數(shù)字化轉(zhuǎn)型下的城市軌道交通信息化規(guī)劃總體方案研究

李 樊

（中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司 電子計算技術(shù)研究所，北京 100081）

全球信息化進入全面滲透、跨界融合、加速創(chuàng)新、引領(lǐng)發(fā)展的新階段，加快信息化發(fā)展和建設(shè)數(shù)字國家已成為全球共識。以習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想為指導(dǎo)，城市軌道交通（簡稱：城軌）行業(yè)在深入貫徹《交通強國建設(shè)綱要》[1]國家戰(zhàn)略進程中，正快速步入新基建技術(shù)應(yīng)用、智慧城軌建設(shè)的大力發(fā)展期，城軌企業(yè)也將在業(yè)務(wù)需求及技術(shù)發(fā)展的雙驅(qū)動下逐步走向信息化與智能化。為確保城軌企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中信息化建設(shè)各階段的科學(xué)合理性及深度互聯(lián)共享性，避免重復(fù)投資建設(shè)和促進資源高效利用，解決系統(tǒng)散亂、體系陳舊、信息孤島、無序發(fā)展、安全隱患等問題[2]，有必要在新時代城軌建設(shè)和新一輪技術(shù)體系發(fā)展的背景下，深化城軌信息化規(guī)劃的總體方案研究，支撐智慧城軌高質(zhì)量建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展。

文獻[3]面向中國城軌行業(yè)，以“推進城軌信息化、發(fā)展智能系統(tǒng)、建設(shè)智慧城軌”為主題，鋪畫了一張智慧城軌發(fā)展藍圖。文獻[2]和文獻[4]對城軌行業(yè)傳統(tǒng)的信息化規(guī)劃建設(shè)明確了基本架構(gòu)和建設(shè)內(nèi)容。文獻[5]和文獻[6]研究了信息化規(guī)劃的方法體系，明確了信息化規(guī)劃建設(shè)的主要目標和研究內(nèi)容。本文在上述研究基礎(chǔ)上，借鑒信息化規(guī)劃體系，研究數(shù)字化轉(zhuǎn)型下的城軌信息化規(guī)劃總體方案。

1 信息化相關(guān)概念

在明確“智慧城軌”內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，將城軌企業(yè)“業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化”的信息化規(guī)劃構(gòu)建與“數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)化”的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提升驅(qū)動融合，向智慧化的高級目標發(fā)展。

1.1 智慧城軌

應(yīng)用云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G移動通信、衛(wèi)星通信、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)，全面感知、深度互聯(lián)和智能融合乘客、設(shè)施、設(shè)備、環(huán)境等實體信息，經(jīng)自主進化，創(chuàng)新服務(wù)、運營、建設(shè)管理模式，構(gòu)建安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟的新一代中國式智慧型城市軌道交通[3]。

1.2 信息化規(guī)劃

城軌企業(yè)信息化規(guī)劃是借助新一代信息技術(shù)和信息化體系，在智慧城軌建設(shè)背景下，結(jié)合城軌行業(yè)信息化實踐經(jīng)驗，以業(yè)務(wù)發(fā)展戰(zhàn)略為導(dǎo)向，遵循管理提升與建設(shè)并重的原則，重點關(guān)注業(yè)務(wù)流程優(yōu)化，提出企業(yè)信息化建設(shè)的遠景、目標和戰(zhàn)略，為建設(shè)和組織實施制定完備的信息化規(guī)劃體系[4-5]。

1.3 數(shù)字化轉(zhuǎn)型

城軌企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是借助數(shù)字化解決方案，將物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)應(yīng)用于智慧城軌建設(shè)和發(fā)展進程中，利用信息化手段，通過業(yè)務(wù)規(guī)則，實現(xiàn)運營或商業(yè)等模式的轉(zhuǎn)型實施，為乘客、城軌企業(yè)和員工帶來全新的數(shù)字化價值提升，不斷提升企業(yè)數(shù)字經(jīng)濟環(huán)境下的新核心競爭力[6-7]。

2 信息化規(guī)劃總體方案

在新時代的軌道交通國家發(fā)展戰(zhàn)略要求下，圍繞智慧城軌內(nèi)涵，以“數(shù)字化、智能化”為技術(shù)發(fā)展方向，構(gòu)建以業(yè)務(wù)架構(gòu)和技術(shù)架構(gòu)為核心的信息化規(guī)劃總體方案，涉及業(yè)務(wù)、技術(shù)、應(yīng)用、數(shù)據(jù)、安全、信息化基礎(chǔ)設(shè)施、組織及治理結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。

2.1 信息化規(guī)劃總體思路

信息化規(guī)劃立足全局、線網(wǎng)和長遠發(fā)展，兼顧網(wǎng)絡(luò)化運營、企業(yè)科學(xué)統(tǒng)籌、資源信息共享等。

（1）先進標準、注重實效：規(guī)劃設(shè)計在設(shè)計理念、系統(tǒng)架構(gòu)、采用技術(shù)、平臺設(shè)計上均要具有先進性、前瞻性、標準化及開放性，同時，保障可操作性和實用性，既要滿足當(dāng)前需求，又要適應(yīng)未來可持續(xù)發(fā)展。

（2）統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、互聯(lián)互通：按照整體籌劃、全盤考慮、統(tǒng)一規(guī)劃的原則，遵循開放設(shè)計思想，推進信息技術(shù)與行業(yè)管理和服務(wù)的深度融合，促進互聯(lián)互通的可持續(xù)發(fā)展。

（3）資源共建、開放共享：對全業(yè)務(wù)范疇、全生命周期、全方位視角的信息化資源進行先進體系的規(guī)劃設(shè)計與整合建設(shè)，實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和資源高效利用，以及信息、基礎(chǔ)設(shè)施等資源共享。

（4）自主創(chuàng)新、安全可控：搭建安全防護可控、標準規(guī)范成形、架構(gòu)合理易擴展的城軌企業(yè)信息化平臺，自主創(chuàng)新，催生新業(yè)態(tài)，實現(xiàn)精細化管理、降本增效和智慧決策的創(chuàng)新升級。

2.2 信息化規(guī)劃業(yè)務(wù)架構(gòu)

信息化規(guī)劃的業(yè)務(wù)體系定義了符合城軌企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展和創(chuàng)新要求的業(yè)務(wù)范疇、業(yè)務(wù)能力、技術(shù)架構(gòu)和業(yè)務(wù)流程[8]。結(jié)合《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》建設(shè)重點內(nèi)容，建立“智能建設(shè)管理、智能列車運行、智能運輸組織、智能運維安全、智慧乘客服務(wù)、智慧中心、能源管理、數(shù)字企業(yè)”8 個板塊核心應(yīng)用系統(tǒng)，通過一體化集成平臺及智能化技術(shù)應(yīng)用，配套健全信息安全體系和信息治理體系，為車站、線路、線網(wǎng)的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、管理決策及乘客服務(wù)提升“全生命周期管理、全成本投資建設(shè)、全方位服務(wù)共享”的3 項能力。信息化規(guī)劃業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖1 所示。

（1）智能建設(shè)管理板塊：提供以建筑信息模型（BIM，Building Information Modeling）為載體，覆蓋基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計、建設(shè)、運營、運維等全生命周期的數(shù)字孿生應(yīng)用，圍繞智能建設(shè)管理，提供施工管理、工程管理等業(yè)務(wù)應(yīng)用。

（2）智能列車運行板塊：利用全自動駕駛實現(xiàn)互通場景，提高列車編制、設(shè)備健康管理水平。

（3）智能運輸組織板塊：主要包括運輸生產(chǎn)設(shè)計和運營管理設(shè)計。運輸生產(chǎn)設(shè)計包括信號系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、環(huán)控報警系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、清分中心系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等；運營管理設(shè)計包括施工調(diào)度管理系統(tǒng)、票務(wù)管理系統(tǒng)、站務(wù)管理系統(tǒng)、乘務(wù)事務(wù)管理系統(tǒng)、運輸計劃管理系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)等。

（4）智能運維安全板塊：圍繞車輛、信號、通信、供電、工務(wù)等多專業(yè)提供關(guān)鍵設(shè)備設(shè)施在線監(jiān)測及綜合智能運維，建立智能運維、智能巡檢和安全保障體系。

（5）智慧乘客服務(wù)板塊：以乘客服務(wù)為核心，圍繞乘客出行、乘車過程、咨詢發(fā)布等內(nèi)容，提供以智慧車站為主線的票務(wù)服務(wù)、電子支付、智能安檢、信息服務(wù)、智慧出行、智慧客流管理等功能。

（6）智慧中心板塊：運用智能感知體系實現(xiàn)智能運輸組織多專業(yè)的數(shù)字重現(xiàn)、信息交互、智能決策、生態(tài)共享及應(yīng)急聯(lián)動，構(gòu)建線路控制中心、線網(wǎng)指揮中心、網(wǎng)絡(luò)級協(xié)調(diào)、視頻、門戶等業(yè)務(wù)。

（7）能源管理板塊：提供能耗管理系統(tǒng)，從能源監(jiān)測和能耗管理方面實現(xiàn)能源數(shù)據(jù)的智能分析及節(jié)能管理。

（8）數(shù)字企業(yè)板塊：基于生態(tài)共享和開發(fā)復(fù)用理念，實現(xiàn)投資規(guī)劃、資源開發(fā)、辦公管理的人財物協(xié)同移動化、可視化和數(shù)字化。

圖1 智慧城軌信息化規(guī)劃業(yè)務(wù)架構(gòu)

2.3 信息化規(guī)劃技術(shù)架構(gòu)

信息化規(guī)劃的技術(shù)架構(gòu)能夠使企業(yè)的組織管理更好地支持企業(yè)的業(yè)務(wù)發(fā)展[9-10]，主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、基礎(chǔ)層、云基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS，Infrastructure as a Service）層、云平臺即服務(wù)（PaaS，Platform as a Service）層、云軟件即服務(wù)（SaaS，Software as a Service）層構(gòu)成，如圖2 所示。擁有制度標準體系和信息安全體系，保障流程執(zhí)行標準化和規(guī)范化，實現(xiàn)對生產(chǎn)指揮、乘客服務(wù)、企業(yè)管理的全業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐，構(gòu)建圍繞企業(yè)、乘客、外部單位、區(qū)域發(fā)展、智慧共享的生態(tài)服務(wù)。

圖2 智慧城軌信息化規(guī)劃技術(shù)架構(gòu)

（1）感知層：通過傳感器、攝像頭等前端感知設(shè)備，構(gòu)建通信、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)，對信號、綜合監(jiān)控、視頻、乘客信息、外部信息進行采集。

（2）網(wǎng)絡(luò)層：通過通信傳輸網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等各種類型的承載網(wǎng)，實現(xiàn)系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通、無縫傳遞及數(shù)據(jù)集成。

（3）云基礎(chǔ)IaaS 層：由邏輯化/池化后的計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、安全等軟硬件資源及封裝的多種IaaS組成，直接被云用戶使用。

（4）云服務(wù)PaaS 層：由技術(shù)中臺、數(shù)據(jù)中臺和業(yè)務(wù)中臺組成，為用戶提供部署、管理和運行應(yīng)用程序的環(huán)境和業(yè)務(wù)組件平臺化服務(wù)，提供應(yīng)用框架、中間件及大數(shù)據(jù)的計算存儲等服務(wù)。

（5）云應(yīng)用SaaS 層：通過服務(wù)集成和服務(wù)網(wǎng)關(guān)快速組合應(yīng)用程序主框架的開發(fā)模式，結(jié)合智慧城軌業(yè)務(wù)場景，提供具備云源生能力的應(yīng)用系統(tǒng)平臺搭建服務(wù)。

（6）制度標準體系、信息安全體系：提供貫穿于信息化的建設(shè)、管理、維護、服務(wù)等各階段要執(zhí)行的行業(yè)標準規(guī)范、網(wǎng)絡(luò)信息安全及運維管理的工作要求。

3 數(shù)字化轉(zhuǎn)型下信息化規(guī)劃關(guān)鍵要點

3.1 以數(shù)字化轉(zhuǎn)型為根本思想

隨著新一代信息技術(shù)的應(yīng)用及新時代智慧城軌的建設(shè)，高層管理者需要具備信息化的認知和數(shù)字化的思維，在進行管理思維和業(yè)務(wù)策略的數(shù)字化變革進程中，推行信息化規(guī)劃及數(shù)字化優(yōu)先的戰(zhàn)略。以科技引領(lǐng)、系統(tǒng)規(guī)劃、市場主導(dǎo)、應(yīng)用牽引為原則，聚焦先進技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，驅(qū)動運營生產(chǎn)優(yōu)化提升和業(yè)務(wù)融合服務(wù)創(chuàng)新。

3.2 以云平臺服務(wù)為能力引擎

以《智慧城軌信息技術(shù)架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)范》[11]為指導(dǎo)思想，按照《智慧城軌發(fā)展綱要》[3]城軌云與大數(shù)據(jù)兩步走的戰(zhàn)略方向，發(fā)揮云平臺服務(wù)和大數(shù)據(jù)價值能力，實現(xiàn)城軌運營生產(chǎn)、企業(yè)管理、乘客服務(wù)等核心業(yè)務(wù)應(yīng)用，在高度有機集成、資源整合利用、有效運營維護、簡便實施部署的應(yīng)用中與大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)結(jié)合，支撐城軌企業(yè)數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型升級。

3.3 以數(shù)據(jù)資產(chǎn)為底層基石

基于強大的物聯(lián)網(wǎng)可全息實時感知和歷史積累沉淀覆蓋人、事、物等多方位的城軌數(shù)據(jù)，形成包括基礎(chǔ)設(shè)施、施工建設(shè)、行車、客流、機電設(shè)備、人員組織及外部關(guān)聯(lián)等不同類別、不同專業(yè)、實時與非實時、結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化的大型復(fù)雜數(shù)據(jù)知識庫，并對逐步積累的行業(yè)經(jīng)驗進行提煉，形成可復(fù)用的數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)變現(xiàn)，使數(shù)據(jù)成為企業(yè)核心資產(chǎn)。

3.4 以業(yè)務(wù)全面為基礎(chǔ)導(dǎo)向

全面開展城軌企業(yè)規(guī)劃—設(shè)計—建設(shè)—運營—運維—改進的全生命周期信息化業(yè)務(wù)體系建設(shè)，以企業(yè)組織架構(gòu)數(shù)字化為基礎(chǔ)管理，實現(xiàn)運營生產(chǎn)核心業(yè)務(wù)的數(shù)字化創(chuàng)新，從業(yè)務(wù)流程和業(yè)務(wù)行為的數(shù)據(jù)化、智能化和移動化入手，增強企業(yè)的大數(shù)據(jù)決策分析能力，加快業(yè)務(wù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)變并提升全面的數(shù)字化重構(gòu)，實現(xiàn)提效、增益和業(yè)務(wù)調(diào)優(yōu)的目標，適應(yīng)不斷變化的需求。

3.5 以生態(tài)共享為未來價值

充分發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用、互聯(lián)網(wǎng)在企業(yè)變革產(chǎn)業(yè)中的基礎(chǔ)作用，推動信息化基礎(chǔ)設(shè)施合理開放；聯(lián)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、城軌裝備、信息化產(chǎn)品、信息技術(shù)尖端企業(yè)，驅(qū)動形成城軌互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展新業(yè)態(tài)，促進信息化建設(shè)生產(chǎn)與市場融合。通過數(shù)字化平臺的開放合作，連接價值鏈內(nèi)、外部資源，激發(fā)生態(tài)鏈的創(chuàng)新能力，有效降低成本，提高資源復(fù)用率，創(chuàng)造新價值。

4 結(jié)束語

本文在新一代信息技術(shù)應(yīng)用、智慧城軌業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型賦能、泛地鐵生態(tài)服務(wù)方面進行了探索。立足提升城軌企業(yè)信息化管理水平和創(chuàng)新服務(wù)能力，按照統(tǒng)籌規(guī)劃、目標導(dǎo)向的原則，研究城軌企業(yè)信息化規(guī)劃的總體思路、業(yè)務(wù)范疇、技術(shù)架構(gòu)，全面構(gòu)筑信息化總體方案，為推動城軌企業(yè)云化、數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型提供總體解決思路。