城市轨道交通云平台网络安全访问控制技术研究

通过分析城市轨道交通云平台网络安全常见风险及应用实施需求,首先论述访问控制技术的适用性,提出以资源隔离为主,结合安全策略实施的解决方案;其次采取业务系统分区分域的策略对城轨云平台进行边界划分,形成保障系统安全的基础架构,并遵循风险检测与控制的安全标准体系,实现基于主动防御技术的城轨云安全态势感控平台;最后按照等级保护规范的要求,提出一套基于安全标记的强制访问控制技术模型,从安全级别和安全范畴2个维度进行安全标记设计,按照数据敏感度和完整性设定安全级别,按照业务类型和业务区域进行安全范畴的抽象和定义,从而有效支持城轨云平台达到所设计的网络安全标记等级。

智慧城轨云脑平台总体方案设计

随着大数据、物联网、人工智能、5G等现代信息技术的进步,城市轨道交通逐步朝着智慧化、智能化的方向发展。城市轨道交通系统在运营中会产生大量数据,为促进数据的汇聚、融合和共享应用,需构建作为智慧城轨发展基础平台与数字底座的智慧城轨云脑平台。文章在分析建设智慧城轨云脑平台必要性的基础上,确定智慧城轨云脑平台总体方案设计思路,并以此为基础进行平台总体架构和功能设计,最后对平台在车站、线路、线网3个层面的业务应用进行阐述,以期提升数据治理能力,实现快速流畅的数据交互、全面真实的数据分析、科学精准的决策施策,为城市轨道交通系统的安全、绿色、高效运行提供有力支撑。

城市轨道交通数字化运营实践——以昆明地铁4号线为例

城市轨道交通高速发展对企业运营管理带来了前所未有的挑战,传统的运营方式制约了数据的使用和资源的共享。随着交通强国战略、智慧城市建设的快速推进,地铁作为居民交通出行的重要组成部分,高额运营成本与传统运营管理手段不匹配的矛盾,亟需从传统思维向数字思维转变,以数字化驱动运营管理质量提升,提高企业生产效率。本文对轨道交通数字化运营的难点进行了总结分析,并以昆明地铁4号线为案例,展示4号线运营数字化转型的路径及数字化运营的经济效益成果。4号线通过搭建基于云平台的轨道交通综合自动化系统及业务一体化管理系统,并同步开展企业数字化转型变革,实现地铁数字化运营,以实践推进企业降本增效,为同行业提供了面向城市轨道交通的数字化运营解决方案。

轨道交通云平台研究

[目的]为推动轨道交通控制系统的现代化进程,并提升其安全性、可靠性和运营效率,特设计了一种轨道交通云控制系统架构,旨在将该系统的安全苛求功能与非安全功能有效集成并部署于云平台之上。[方法]通过光纤方式连接对象控制器与云平台服务器,实现远距离分布式控制。分析了轨道交通云控制系统的特点,并从时间管理、空间管理、共享资源管理、运行模式管理、降级模式管理和安全监控等6个方面梳理了安全需求。[结果及结论]云平台的虚拟化层须在空间隔离、时间隔离、故障隔离和管理、可预测性、安全性和机密性等方面进行设计;云平台的调度机制包括时间触发调度和事件驱动两种机制,二者对平台的时序约束产生不同的影响;云平台的分层调度存在4种资源共享协议,须根据不同的任务进行选择。

新一代基于云架构信号系统建设方案

[目的]以推进城市轨道交通信息化、发展智能系统、建设“智慧城轨”为主题,构建高度集成的城市轨道交通云平台是新时代技术发展方向,信号系统与云平台融合属于信号系统的一个重要发展趋势,需对如何构建高效、可靠、经济的基于云架构的信号系统进行深入研究。[方法]结合常州地铁新一轮城市轨道交通建设方案的需求,根据现有云平台技术特点和信号系统技术现状,对信号系统云化可行性及建设方案进行分析、论证;重点研究线网统一的ATS(列车自动监控)建设方案、信号系统云化范围、云平台架构的选择、云化后信号系统ATS互联互通方案等内容。[结果及结论]明确了信号系统云化的定义,论证了信号系统ATS云化的可行性;根据信号系统云化后能否通过SIL2(安全、完整性等级2)评估,确定了ATS云化的具体设备清单;提出了新一代基于云架构的信号系统建设方案,建议承载ATS的城市轨道交通云平台架构可逐步从模式一向模式三过渡,并应具备更新迭代的能力。信号系统设备融入云平台后能够提升信号系统的处理能力,减少硬件设备数量,并有利于实现线网资源信息互通,促进调度智能化的发展。

城市轨道交通列车噪声在线监测系统开发及应用

[目的]随着城市轨道交通的快速发展与扩张,列车运营年限的延长导致噪声污染问题日益显著,对乘客的乘车体验和健康造成了严重影响,并直接影响到轨道交通企业的品牌形象和服务质量。因此,有必要对列车运行过程中的噪声进行采集与监测,以便有针对性地对噪声进行治理,使治理效果达到最大化。[方法]结合了噪声传感器、STM32单片机、4G传输模块、KeilμVision5、Python、OneNET云平台等硬件和软件资源,基于物联网技术设计并开发了一套针对城市轨道交通列车的噪声在线监测系统。[结果及结论]该系统已成功应用于昆明地铁4号线进行测试验证,其实现了对列车内噪声的实时监测,具有采样周期短、数据精确度高、数据丢失率和延迟率低等优势。对于超出国家标准的噪声水平,系统能够及时发出预警,有效满足了设计预期目标。该系统还能够运用到其他环境噪声监测领域,为环境噪声治理提供依据,提升居民生活品质,推动城市可持续发展。

城市轨道交通多节点线网云平台方案研究

多种类型的云边协同方案逐步在城市轨道交通领域落地实施,但大部分上线项目依旧存在的资源利用率低、基础性能过剩等问题。为解决以上问题,提出一种优化设计思路,通过构建具备中心层、线路层两层扁平化架构的多节点线网云平台,剥离中心层与线路层业务分工,中心层负责线网运行调度指挥、地铁数据资产汇集及服务以及线网级智慧应用基础支撑,线路层打破各线路间壁垒,围绕换乘站构建边缘节点,为线路业务系统提供基础资源,满足线路侧实时业务运行需求。通过两层架构的设计,实现线网与线路业务分离,在提高云架构实时响应能力的同时,大幅度降低线网数据中心的建设规模。

基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统设计

为解决传统ATS系统只能显示本线路的线路图、只能进行单一的线路行车调度指挥,以及物理硬件数量多、升级扩容难度大等问题,设计了一种基于云平台的城市轨道交通线网级列车监控系统(NATS)。该系统可以针对大型城市进行轨道交通全路网的信息显示,以便线网中心进行整体运营指挥和调度,提供行车指挥、运营指标分析、全局运行图编制、线网和线路协同指挥等运营管理功能,实现城市轨道交通监控调度集中化管理。借助于云平台,NATS系统能够虚拟化到云平台上,无需对系统本身进行大范围、深层次改动。利用云平台的特点,可以整合各线路的硬件资源,减少硬件设置,并根据NATS系统的规模灵活配置,便于既有线路数据迁移、后续线路接入和扩展,对系统整体性能有显著提升。本设计方案对各大城市的轨道交通线网级列车监控提供重要参考。

云信号系统工程应用优化方案研究

为加快绿色、智慧城市轨道交通的实施推进,促进新技术、新产品与既有设施设备融合,探索既有线路的无感改造,南京地铁宁句城际线信号系统采用基于云平台的一体化CBTC信号系统(简称“云信号系统”)替代传统CBTC信号系统。阐述云信号系统的系统架构和系统特性;针对宁句线云信号系统因初期设计方案不完善带来的设备布置过度集中化、轨旁控制方案不合理等问题,提出精简整合云端安全运算服务器配置、云端安全运算服务器群组冗余化设计、深化通用硬件平台适配工作、采用云信号系统进行既有线改造、逐步推进轨旁控制柜优化配置方案等应用建议,为行业未来云信号系统发展与应用提供参考与借鉴。

轨道交通云平台的运行图节能优化研究与应用

面对城轨交通网络扩张所带来的挑战,聚焦于如何降低网络化运营过程中的能耗问题,提出建立城轨云平台并开发一种新型列车节能优化模型,该模型通过优化不同线路上列车的发车间隔和增加牵引与制动工况的重叠量,显著提升再生制动能量的利用率,从而有效降低线网的运行能耗。同时,云平台的网络存储功能进一步促进线路间资源共享及互联互通运营。研究不仅指明轨道交通的未来发展方向,还在资源共享、运维管理等方面展示其重要的科学价值和实践意义。

基于云平台的城轨列车自动监控系统总体架构研究

随着新一代信息技术在城市轨道交通行业的应用,城轨云成为智慧城轨的支撑平台。为推动信号系统融于云平台,结合城轨交通行业规范,选择列车自动监控系统作为实施目标。首先对云平台进行分层介绍,分析既有列车自动监控系统的架构和不足,提出列车自动监控系统云化部署需求;然后从网络、主机部署、软件、接口方面,分别研究系统云化部署的详细架构和方案,形成基于云平台的总体架构;最后完善各主机部署方式和接口交互模式,对系统软件功能适应性进行说明。通过架构研究,明确系统升级范围,为后期基于云平台的列车自动监控系统部署提供借鉴和指导。

共享混合云测试平台在城轨实验室运行的研究

建设交通强国的逐渐推进,对城轨实验室的信息化改造提出更高的要求。基于云计算的技术框架,提出共享测试云平台的方案,创新性地构建新一代的云环境城轨信号实验室。通过利用VLAN及路由的通信技术,可实现公有云、私有云及实验室区域间的部分耦合联动,然而公有云由于通信链路的限制,无法实现与其他区域不同网段的通信。创新性地引入VXLAN技术,通过搭建二层通信隧道,解决同网段通信的需求,从而支持更多测试场景的搭建。混合云平台的搭建拓展城轨实验室的业务范围,为持续推动实验室的数字化转型、智能化发展起到支撑作用。

城市轨道交通多场段智能管控系统数据云平台的设计与应用

目的:为了解决城市轨道交通各条线路停车场和车辆段(以下简称“场段”)的共用问题,需要设计多场段智能管控系统数据云平台,并对该平台的应用效果进行研究。方法:基于城市轨道交通场段的网络建设需求,综合星型网络、环形网络及网状网络结构的特点,以及车辆基地的网络特点,结合布设成本,确定云平台网络架构采用星型网络结构。以北京地铁12号线和北京地铁3号线共用的1座车辆段和1座停车场为研究对象,对云平台进行了优化设计和分析,并从云服务安全框架和安全支撑(软硬件)系统等方面对该平台的云服务进行了安全设计。结果及结论:多场段智能管控系统数据云平台的使用,优化了服务器数量、系统发热量及成本等资源。采用星型网络组网方式,降低了组网投资成本,提高了数据传输速率。云平台采用超融合技术处理方式,提高了应用层系统的稳定性。将原来众多仅能通过通信协议对接的多种形式的接口数据以统一接口发送至云平台,建立了场段智能检修建设标准、统一的应用服务和数据格式,实现了运营公司的标准化管理。

基于城轨云的网络安全纵深防御体系研究

针对城轨云网络安全问题,对城轨云网络架构、业务承载和安全风险进行梳理分析,从城轨云网络安全技术和网络安全运维两个体系进行研究和设计,将云平台及应用系统网络安全防护措施与企业管理相结合,提出城轨云网络安全纵深防御体系建设思路和方案。研究结果表明,构建城轨云网络安全纵深防御体系可以在面对多层面网络可疑攻击事件时,确保城轨云具备相适应的防护能力,限制恶意或意外破坏的行为,并最大限度地提高快速识别潜在安全漏洞的能力,减少城轨行业的经济损失和生产活动的信息泄露。

基于云平台的城市轨道交通自动化集成系统架构与实践

传统架构下的城市轨道交通弱电系统各子系统独立架设,具有设备多样、维护复杂、互联程度低等缺陷,难以满足“智慧城轨”打破各类信息系统数据壁垒的建设需求。针对这些缺陷,提出基于“数字云底座”构建软件模块化和智能硬件一体化设计思路,应用云计算、大数据、边缘计算、人工智能等通用信息技术,结合超融合智能硬件开发技术、大数据中台技术、分布式云平台技术以及微服务综合治理平台技术的解决方案,研发基于云平台的城市轨道交通自动化集成系统(以下简称“云交系统”)。通过对轨道交通业务特点进行分析,设计了基于智能控制一体机的云交系统架构及微服务重构机制,整合了大数据及中台技术,并在多个项目中进行应用。应用效果表明:云交系统有助于提高信息效率、降低运维成本,并支撑科学决策。

城市轨道交通线网级云平台电力监控系统研究

作为城市轨道交通重要子系统之一,电力监控系统对全线供电设备进行监控,为城市轨道交通安全、稳定运行提供了重要保障。随着云计算、大数据、智能识别等科技的进一步发展,城市轨道交通网络化和云化建设要求的提出,线网级云平台电力监控系统已成为大势所趋。文章针对线网级云平台电力监控系统的必要性、系统架构以及功能进行了研究,对城市轨道交通线网级云平台电力监控系统的建设有一定的参考和促进作用。

面向城轨云的安全资源池设计方案与实践

城轨云打破了传统按专业“烟囱式”的建设模式,实现了对城轨业务应用的统一部署承载、资源动态分配,助力城轨智能化发展。随着物理边界的弱化,在按需使用、灵活调整的新模式下,对传统网络安全解决方案提出了新挑战。以城轨云为背景,通过研究安全能力服务化,剖析安全资源池在专业(租户)安全中发挥的作用,合理设计跨租户、租户内安全防护方案,总结城轨云模式下的多重安全防护方案。实践表明,在城轨云3张业务网内部署安全资源池,搭配传统边界防护方案,可形成“横向到边、纵向到底”的整体防护体系,满足城轨业务对网络安全的多样性需求。

城轨信号自动监控系统ATS融入云平台方案研究

在城市轨道交通信号系统中,列车自动监控系统(ATS)负责对列车进行监督和控制,考虑信号ATS整体架构不变,将控制中心部分ATS设备纳入到云平台当中,实现统一建设与管理。文章基于信号ATS特点及架构,从部分ATS设备融入云平台的要求入手,探讨ATS融入云平台的设备部署方案,包括云中心信号通信架构、云中心信号系统主备切换方案、ATS系统与外部专业接口方案等,并通过模拟测试,验证信号ATS系统融入云平台可满足ATS的功能及可靠性要求,且云内外信号设备也满足正常的运营需求。

穗腾操作系统云平台在广州地铁车载主动运维项目中的应用

目的:车载主动运维检测技术在城市轨道交通基础设施运维中发挥的作用显著且安全性较高,检测系统与运维系统间快捷、智能的数据交互平台成为该技术的发展需求之一,因此需要基于穗腾OS(操作系统)云平台对其在城市轨道交通车载主动运维项目中的应用进行研究。方法:设计了广州地铁11号线车载主动运维项目的研究路线,从车载综合数据管控层、车地数据无线传输层及穗腾OS云平台分析应用层等方面探讨了车载综合系统的架构和功能,深入分析了动态检测数据在车载端与车地端的快捷传输,以及在穗腾OS云平台物模型与数据分析组件的设计与应用成果。结果及结论:车载综合系统自身具备数据智能化感知和传输功能,结合穗腾OS云平台的物联网、大数据、综合分析技术,可实现车载检测数据的实时车地传输、上云集中处理及云端应用。穗腾OS云平台辅助城市轨道交通线路运营人员快速掌握主动运维动态检测中的关键信息和数据分析结果,为广州地铁11号线的运维工作提供有效支持。

城市轨道交通车站机电设备与监控融合研究

文章分析了城市轨道交通车站机电设备监控数据类型的特点,在城市轨道交通云平台逐步从IaaS向PaaS和SaaS过渡的需求下,在保证系统方案合规性的原则下,提出了在车站利用物联网网关接入包含摄像头、传感器、风机、水泵等机电,实现车站机电设备融合监控的理念,并给出方案的具体搭建方式和注意事项,提出物联网网关的安装位置应该与接入设备的物理位置相结合,保证各个专业的设备就近接入。