城市轨道交通智慧运营平台的应用研究

摘要：从智慧运营中存在的重难点出发，以敏捷、高效、友好、覆盖生产业务全链条为建设目标，运用云平台、中台、低代码编排等新技术，提出高可用性、高扩展性、高兼容性的智慧运营平台范例。创新提出轨道交通数字底座、运营数据总线、生产业务一体化平台的设计思路，提升运营生产平台的系统能级，促进运营管理模式的变革和智慧场景应用的进步，为企业和轨道交通行业的高质量、可持续发展奠定良好的数字化基础。

关键词：智慧运营平台数字底座云平台中台一体化平台

中图分类号：U29

DesignSchemeforSmartOperationPlatformofUrbanRailTransit

WUJiankai

XiamenMetroConstructionandDevelopmentGroupXiamenMetroOperationCo.，Ltd.，Xiamen，FujianProvince，361000China

Abstract：Startingfromthekeyanddifficultpointsinsmartoperation，withtheconstructiongoalofagility，efficiency，friendliness，andcoveringtheentireproductionbusinesschain，newtechnologiessuchascloudplatform，middleplatform，andlowcodeorchestrationareusedtoproposeahighavailability，highscalability，andhighcompatibilitysmartoperationplatformexample.Innovativelyproposethedesignconceptofadigitalbase，operationaldatabus，andintegratedproductionandbusinessplatformforrailtransit，enhancethesystemleveloftheoperationalproductionplatform，promotethetransformationofoperationalmanagementmodelsandtheprogressofintelligentsceneapplications，andlayagooddigitalfoundationforthehigh-qualityandsustainabledevelopmentofenterprisesandtherailtransitindustry.

KeyWords：Smartoperationplatform;Digitalbase;Cloudplatform;MiddlegroundIntegratedplatform

2020年3月，中国城市轨道交通协会发布《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》，统筹擘画智慧城轨的发展蓝图。北京、上海、广州、深圳、郑州等地相继出台智慧城轨指导文件，西安、成都、青岛、南宁等城市开展智慧城轨试点及建设。

智慧城轨面临以下重难点：一是生产网与管理网数据隔离，形成信息孤岛，而应用系统割裂，烟囱现象明显，导致业务流程碎片化、业务链非闭环；二是各生产系统之间接口不灵活，而各管理系统业务面向单一，数据共享、融合欠缺，难以实现数据驱动业务；三是数据质量难以保证，有用数据沉没在海量数据中；四是建成的系统仅代表系统能力，与业务脱节，无法高效应对多元业务并举发展、网络化运营调整等[1]。

因此有必要构建敏捷、高效、友好，覆盖轨道交通运营生产和运营管理全链条的智慧运营平台，确保运营数字基础设施具备高可用性、高扩展性和高兼容性，支撑未来各种复杂应用场景快速接入和稳定运行。

智慧运营平台覆盖运行控制中心（行车及调度管理）、车站管理、场段管理、设备管理4大业务。平台架构如图1所示，自下而上包括设备层、数字底座、前台应用3个层级，其中运营生产业务一体化平台是前台应用重要组成。

1数字底座

数字底座[2]是数字化、智能化的基座，具备多个中台连接能力，快速集成硬件、软件资源输出各类场景数字化解决方案与应用平台。

数字底座包括云平台、数据中台、业务中台三大部分。其中，云平台提供计算、存储、网络基础服务；数据中台采集、治理数据，加工生产为标准数据并存储到数据仓库，打破数据的系统界限实现数据共享，为业务提供数据服务；业务中台是抽象业务流程的共性形成通用业务服务能力，即通过重构业务模型，将分散的业务能力沉淀到企业级中台业务模型，实现业务复用和各业务板块之间的联通和协同。

1.1云平台

云平台实现计算、存储、网络资源按需分配、统一管理和集中监测，提高资源利用率，便于业务快速部署和扩展。实现硬件资源统一管理、合理动态分配，满足未来不同时期系统灵活应用开发的需求[3]。

1.2生产网与管理网互通

目前云平台已在多地落地应用，云架构、上云系统等方案形式多样，从网络安全考虑，建议生产系统、企业管理系统部署在不同云平台或云资源池。

云平台可通过单向网闸实现生产网向管理网的单向数据传输，通过互联网接口实现管理网向生产网的少量数据传输。打破了既有生产网与管理网信息孤岛的桎梏，实现生产数据与运营管理业务的融合交互，为运营业务链升级、生产体系革新创造可能。

1.3数据中台

数据中台是抽象数据能力的共性形成通用数据服务能力。简单来讲就是提取各个业务的数据，对业务数据进行采集、计算、存储、加工，同时统一标准和口径，通过数据计算和加工，为用户提供高效的数据服务。其核心就是构建一个共享数据服务体系。包括大数据平台和运营综合数据总线（简称“总线”）两个部分。

1.3.1大数据平台

大数据平台业务内容包括数据汇聚、数据采集、数据交换、大数据集成开发、算法平台、数据资产管理、数据标签管理等。

大数据平台实现数据的全量、准实时、实时入库，以及数据的清洗与融合，为线网数据资源全量与增量汇聚、各业务应用与数据分析挖掘、全网数据共享及基于数据平台的全局决策应用打下基础。大数据平台功能作用[4]如下。

（1）大数据平台作为线网级云平台的数据采集、处理、服务和运营的平台，通过“统一采集、统一存储、统一管理、统一运营和统一服务”，形成线网级的数据和服务共享能力。

（2）大数据平台规整结构化、半结构化、非结构化数据服务的统一数据访问接入方式与访问协议，提供统一的数据安全认证接入，整合多种的数据形式的访问模式，向外部应用系统提供统一标准接口访问数据。

（3）实施生产网与管理网数据融合互通及数据治理，对各类数据资源进行重构和跨专业融合，形成企业基础数据资源库和主题数据资源库等各类公共数据集。

（4）大数据平台向数据应用层提供多种类型服务的能力，实现数据共享、专题分析、数据计算、数据检索、数据挖掘、多维分析、数据可视化、生产指标等应用支撑能力。

1.3.2运营综合数据总线

传统生产系统具备清晰的业务领域为划分的接口边界，各专业系统数据中心（数据库）分立烟囱式部署，以点对点进行数据交互，存在网络节点多、接口多、层级多、架构臃肿、数据多源及重复、二次开发困难、变动难度大成本高等问题。

云平台及大数据平台实现了生产系统与管理系统之间的数据融合。但是大数据平台数据量大、类型繁多、业务复杂、数据链长（经数据治理等多个环节），存在一定时延，不满足高实时性要求生产业务（如系统联动、应急处置等）的需求，可通过总线实现高实时数据汇聚交互。

运营数据综合总线实现生产数据标准统一、快速交互、融合共享，提高数据流通能力、拓展数据业务，实现灵活应用，发挥通信环节少、信息处理快的总线特点。

运营数据综合总线应基于开放系统软件结构和实时数据技术，提供通用性、开放式、标准化和安全性的接口服务，协调并提供每一个功能模块的公用数据访问方式。为支撑产品和应用系统提供数据服务管理、数据接口API、数据共享等服务。

（1）定位。①运营综合数据总线向对高实时性要求的业务提供数据服务，重点提供实时数据，如生产系统联动、应急处置等；②大数据平台提供对实时性要求不高的业务提供数据服务，如报表统计、维护维修等。

（2）功能作用。①各生产系统间的实时数据汇聚、交互，由端对端接口布局变为一个中心，避免长链路、多层级、多转接数据业务，简化生产网络；②便于建设统一生产应用平台，避免业务链中多专业多系统协同难、效率低的问题；③解决需求变化下系统间接口调整困难问题；④提高数据流通能力、拓展数据业务应用。

（3）应用案例。

如图3所示，生产实时数据汇聚到总线，总线向运营生产业务一体化平台提供生产实时数据。一体化平台融合总线生产实时数据以及运营管理类系统的生产支持数据，运用自动控制、云计算、大数据、人工智能等技术进行分析、演算、判断，提供生产及生产管理应用服务，并将全量数据传输到大数据平台。同时，大数据平台将运营关键信息通过运营通App（运营通App是智慧运营中的智能手持终端App，实现数据信息到端部人员）推送到授权手持端，接收运营通App的决策命令后将联动、决策结果反馈回大数据平台，生产系统控制指令上传至综合数据中台，控制各生产系统现场设备执行动作，实现生产系统的联控。

对比传统方案，除基于可靠性、安全等因素考虑以及工业控制技术限制而保留的硬线或控制总线等通信接口外，网络（含串口）接口基本接入总线，由数据中台作为中间载体实现各系统间的数据交互。由点对点多线接口变为中心化布局，避免长链路多层级数据流、多次转接的数据业务，简化生产网络，提高可靠度。同时，接口谈判不再以专业与专业之间作为分界展开，基于标准规约，主动权回到业主侧，拓展数据流通能力。

总线强调了数据模型的标准化，通过标准化规约及建设，才能真正意义上掌握数据、软件的产权，具备数据管理、软件修改＼增加＼排障、二次开发等自主能力。

1.4业务中台

在智能智慧化建设、数字化转型中，业务不断迭代升级并更加依赖数据，企业对数据需求加倍增长。在不同的业务中，对组件、功能块、模型、数据等存在相同需求，假如业务结果以及组件、功能块、模型、数据等是可以向相关业务共享的，那可缩短业务链，提高业务流通效率，也减少资源建设的成本。

业务中台是以业务领域划分边界，形成高内聚、低耦合的面向业务领域的能力中心。具备业务属性并支持多种业务属性的共性能力组织，有助于业务的复用，对业务的快速响应能力[5]。

将分散在不同渠道和业务场景重复建设的标准化的业务逻辑和流程沉淀到企业级中台业务模型，面向企业所有业务场景和领域，实现能力复用和各业务板块之间的联通和协同，确保关键业务链路的稳定高效，提升业务创新效能。

通俗上讲，业务中台就是面向众多的业务系统，提取出共有的业务集合进行重复利用，减少系统重复开发，帮助业务系统实现快速地开发，满足业务需求。

1.4.1功能

业务中台将通用或核心的业务能力，抽象为业务块，封装、构建业务对象模型（领域模型）、微服务等业务模型并持续演进，对数字化业务进行标准化、统一化建设。将业务模型提供给多个前台、其他中台及第三方应用，可调用、复用业务模型对应的通用能力和核心能力，加快业务流程，联通和融合不同业务板块能力。

1.4.2作用

对比烟囱式系统，业务中台避免系统组件、功能模块等的重复开发，实现业务互联互通、资源协调和共享。同时缩短数字化业务链，快速响应业务模式变化。实现前台的轻量化、多端应用、灵活敏捷等发展需求，为移动应用的业务拓展、公共服务提供便利。

2运营生产业务一体化平台

轨道交通各系统处于自行发展的多元异构状态，应用界面风格差异大、信息资源共享难、数据格式不统一、服务水平不一致。运营各生产系统以及运营管理系统中生产支持类系统具有数据及业务强关联性，运营生产业务的执行往往需要两大族群系统中多个子系统协同运作。

标准化、精益化和高效化是系统业务的目标，建议建设运营生产业务一体化平台，通过将生产系统、运营管理系统中生产支持系统（如维修维护管理系统、施工调度管理系统等）的数据资源、网络资源、业务应用等整合集成在统一的应用平台。

2.1建设需求

一体化平台以高效连接、深度融合、一体协作为核心理念，整合运营各生产系统，接入运管管理系统数据，突破生产各系统间、生产系统与生产支持系统之间的边界，服务运营生产。

实现统一的“用户集成、界面集成、流程集成、业务集成、消息集成、应用集成”，屏蔽后台复杂的业务逻辑、异构系统连接和工作流程贯通，解决传统线路应用系统碎片化、“难找、难查、难用”和业务割离等问题。

采用开放性的构架及开发接口，如运用低代码编排技术，使其具备良好的开放性与可扩展性，提供开放标准API接口，支持多应用及服务组件扩展。实现场景应用的快速开发，满足未来大规模的信息化部署、持续迭代升级、按需定制的需要。

2.2功能作用

2.2.1化零为整，有效整合各业务系统

将孤立、分散、碎片化的各业务系统进行整合集成，避免各系统封闭式管理、生产系统与生产支持系统数据孤立造成的业务效率、数据传递失真问题。

2.2.2打破壁垒，生产业务闭环管理

突破生产各系统间、生产系统与管理类系统之间的边界，衔接各业务系统并形成完整的业务流程，实现生产业务的闭环管理。

2.2.3架构灵活，升级调整及扩展业务

稳定灵活的构架，能够跟随业务及管理的变化不断迭代升级，避免传统封闭的生产应用系统限制功能的扩展升级。采用松耦合架构，能够在不中断业务的情况下平滑升级。

3结语

智慧运营平台包含数字底座及运营生产业务一体化平台。数字底座融合共享生产系统数据及生产支持数据，保障数据质量并提供可复用业务模型、组件、能力，确保数字基础设施高可用性、高扩展性和高兼容性。结合集成统一、稳定灵活、友好高效的运营生产业务一体化平台，实现数据及流程快速流转，多元生产业务高效协同闭环，降低烟囱协作成本，减少系统重复建设。

智慧运营平台将助推运营数字化转型、业务流程再造，促进管理模式的变革和智慧场景应用的进步，为轨道交通运营高质量、可持续发展奠定良好的数字化基础。

参考文献

[1]王建文.西安地铁智慧车站试点工程应用总结、优化及发展[J].铁道通信信号，2024，60（4）：77-82.

[2]史永飞.厦门轨道交通建设数字化转型实践与思考[J].都市快轨交通，2023，36（4）：35-39.

[3]许尚农，张敏波，吕宇，等.自主可控的城轨云与大数据平台关键技术研究与应用[J].都市快轨交通，2022，35（6）：51-58.

[4]王皓.智慧城轨云平台和数据平台及网络安全融合协同技术研究[J].都市快轨交通，2022，35（6）：64-68.

[5]李玮，熊文剑，刘鹏，等.基于业务中台的信息化系统架构演进研究[J].电信工程技术与标准化，2020，33（11）：8-12.