电自动化系统而言，可大幅减低建设成本、缩短建设工期、便于运营维护。

2 基于云平台的地铁综合自动化系统的特性

2.1 高度集成性

合理使用云计划系统完成多个系统汇集，在通过储存以及数据查询等方式做好预处理工作。系统中底层到上层数据之间具有逐渐上升特点。在这种情况下需要在车站中心传出数据，在综合实际情况背景下进行数据过滤和聚集，通过这种方式提升宽带以及中心数据实际利用效果。利用优化数据建模方式和数据清洗等方式，在保障数据平衡的情况下实施了参数设置，对平衡系统也实施了整体优化，对于服务器集群和结构优化都有着很大帮助。通过以上介绍可以看出，使用云平台应用自动化系统可以建立集中子系统，在保持系统稳定运行的情况实施逻辑联动，同时也为数据挖掘和数据分析创造了最佳环境，对于智能系统运行而言也起到了促进作用。

2.2 系统的可用性与可靠性

在传统地铁运行管理系统中主要使用双机热备方式增加系统稳定性以及可靠性。在这种情况下系统若是出现故障，那么就能及时更换服务装置，确保了服务具有不间断特点。传统控制系统中每一级服务器都需要得到节点装置支持，运行每一刻都需要有一台热设备不断输出，双机和系统之间具有同步性。在主系统出现问题的情况下，双机也会进行及时检测，交替工作进行的时间非常短，不会对工作造成任何影响。基于云平台自动化系统在运行过程中不需要得到双机热设备支持，只需要使用数据备份方式就能实现虚拟设备移位，对于服务数据也能灵活调配，从而完成了无休止业务升级和服务。

2.3 云架构可扩展性

和一般的地铁交通系统相比，云构架方案对于提升系统扩容性有很大帮助，在传统程序中，大部分开发的程序和构架都需要得到网络资源支持。在软件升级或者扩容过程中面临着多种难题，大部分情况下硬件无法满足扩容需求，造成整体结构无法满足设计标准，在后期运行过程中需要重新采购商品。其次，系统设计过程中出现大规模浪费情况，导致大部分资源搁置。在合理使用云平台之后，系统扩容性和结构合理性都得到了很大提升。系统中大部分数据都需要在云平台帮助下进行整合，直接了解应用资源这样才能确保云平台资源分配效果。在系统容量逐渐提升的情况下，需要增加服务装置储存空间，建立更多的网络节点资源，之后在对资源实施统一分配和处理。

3 基于云平台的地铁综合自动化系统

3.1 项目概况

昆明地铁4号线有着连接多个城区的重要作用，同时也是非常重要的快速路线，4号线路经过了高新区、经济开发区、盘龙区、官渡区，此条线路起点为陈佳营站，终点为昆明市火车站，线路整体长度为43.422km，所有线路都建设在地下。线路中包含了29个站点，站点之间最长距离为3.523km，站点之间最小距离为0.762km，站点之间平均距离为1.5km。在云平台背景下进行了地铁综合系统研究，为4号线顺利开展提供了稳定基础。云平台地铁自动化系统已经整体替代了传统自动体系，在结构和综合监控影响下实现了地铁运行最佳效益。

3.2 面向智慧城轨的开放式统一融合架构

在昆明地铁4号线进行过程中，设计全新构架和智慧系统，具有统一融合、软硬件解耦、数据标准统一且开放的特点：新架构打破传统弱电系统综合监控、通信、信号、自动售检票、站台门等分系统相互独立的“烟囱”式架构，采用统一的标准接口及协议对现场所有弱电设备进行信息采集，保证所有采集信息的实时性、完整性，实现了一份数据、一次采集，并对外提供统一的数据接口以供利用。在拥有新框架的情况下，地铁运行多个部分都可以采用统一标准进行管理，为数据采集也提供了良好环境和基础，确保数据使用具有实际性和准确性[1]。

3.3 统一标准的数据采集

为保障系统采集的稳定性，本系统使用了智能控制设备，对于传统系统装置而言有着替代性作用，自动提供相匹配计算、存储、网络等资源。智能控制系统可以转化资源状态，也能为业务系统提供稳定运行环境，确保资源分配。智能控制系统具有独立处理效果，在没有得到控制中心指令的情况也能顺利运行[2]。

3.4 控制中心、车站的融合城轨云

本系统实现了对底层差异化基础架构的纳管，统一对跨线网、控制中心、车站的所有的计算资源、存储资源、通讯资源进行调用，形成统一的虚拟化资源池，通过建立资源池方式可以增加硬件使用效率，对于降低闲置资源也有着很大帮助。资源池可以逐渐拓展，在这种情况下用户可以根据业务需求实现资源配置。在平台建设中使用了耦合结构，降低了后期维护难度。

3.5 实时高性能的全面大数据应用

在城市地铁调度和指挥过程中，需要保障业务具有实际性和稳定性。云交自动化系统平台接收底层上传的多维数据后，构建了相应的数据仓库及数据集市，在此基础上开展算法和模型的开发。云平台系统利用服务系统进行数据接收，其中还包含了处理引擎，对于数据处理和接收都有着很大帮助。交自动化系统的大数据方案可在实现实时完成每小时150万次数据处理性能的同时，支持实时补回数据，并支持大数据分析、挖掘的相关操作[4]。

3.6 关键设备的旁路监控智能感知系统

云平台自动控制系统和地铁运行安全性之间有着直接关系，所以需要在多个方面进行研究，这样才能保障内容具有可靠性、稳定性和安全性。在这种情况下，系统设计过程中采用了监控感知程序和重要设备。在智能控制系统中使用稳定的硬件结构，在内部还需要对节点进行运算，预防出现故障问题。利用多个模式和物理隔离方式，智能控制设备需要布置在集群范围内，在不对业务造成任何影响的情况下监测设备，依据不同环境和算法要求找出误差，对于不同的故障类型需要制定针对性解决方案。

4 基于云平台的地铁综合自动化系统的应用效果分析

4.1 与传统模式对比

与传统的系统架构相比，云交自动化系统摒弃系统间彼此隔绝、数据分散、资源冗余、软硬件强耦合、服务开发封闭等缺点，提出了新一代面向智慧城轨的开放式统一融合架构。为了支撑该架构的部署，在硬件层面自主研发了统一数据采集的智能控制一体机，软件层面则分别构建了跨线网、控制中心、车站的融合城轨云，以及实时高性能的全面大数据应用，并通过关键设备的旁路监控智能感知系统和双活双中心的稳定性方案保障系统的安全可靠运行。

4.2 综合效益分析

在云平台基础上研发的综合自动化系统属于城市轨道交通行业内首次尝试，所以需要不断进行完善加入新型科技产品，对于地铁项目发展有着促进作用。在地铁项目实施过程中可以逐渐降低建设成本，在运行过程中还能实现节能减排，海量数据处理分析降低运营成本的作用。通过研发地铁综合自动化系统的方式，可以逐渐增加自主创新能力，并且还打破了已有的技术限制，对地铁智能化发展而言有着促进效果，所以需要建设完善的自动化控制平台。在研究过程中还需要不断培养技术人才，只有在拥有顶尖技术的情况下才能引领行业科技发展的轨道交通自动化专业人才队伍，为打造面向全国乃至全世界的地铁自动控制系统产业链奠定坚实基础。

5 结语

综上所述，本文首先对云平台地铁综合自动化系统特征进行介绍，之后对云平台的地铁综合自动化系统的应用效果进行了深入分析，通过研究的方式得出，若想保障云平台地铁综合自动化系统质量，那么就要转化资源状态，为业务系统提供稳定运行环境，确保资源分配。增加硬件使用效率，根据业务需求实现资源配置，应用大数据系统的情况下完成了数据采集以及处理，这样才能保障内容具有可靠性，同时也为地铁事业发展提供了良好基础。