大數(shù)據(jù)技術(shù)在軌道交通信息系統(tǒng)中的可行性研究

趙紅偉

摘要 隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷更新進(jìn)步，人類進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，許多行業(yè)在工作中運(yùn)用信息技術(shù)處理工作問(wèn)題。文章介紹大數(shù)據(jù)技術(shù)的具體含義，并描述軌道交通信息系統(tǒng)在運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)后能夠在軌道交通的運(yùn)營(yíng)決策、運(yùn)維決策、經(jīng)濟(jì)效益決策等方面進(jìn)行數(shù)據(jù)支持的可行性研究，并在大數(shù)據(jù)時(shí)代更多地指導(dǎo)軌道交通信息化的建設(shè)與數(shù)據(jù)挖掘。

關(guān)鍵詞 大數(shù)據(jù)技術(shù);軌道交通;信息系統(tǒng)

中圖分類號(hào) U29-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）02-0009-03

0 引言

軌道交通信息系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)技術(shù)輔助下，得到有效發(fā)展，不僅具有良好工作效率，還為民眾出行提供有力保障。軌道交通發(fā)展為城市建設(shè)提供有力支持，并且提高國(guó)民生活水平的同時(shí)加快了國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，所以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)是軌道交通發(fā)展的必經(jīng)之路。

1 大數(shù)據(jù)技術(shù)含義及特點(diǎn)

大數(shù)據(jù)技術(shù)就是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息管理系統(tǒng)相互融合，進(jìn)行收集復(fù)雜結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)與較大數(shù)目數(shù)據(jù)，之后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安放、分層處理、投入應(yīng)用的一項(xiàng)信息技術(shù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用能夠加快處理過(guò)程，被各個(gè)行業(yè)鐘愛(ài)。該文簡(jiǎn)述介紹大數(shù)據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)和處理技術(shù)應(yīng)用原理，便于理解大數(shù)據(jù)技術(shù)在軌道交通信息系統(tǒng)中的應(yīng)用和其功能實(shí)現(xiàn)。

大數(shù)據(jù)之所以能夠被各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，離不開(kāi)它的五項(xiàng)應(yīng)用特點(diǎn)。第一點(diǎn)大，就是數(shù)據(jù)數(shù)量較大，結(jié)構(gòu)繁復(fù)，混亂無(wú)序，猶如一團(tuán)打亂的線球;第二點(diǎn)快，數(shù)據(jù)采集速度非常快，成冪數(shù)性增長(zhǎng)，隨著時(shí)間參數(shù)變大，整個(gè)數(shù)據(jù)體系變得非常大，快速采集，全量分析;第三點(diǎn)多，數(shù)據(jù)種類多種多樣，來(lái)自不同渠道，表現(xiàn)形式迥異，價(jià)值也各有不同;第四點(diǎn)雜，由于數(shù)據(jù)體系非常龐大，收藏多種數(shù)據(jù)，可能有一些對(duì)于正常應(yīng)用系統(tǒng)具有促進(jìn)作用，但是還包含許多無(wú)用性信息，彼此交錯(cuò)纏繞，在開(kāi)展數(shù)據(jù)庫(kù)引用時(shí)會(huì)有嚴(yán)重阻礙，需要經(jīng)過(guò)種種篩選，才能得到具有經(jīng)濟(jì)性及決策性的價(jià)值信息數(shù)據(jù);第五點(diǎn)真，大數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)都是監(jiān)控收集而來(lái)，具有真實(shí)性與精確性。這五種應(yīng)用特點(diǎn)雖然有利有弊，但是益處大于弊端，因此大數(shù)據(jù)具有良好的應(yīng)用前景，軌道交通信息系統(tǒng)中常常被用到。

2 大數(shù)據(jù)在軌道交通信息系統(tǒng)應(yīng)用的必要性

大數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)軌道交通各種大數(shù)據(jù)的全面采集和有機(jī)整合，在一個(gè)平臺(tái)上同時(shí)為相關(guān)部門提供交通行政監(jiān)管與科學(xué)決策服務(wù)、為軌道交通相關(guān)企業(yè)提供數(shù)據(jù)共享并提供相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)、為乘客提供軌道交通信息和多元個(gè)性化服務(wù)、為其他交通業(yè)務(wù)應(yīng)用提供一體化數(shù)據(jù)支撐。

構(gòu)架的整個(gè)軌道交通數(shù)據(jù)統(tǒng)一視圖具備全面性及標(biāo)準(zhǔn)化特點(diǎn)，能夠支撐所有潛在數(shù)據(jù)應(yīng)用需求，其他應(yīng)用不需要從數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)并進(jìn)行進(jìn)一步加工。這樣既降低了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與加工的冗余，也提升了數(shù)據(jù)利用的效率，實(shí)現(xiàn)軌道交通行業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)的真正價(jià)值。

3 大數(shù)據(jù)在軌道交通信息系統(tǒng)中的平臺(tái)搭建

為了實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的搭建，需搭建統(tǒng)一的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)環(huán)境，進(jìn)而才能實(shí)現(xiàn)各地鐵系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與應(yīng)用部署，下面以北京軌道交通小營(yíng)控制中心（三期）為例簡(jiǎn)述大數(shù)據(jù)平臺(tái)搭建的相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容，詳情如下：

IAAS層是按各信息系統(tǒng)的需求提供相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施，將自身資源提供給各系統(tǒng)使用，比如計(jì)算能力、存儲(chǔ)、負(fù)載均衡等技術(shù)。IAAS層負(fù)責(zé)管理物理資源和虛擬化技術(shù)，物理資源比如網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和集群計(jì)算機(jī)，虛擬化技術(shù)幫助各系統(tǒng)去運(yùn)行虛擬機(jī)，并提供Windows Server、Linux等操作系統(tǒng)。目前IAAS層為各信息系統(tǒng)提供計(jì)算、存儲(chǔ)資源如表1所示，其中計(jì)算資源每單位為4核2.0 GHz、存儲(chǔ)資源每單元為1 PB。

目前為小營(yíng)三期所有系統(tǒng)與樓宇自控共提供約6 580核2.0 GHz計(jì)算資源，約15.25 PB存儲(chǔ)空間整體資源與存儲(chǔ)占用比如圖1、圖2所示。

通過(guò)搭建統(tǒng)一的計(jì)算與存儲(chǔ)（含網(wǎng)絡(luò)）平臺(tái)，為大數(shù)據(jù)平臺(tái)服務(wù)，是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的先決條件，通過(guò)虛擬化技術(shù)，使資源調(diào)配上極具靈活性，數(shù)據(jù)之間的橫向與縱向相關(guān)性分析變得可行和可靠。

4 大數(shù)據(jù)在軌道交通信息系統(tǒng)中的應(yīng)用構(gòu)架

只有合理的基礎(chǔ)資源環(huán)境，才能將大數(shù)據(jù)場(chǎng)景應(yīng)用落實(shí)到軌道交通信息系統(tǒng)中去。大數(shù)據(jù)平臺(tái)應(yīng)用邏輯架構(gòu)包括數(shù)據(jù)源層、數(shù)據(jù)集成層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、應(yīng)用支撐層、數(shù)據(jù)應(yīng)用層5個(gè)層面，如圖3所示。

數(shù)據(jù)源層：按照三個(gè)網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)業(yè)務(wù)內(nèi)容，以應(yīng)用系統(tǒng)為基礎(chǔ)顆粒度，梳理應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成和數(shù)據(jù)內(nèi)容，從各應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)外數(shù)據(jù)交換情況著手進(jìn)行整理和分析，生成軌道交通全域數(shù)據(jù)資產(chǎn)清單;

數(shù)據(jù)集成層：研究可監(jiān)控的數(shù)據(jù)集成技術(shù)，對(duì)消息隊(duì)列、流式計(jì)算、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)同步、ETL等常用的數(shù)據(jù)集成和預(yù)處理技術(shù)方案進(jìn)行整理，并研究各種技術(shù)方案適用業(yè)務(wù)場(chǎng)景;

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層：研究采用混合存儲(chǔ)技術(shù)來(lái)支持海量大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，分析不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和存儲(chǔ)管理技術(shù)的整理和適用模式分析，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化三種數(shù)據(jù)不同的存儲(chǔ)需求;

應(yīng)用支撐層：實(shí)現(xiàn)對(duì)智慧城軌內(nèi)外部數(shù)據(jù)資源再進(jìn)行深度加工、處理、關(guān)聯(lián)，形成多種類型的服務(wù)能力，向應(yīng)用層提供基礎(chǔ)資源的服務(wù)能力，重點(diǎn)研究在本層內(nèi)設(shè)計(jì)常見(jiàn)的數(shù)據(jù)計(jì)算基礎(chǔ)能力和數(shù)據(jù)交換能力，減少上層應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的難度和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn);

數(shù)據(jù)應(yīng)用層：從行業(yè)應(yīng)用的角度研究，數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的交換和集成能力后，在業(yè)務(wù)角度提出適用的應(yīng)用場(chǎng)景，重點(diǎn)體現(xiàn)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的能力價(jià)值。

5 軌道交通信息系統(tǒng)中大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景

軌道交通信息系統(tǒng)分為信息監(jiān)控部分、求助問(wèn)詢部分、安全防護(hù)部分、車票售檢部分、通信傳遞部分與信號(hào)運(yùn)輸部分六大部分。經(jīng)過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)運(yùn)用可以將各個(gè)部分有效結(jié)合，提高軌道集團(tuán)工作效率。具體應(yīng)用形式有：能夠預(yù)測(cè)客流數(shù)量、處理緊急突發(fā)事故、及時(shí)傳遞工作信息[1]、評(píng)估軌道集團(tuán)經(jīng)濟(jì)收入等內(nèi)容。

5.1 智慧乘客服務(wù)

智慧乘客服務(wù)依托智慧軌道交通中心，統(tǒng)一提供線網(wǎng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的智慧乘客服務(wù)，通過(guò)整合軌道交通各個(gè)信息服務(wù)渠道，建設(shè)“以車流、人流、票流為核心、行業(yè)一體化的乘客信息服務(wù)平臺(tái)”，為乘客提供全出行鏈的便捷服務(wù)及增值服務(wù)，為調(diào)度指揮管理提供有力的數(shù)據(jù)支撐，對(duì)行業(yè)實(shí)施有效的監(jiān)督及評(píng)價(jià)，形成政府及行業(yè)協(xié)同的服務(wù)鏈條，打造便捷的智慧乘客服務(wù)，實(shí)現(xiàn)基于多系統(tǒng)融合的全出行鏈智慧乘客服務(wù)應(yīng)用體系。

5.2 智能車輛/設(shè)備運(yùn)行

（1）升級(jí)路網(wǎng)調(diào)度指揮中心，接入客流數(shù)據(jù)，通過(guò)多維度顯示行車、客流等信息實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)全貌監(jiān)視。打造“路網(wǎng)級(jí)智慧軌道交通中心”，建設(shè)成為北京軌道交通綜合乘客服務(wù)中心、線網(wǎng)調(diào)度指揮中心、清分清算中心、線網(wǎng)設(shè)備監(jiān)視中心、云與大數(shù)據(jù)中心;并實(shí)現(xiàn)多線路行車調(diào)度共用大屏、線網(wǎng)設(shè)備集中調(diào)度，滿足線路調(diào)度指揮整合、調(diào)度管理集約化的要求。

（2）通過(guò)對(duì)乘客的狀態(tài)感知，實(shí)現(xiàn)客流預(yù)測(cè)及監(jiān)視和乘客誘導(dǎo)信息發(fā)布。

（3）通過(guò)預(yù)測(cè)客流定制行車組織方案，實(shí)現(xiàn)列車編組靈活調(diào)整以及基于互聯(lián)互通的跨線運(yùn)營(yíng)，提升客流與運(yùn)能的匹配能力。

（4）建立路網(wǎng)級(jí)設(shè)備管控中心，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備集中監(jiān)視、全程管控;形成高效應(yīng)急處置統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效，打造基于多維感知的智能車輛/設(shè)備運(yùn)行應(yīng)用體系。

5.3 智能車輛/設(shè)備維修

（1）建設(shè)企業(yè)級(jí)維護(hù)平臺(tái)，整合運(yùn)維信息，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，不斷優(yōu)化運(yùn)維資源配置，提升維修維護(hù)過(guò)程中的管控能力，支撐從“計(jì)劃修”、“故障修”向“狀態(tài)修”、“預(yù)測(cè)修”轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)維修維護(hù)過(guò)程可管可控。

（2）建立列車智能維護(hù)系統(tǒng)，對(duì)列車關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)診斷及預(yù)警;將設(shè)備狀態(tài)信息與資產(chǎn)信息的實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)，確保賬實(shí)相符，打造基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的多專業(yè)綜合精準(zhǔn)智能車輛/設(shè)備維護(hù)應(yīng)用體系。

5.4 評(píng)估軌道運(yùn)營(yíng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)大數(shù)據(jù)在軌道交通信息系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以掌握乘客進(jìn)站、出站、買票、問(wèn)詢、求助動(dòng)向，進(jìn)行軌道運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)效益分析，進(jìn)而對(duì)運(yùn)營(yíng)單位進(jìn)行合理規(guī)劃。統(tǒng)計(jì)買票和售票的支出和收入情況能夠預(yù)測(cè)日常營(yíng)業(yè)額度，對(duì)每天售賣票工作進(jìn)行宏觀預(yù)測(cè)。第一，可以檢查財(cái)務(wù)狀況。當(dāng)出現(xiàn)明顯差值時(shí)，會(huì)及時(shí)糾正或找補(bǔ)，防止人員疏忽或者人員謀私行為出現(xiàn)。第二，可以設(shè)計(jì)售票方案，例如，在平峰時(shí)減少售票窗口，實(shí)行機(jī)械售票，減輕工作人員工作壓力，在高峰時(shí)候，減緩客流擁堵情況，讓軌道交通運(yùn)營(yíng)維持在正常秩序中。第三，對(duì)經(jīng)濟(jì)收入進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以為售賣票和找零工作做好準(zhǔn)備，防止車票數(shù)或者零錢不夠情況發(fā)生，耽誤乘客坐車。第四，能夠根據(jù)判斷每個(gè)車站的經(jīng)濟(jì)收入情況，合理調(diào)配人員。

6 結(jié)論

經(jīng)過(guò)以上研究表明，大數(shù)據(jù)技術(shù)的運(yùn)用能夠在客服客運(yùn)、車輛運(yùn)維、設(shè)備維修、效益分析等方面進(jìn)行數(shù)據(jù)支持和決策，與今后軌道交通的發(fā)展相輔相成，期待此項(xiàng)技術(shù)能夠得到更廣泛運(yùn)用，使公共出行便捷準(zhǔn)確高效，造福整個(gè)社會(huì)。

參考文獻(xiàn)

[1]王文斌.大數(shù)據(jù)技術(shù)在軌道交通信息系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)高新科技，2018（24）：10.