随着科技的不断发展，以云计算、大数据、人工智能、物联网和5G 移动通信技术“云大智物移”为代表的新一代信息技术正在带来前所未有的变革，在这一趋势下，各城轨交通行业都在探索适合自身发展的数字化转型的道路。

1 发展背景

城市轨道交通项目建设可概括为三个主要阶段，分别是前期准备期、开工建设期和通车运营期。其中，前期准备阶段主要工作内容为项目的规划和勘察设计，开工建设阶段是土建施工、车辆及机电设备安装调试，而开通运营阶段主要是面向乘客的运营服务和面向工作人员的运维服务。

图1 轨道交通项目建设阶段划分

   目前各地在城市轨道交通项目建设中，三个阶段均有不同程度的信息化、数字化应用，如BIM 技术、协同办公技术、智慧工地监控、机械设备监控、材料管理、环境监测等，部分城市也在进行一体化工程项目管理平台和智慧运维平台的开发和尝试，但总体来说应用水平参差不齐，建设标准不统一，缺少线网层面的整体规划，信息共享程度较低。

2 数字化转型目标

从规划建设阶段的规划设计数据、土建施工数据、机电设备调试数据，再到运营阶段的运营维护及资产管理系统的数据整合，都应贯穿对数字化成果的应用，通过大数据分析，进行持续的正向改进，提升生产效率，优化应用场景，实现数字化成果在城轨全生命周期中的有效运用，同时还应从管理安全和技术安全两方面系统性的考虑信息安全体系，最终实现智慧城轨的目标。

3 关键问题思考

（一）为什么要进行数字化转型

数字化转型，是响应国家战略的需要，是两化融合的需要，也是技术发展革新的必然，更是实现轨道交通网络化运营的迫切需求。随着国内轨道交通建设自2008 年以来十多年来的迅猛发展，截止到2020 年末，40 余座城市的轨道交通线路开通运营，运营里程将近8000 公里，全球城市轨道交通运营里程TOP10 中国占据6 席，上海、北京、成都三城更是占据世界前三名。越来越多城市进入了网络化运营阶段，线网规模急速扩张，如何在消费升级的背景下为乘客提供个性化的服务，如何保证动辄上万员工的运维部门高效运转，如何从企业累积的海量数据中提取出有效的信息并加以利用，这些都是新形势下需要面对的挑战。通过数字化转型，在流程、业务、组织架构等方面在线网层面进行重塑，采用数字化、网络化和智能化的技术手段，通过智能化的设备和云计算、大数据等技术，打通信息孤岛，实现资源深度共享，最终达到减员增效，降低成本的目的，为轨道交通网络化、智慧化运营提供技术支撑。

（二）城市轨道交通数字化转型的挑战

我国的城市轨道交通行业已经有五十多年的历史，进行数字化转型面临诸多挑战。首先，由于现有的建设、运营及维护的分工已经比较成熟，各个专业人员各司其职责任明确，而数字化转型则会打破这一常态，对传统的分工冲击较大，改变总是痛苦的，同时又没有相应的激励机制，因此导致数字化转型基础薄弱，动力不足，人才短缺。

其次，虽然很多轨道交通企业已经在进行顶层信息化规划设计，但专业之间的壁垒不仅仅是技术方面，反而是管理方面的阻力更大，回顾综合监控系统的发展历程，不难看出不同系统之间的信息接口是有一定局限性的，这也导致了整体数据的共享困难，数据流动性较差；第三是信息利用率低，数字治理程度低，很多时候并未在对数据进行整理、分析、迭代的基础上提升功能，而仅仅是实现了简单的自动控制功能，却将其称之为智能或智慧，随着越来越多的城轨云和大数据平台在各地城市轨道交通中成功运用，也为城轨数字化转型积累了宝贵的经验，随着各城市轨道交通企业的加速上云，类似数据共享困难、数字治理程度低的问题也在逐步得到解决。

最后，是标准体系亟待完善，近年来，随着《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》的发布以及一系列针对云平台、大数据、线网运营指挥中心等标准的颁布，为城市轨道交通信息化、数字化和智慧化的建设提出了愿景，统一了标准，指明了方向，但由于目前大部分项目都处于建设期，而且不同城市、不同线路、不同基础条件下的方案选择弹性较大，因此具体的实施方案还需要进一步的探索和验证。

（三）合理构建云-边-端一体化的业务体系

城市轨道交通信息化业务应用主要包括运营生产、运营管理、企业管理、资源管理、建设管理以及乘客服务等业务领域的应用系统，结合城轨云的业务规划“一云三域”的逻辑架构，上述应用系统分别划归到安全生产网、内部管理网和外部服务网，内部管理网侧重于企业管理，外部服务网侧重乘客服务和信息发布，安全生产网承载的是轨道交通的核心业务，合理构建云- 边- 端一体化的安全生产网，是实现深度资源共享的前提，也是城轨数字化转型的基础。

   图2 城轨云“一云三域”逻辑架构

   云- 边- 端三级架构中，“云”作为顶层规划，承载生产+ 管理+ 服务三张网，在项目规划设计过程中需要针对每张网进行细化，生产网是整个城轨云的核心，但也会有管理信息化的需求，管理网的部分功能也需要生产网的基础数据，同时生产网和管理网的数据又是服务网的主要数据来源，因此在项目规划设计时，就需要结合具体的业务需求梳理三张网的信息交互机制，理清三张网逻辑边界和数据边界的关系，为智慧城轨提供平台层面的支持。

“边”和“端”的全面数字化，是对城轨云内涵的丰富、细化和具体化，三级架构相辅相成，合理级配，才能实现完善的城轨云体系，为智慧城轨提供整体支撑。

图3 应用层次与数据描述系统架构的对应关系

   对于车站的边缘云节点设置方案，有的项目采用的是车站备份服务器方案，并未纳入云管平台统一管理，或是纳入了云管平台但仅负责某一专业的备份作用，不能充分发挥云平台的优势以及冗余备份的作用；业务软件主备冗余部署时，没有充分考虑云平台与业务软件冗余机制的关系，片面强调云平台的作用，未结合工业控制的理念。比如根据《城市轨道交通综合监控系统工程技术标准》的要求，在骨干网发生故障时，必须实时切换到车站降级运行，各项功能须实时切换不受影响，如果片面强调云平台的能力，在业务系统配置时将中央云节点的逻辑车站级配置为主用，反而不能很好的保证系统降级功能，应结合业务系统的特点和功能需求，将站段云节点配置为主用，才能更好的实现系统降级功能；根据《城市轨道交通云平台构建技术规范》的要求，车站边缘云不应是简单的节点机，而是需要把站内相关系统的计算、存储和网络资源进行车站层级的整合，与中心级云平台做到逻辑统一。

李海博，中铁二院工程集团有限责任公司