云技術(shù)在城市軌道信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

趙云飛

（卡斯柯信號(hào)有限公司北京分公司，北京100070）

0 引言

地鐵是一個(gè)包含大量信號(hào)設(shè)備和運(yùn)營數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，需要一個(gè)性能優(yōu)越的綜合管理平臺(tái)進(jìn)行管理。地鐵云平臺(tái)作為近年來發(fā)展迅速的新技術(shù)，已成為城市軌道交通建設(shè)的主要發(fā)展趨勢(shì)。必須通過安全可靠的運(yùn)營體系來保證城市軌道交通的安全運(yùn)營。特別是隨著現(xiàn)代城市軌道交通運(yùn)營向線網(wǎng)方向發(fā)展，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營模式已經(jīng)不能滿足交通運(yùn)營需求。城市軌道交通云在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、智能化等方面具有很大的提高，且城市軌道交通云平臺(tái)在城軌運(yùn)營管理方面發(fā)揮了較好的效果。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)在城市軌道交通云中的應(yīng)用將有助于提高城市軌道交通運(yùn)營的效率和質(zhì)量。

1 云技術(shù)特點(diǎn)

1.1 云技術(shù)概念

計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展迅速，生活中需要處理的數(shù)據(jù)量以幾何級(jí)數(shù)遞增，獨(dú)立機(jī)器的數(shù)據(jù)處理能力已經(jīng)不能滿足社會(huì)發(fā)展的需求，隨著人們需求的增加，規(guī)模巨大的網(wǎng)格、并行計(jì)算和分布式計(jì)算應(yīng)運(yùn)而生。多核處理器的研發(fā)解決了用戶日益增長的硬件需求問題，但是各類計(jì)算資源仍然不足，服務(wù)器的物理資源難以得到充分利用。因此引入虛擬化技術(shù)，在物理機(jī)上創(chuàng)建虛擬機(jī)來提高服務(wù)器中的物理資源的利用率，解決用戶的數(shù)據(jù)處理需求，并且虛擬化技術(shù)能夠在更大程度上保障服務(wù)的有效性。云平臺(tái)結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬化技術(shù)，利用分布式計(jì)算為用戶提供巨大的存儲(chǔ)空間，用戶可以動(dòng)態(tài)地配置和擴(kuò)展軟硬件資源，并在公共云中共享大量資源。

1.2 云平臺(tái)的服務(wù)模式

云平臺(tái)的服務(wù)模式有三種：

基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）：主要為用戶提供虛擬機(jī)、網(wǎng)絡(luò)連接、計(jì)算和存儲(chǔ)等資源，用戶可在平臺(tái)上搭建自己所需的應(yīng)用系統(tǒng)，或是運(yùn)行大型專業(yè)軟件，甚至可以按用戶需求靈活地?cái)U(kuò)展或縮減存儲(chǔ)容量，這大大縮減了網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)及服務(wù)器等設(shè)備的開銷。

平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）：該服務(wù)建立在IaaS平臺(tái)和硬件之上，服務(wù)商可以為用戶提供更多服務(wù)，如完整的、可進(jìn)行軟件研發(fā)的環(huán)境和平臺(tái)，包括開發(fā)的工具、語言、數(shù)據(jù)庫以及Web服務(wù)器，用戶只需要通過運(yùn)行平臺(tái)或互聯(lián)網(wǎng)編程接口來部署應(yīng)用環(huán)境。提高了平臺(tái)上可利用資源數(shù)目，因此，PaaS的出現(xiàn)同時(shí)也促進(jìn)了SaaS的發(fā)展。

軟件即服務(wù)（SaaS）：服務(wù)商可利用互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器為用戶提供個(gè)性化服務(wù)系統(tǒng)，用戶無須關(guān)注底層的管理，購買軟件服務(wù)后，只需通過瀏覽器或者Web程序使用已部署在云平臺(tái)上的應(yīng)用，可以輕松管理企業(yè)，還可以根據(jù)需求定制軟件，或自行組裝、配置軟件的各個(gè)模塊，具有極大的靈活性和便捷性。

2 云技術(shù)在信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 云技術(shù)在城市軌道交通中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1.1 安全性優(yōu)勢(shì)

經(jīng)過近年來云技術(shù)的發(fā)展與普及，在使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與大數(shù)據(jù)算法等高科技行為時(shí)，可對(duì)軌道線路和軌道用電安全設(shè)備進(jìn)行一系列的排查，不僅可以加強(qiáng)對(duì)機(jī)房信號(hào)和電源環(huán)境設(shè)備的監(jiān)控與監(jiān)測(cè)，而且能夠保障機(jī)房信號(hào)與設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，不僅延長了信號(hào)設(shè)備的生命周期，而且進(jìn)一步降低了信號(hào)系統(tǒng)的故障發(fā)生率。所以，應(yīng)用云技術(shù)可以達(dá)成雙贏的成效，在保護(hù)了數(shù)據(jù)的同時(shí)，又可以在一定的程度上穩(wěn)步地提升軌道交通的安全性，同時(shí)減少軌道交通的隱患。

2.1.2 數(shù)據(jù)共享優(yōu)勢(shì)

建立一個(gè)共享相互連通的城市軌道交通系統(tǒng)，在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)與各個(gè)設(shè)備之間的信息交互與連通，將城市中各個(gè)交通信號(hào)系統(tǒng)之間不同的設(shè)備集中起來進(jìn)行管理與維護(hù)，在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備安全狀態(tài)的監(jiān)測(cè)管理、提前預(yù)警與不間斷維護(hù)，從而提高系統(tǒng)安全性能和穩(wěn)定性。運(yùn)用云技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)不同的設(shè)備與各個(gè)平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)共享，而且能夠保證軌道交通信號(hào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享，從而保障城市軌道交通長期安全運(yùn)行。

2.1.3 便捷性優(yōu)勢(shì)

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)具有便捷性。在一般情況下各個(gè)設(shè)備傳輸?shù)男畔⑹菑?fù)雜并且離散的，系統(tǒng)在對(duì)不同的信息做不同的處理時(shí)導(dǎo)致這一過程耗時(shí)與復(fù)雜程度的增加，然而云技術(shù)的信號(hào)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)承載了傳遞語言、文字、圖像等各種綜合數(shù)據(jù)的任務(wù)，從而承擔(dān)了指揮列車、傳遞各種信息的重要職能并且提高了運(yùn)行效率。云技術(shù)的使用加快了數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的處理的速度，實(shí)時(shí)傳輸?shù)男畔⒓涌炝藬?shù)據(jù)的響應(yīng)和處理效率，滿足高效性的同時(shí)，符合城市軌道交通中需要的實(shí)時(shí)性，使其運(yùn)行效率得到了大幅度的上升。

2.1.4 可擴(kuò)展性優(yōu)勢(shì)

和一般的地鐵交通系統(tǒng)相比，城市軌道的云構(gòu)架方案能夠極大地提升系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。從對(duì)傳統(tǒng)程序的研究可以看出，大部分開發(fā)者開發(fā)的程序和構(gòu)架都需要借助網(wǎng)絡(luò)資源的幫助。然而軟件升級(jí)與擴(kuò)容過程中卻面臨著諸多難題，硬件往往無法滿足擴(kuò)容需求，這會(huì)造成開發(fā)出的整體結(jié)構(gòu)沒有辦法達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，只能在后期運(yùn)行過程中重新采購。在合理使用云平臺(tái)之后，系統(tǒng)擴(kuò)容性和結(jié)構(gòu)合理性都得到了很大提升。系統(tǒng)中大部分?jǐn)?shù)據(jù)都需要在云平臺(tái)的幫助下進(jìn)行整合，直接了解應(yīng)用資源才能確保云平臺(tái)資源分配效果。隨著系統(tǒng)容量的逐漸提升，急需增加系統(tǒng)服務(wù)裝置的儲(chǔ)存空間，建設(shè)更多的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)資源，并對(duì)資源實(shí)施統(tǒng)一分配和處理。

2.2 ATS信號(hào)系統(tǒng)在城軌云上的應(yīng)用

城軌系統(tǒng)原本的ATS信號(hào)系統(tǒng)體量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。若想將過去單獨(dú)的城市線路運(yùn)營轉(zhuǎn)換成線路網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營，需要極大的工作量。然而城軌云，能夠在不對(duì)ATS系統(tǒng)進(jìn)行深度改造的前提下，將ATS信號(hào)系統(tǒng)數(shù)字化并整合到云平臺(tái)上。為進(jìn)一步提升ATS系統(tǒng)的性能，可在系統(tǒng)終端開發(fā)適用于客戶端，方便用戶使用的應(yīng)用工具，最大化地利用云平臺(tái)的特點(diǎn)優(yōu)化系統(tǒng)。

將ATS信號(hào)系統(tǒng)集成到城軌云中，并借助城市軌道云網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，能夠極大地優(yōu)化信號(hào)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集與處理效率。有了城軌云中的ATS信號(hào)系統(tǒng)，開發(fā)者只需開發(fā)出車輛行駛綜合指揮監(jiān)控系統(tǒng)，通過車輛行駛綜合指揮監(jiān)控系統(tǒng)把ATS信號(hào)系統(tǒng)中的大量復(fù)雜信息綜合串聯(lián)，使得這些信息最終能夠?yàn)檎w自動(dòng)化運(yùn)行提供相應(yīng)的、完善的支持與服務(wù)。城市軌道系統(tǒng)運(yùn)營中存在的數(shù)據(jù)量大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，借助城市軌道云系統(tǒng)所具備的強(qiáng)大的處理數(shù)據(jù)與快速計(jì)算的能力以及更加智能的特點(diǎn)，可以滿足城軌運(yùn)營的巨額數(shù)據(jù)處理要求。城軌云有著不可估量的應(yīng)用前景，為了保證最后的安全應(yīng)用，應(yīng)通過多次應(yīng)用模擬測(cè)試來發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的不足并加以改進(jìn)。

3 結(jié)語

科學(xué)有效地利用云技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)服務(wù)的優(yōu)越性，不僅可以讓鐵路運(yùn)營的成本得到有效的降低，還能讓運(yùn)營維護(hù)的效率得到顯著提高，進(jìn)而促使我國城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的性能得到優(yōu)化提升，為用戶提供更穩(wěn)定優(yōu)越的出行服務(wù)。在我國，為了滿足人們多樣化的出行需求，多元化的安防、氣象、客流、等信息系統(tǒng)被不斷推陳出新，這些系統(tǒng)也存在新接入城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的可能性，而云平臺(tái)的使用也將令新系統(tǒng)的接入變得更加便捷、安全，大大降低其改造成本并開發(fā)周期。