如何构建数字化智慧地铁？ 解码中铁信城轨私有云解决方案

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如何构建数字化智慧地铁？解码中铁信城轨私有云解决方案

智慧城轨是最好的新基建样板之一

是交通强国的有力抓手

“加强新型基础设施建设，发展新一代信息网络，拓展5G应用，建设数据中心，增加充电桩、换电站等设施，推广新能源汽车，激发新消费需求、助力产业升级。”，2020年政府工作报告中首次如此明确提出“新基建”。

2019年9月印发实施的《交通强国建设纲要》提出大力发展智慧交通，推动大数据、互联网、人工智能、区块链、超级计算等新技术与交通行业深度融合。这对城轨行业发展提出了方向性要求，智慧城轨应运而生。

城轨协会今年3月印发《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》，明确了智慧城轨的内涵，即应用云计算、大数据、物联网、人工智能、5G、卫星通信、区块链等新兴信息技术，全面感知、深度互联和智能融合乘客、设施、设备、环境等实体信息，经自主进化，创新服务、运营、建设管理模式，构建安全、便捷、高效、绿色、经济的新一代中国式智慧型城市轨道交通。

由此内涵，可以说，智慧城轨是新基建的最好样板行业之一，引领新一代超级交通基础设施建设发展方向，是交通强国的有力抓手之一。

城轨云建设是赋能智慧城轨的着力点

如何通过智能化新技术为地铁这一传统典型交通基础设施赋能，建设数字化的新地铁，或把地铁“老基建”升级为“新基建”，信息化是重要着力点，信息化建设是智慧城轨建设的核心和基础，云的建设是承载智能应用的新基建，智慧城轨的大脑，基于云与大数据平台的建设，能以更低成本、更快速、更灵活的实现相关智能应用的升级和部署。

轨道交通网络运营与保障具有客流量大、数据并发高、跨站点协同多、移动和实时性要求高、数据分析复杂等特征与挑战，而利用新兴信息技术集成城轨交通各系统和集成各类运维服务，打破各专业壁垒，同时保证运输安全，私有云化部署成为必由之路。

对此，智慧城轨纲要明确提出的城轨云建设重点与目标：

到2025年：完善城轨云与大数据平台的体系建设和应用落地。新建城轨交通城市全部采用城轨云；已经建成城轨交通的城市在新建线路采用城轨云及在既有线设备更新升级时移入城轨云与大数据平台；全面完成城轨交通信息化顶层设计标准，形成中国特色城轨云标准体系。城轨云实现对城轨业务的全覆盖，数据共享平台与城轨网络安全体系同步建立；建成城轨云的城市，大数据应用达到世界先进水平。

目前城轨云已经落地实施，呼和浩特地铁云平台已于2019年12月底正式投入运营，开创了城轨企业整体业务“云化”的历史，为全国城轨云建设提供了有益的经验。

据报道数据，呼和浩特城轨云项目投产后，资源利用率提升50%以上，前期投资节省40%左右，可视化的统一管理，简化运维难度，节省人力成本30%以上，基于“网间隔离，网内防护”的安全体系，整个平台安全性提升80%以上，主用中心、灾备中心以及车站云节点三重保障机制，提升业务服务可靠性50%以上。

解码中铁信弘远-
智慧城轨私有云解决方案

在国铁私有云的建设过程中，中铁信弘远解决了多种计算、存储资源异构纳管，网络及系统安全，超大规模部署和高负载条件下云服务能高效、稳定、可靠运行等问题，基于国铁私有云建设经验，结合地铁的业务及投资建设需求，将方案进行了针对性优化，形成了城轨私有云建设解决方案。

信息化建设总体架构

智慧城市轨道交通信息技术架构支撑的业务应涵盖运营生产、运营管理、企业管理、建设管理、资源管理等领域，并设置数据中心，宜在同城异地设置灾备数据中心。

生产指挥中心
满足日常运营生产及突发事件下应急指挥的需要。

企业管理中心
满足轨道交通企业办公、建设、运营和管理的需要。

乘客服务管理中心
满足乘客便捷出行、优质服务的需要。

信息化建设技术架构

总体技术架构支撑运营生产、运营管理、企业管理、建设管理和资源管理五大业务领域，生产指挥中心、乘客服务中心和企业管理中心三个业务中心和对外展示的轨道交通门户等的业务需求。

标准规范体系、信息安全体系和运维管理体系，贯穿于城轨信息技术系统的规划、建设、运营、管理、维护、服务等各阶段。

城轨云总体架构

城轨云视线网规划情况两级或三级部署，线网或城市应设置主数据中心，应在同城异地设置灾备数据中心。大型城市可设置同城双活，异地灾备以提高整个信息化平台的安全性。

云计算平台可为各应用系统构建各类计算、存储、网络及安全资源池，按业务需求分配各类资源，为各类业务的应用及大数据平台提供IaaS、PaaS及SaaS资源支持服务，实现资源的逻辑统一和高效利用，满足资源的按需和自助式服务。

城轨云总体网络安全部署架构

网络安全，通过物理架构和逻辑架构的划分，安全生产网、内部管理网、外部服务网可三网分离，各区域按照相应的等保条件设计，提高系统网络的安全性。

云平台逻辑架构

IaaS层

宜由逻辑化/池化后的计算、存储、网络等软硬件资源池及封装后的多种IaaS服务组成，这些资源可直接被云服务用户使用，也可组合支撑更复杂的业务场景，用户可在IaaS服务基础上部署和运行操作系统和各种应用软件。

PaaS层

应为客户提供部署、管理和运行应用程序的环境和服务，应提供应用框架、中间件及相应的部署和管控等能力，同时PaaS还应提供代码管理、编译打包、发布部署、持续集成和持续交付等开发运维一体化服务。

以此建立的大数据平台，可实现数据生命周期管理，为数据收集，通用建模，数据分析，可视化展示提供基础标准框架。

分层部署架构

城轨云平台应能根据城市线网的分层调整相应的部署架构。中心云采用统一云计算管理平台，云操作系统，云运维及安全平台，对各级资源进行统一的资源监控、运维、资源集中展示与分析；边缘云采用基础化云计算管理平台与云操作系统进行构建，对异构虚拟化/物理机进行分区域部署与管理。

同时，需要根据业务需求，及未来5G等应用，支持多级快速扩容，针对轨道交通不同专业的需求对边缘云进行定制优化，以承载基于物联网、5G、人工智能等技术的众多新智能应用。

在车站、车辆段等地可按需搭建部署边缘云，作为智慧车站大脑承载智慧车站、智慧乘客服务、智能运营管理、智能运维等应用，在边缘侧实现数据的快速传输和AI推理、分析、辅助决策，为实现绿色经济、安全高效的新一代智慧城市轨道交通提供有力的信息化基础设施支撑。

关于中铁信弘远

中铁信弘远（北京）软件科技有限责任公司是国有全资子公司，始终以覆盖全国铁路的计算机网络为基础，依托全国铁路信息化专业的分支机构，形成了集铁路信息化的设计、研发、建设和运维为一体、专业特色浓厚的IT公司，是铁路信息化的生力军，承担了铁信云（最大的行业私有云）的研发和技术支持工作，铁信云已经成规模化在铁总数据中心、铁路局数据中心批量使用。

云服务产品与能力

经历了5年的技术沉淀，铁信云产品至今共更新换代三次。从2017年4月起在生产系统尝试部署，到2019年1月国铁应用的全面部署，截止2020年5月底，已有270余个生产应用安全上云；同时在广铁、昆明、武汉、青藏、乌鲁木齐等路局完成部署，实现了多种计算及存储的异构纳管，用户使用效果良好。

- 能力储备-异构纳管 -

轨道交通信息化建设过程中存在多种虚拟化技术，作为城市级或线网级的云管理平台，需要纳管多种虚拟化资源池及裸金属资源池。

-能力储备-大规模云集群-边缘云的研究 -

与Intel共同发布大规模云集群研究的白皮书

铁信云团队和Intel技术团队进行了联合测试，分别就前端数据平面、后端数据平面以及关键业务应用进行了测试及调优。保障其在超大规模部署和高负载条件下云服务能高效、稳定、可靠运行。

相关测试结果已经形成技术白皮书，并发布到OpenStack社区。

工控机虚拟化

针对轨道交通末端，恶劣条件下工作的工控机，进行了技术架构优化，实现了工控机虚拟化上云，在发生意外情况下可以做到毫秒级快速无缝切换，保障了业务的连续、安全、可靠。

例如：昆明地铁4号线，采用工业控制一体机针对于地铁cctv业务，进行了虚拟化的适配，每站可实现256路的视频监控，同时做了存储数据压缩，针对视频流存储优化等方面的工作。

-能力储备-安全自主可控 -

基础设备国产化

2019年铁信云云操作系统与曙光基于海光芯片的服务器完成适配，形成互认证证书。

铁信云云操作系统与中标麒麟软件（X86平台）完成适配，互认证证书办理中。
弘远公司成为信息技术应用创新工作委员会会员单位。
弘远公司与中国系统双方成立信创工作筹备组，并签订战略合作协议。
广泛和国产化厂商交流，包括飞腾、长城、南大通用、麒麟软件、曙光、浪潮等，联合打造适用于轨道交通行业数据中心的超融合基础设施、安全网关等国产化设备。

自有知识产权、自有团队

铁信云云服务产品完全拥有自主知识产权，云服务产品安全、自主、可控；弘远公司拥有稳定可靠的研发技术团队，可基于用户业务需求进行深度定制开发、升级，实现最终统一交付，为用户提供稳定、安全、高效、灵活的私有云建设及运维服务。

- 建设及云服务案例 -

私有云承载270余个生产应用

昆4核心技术支撑

“基于云平台的轨道交通综合自动化系统”采用创新的面向智慧地铁的开放式统一融合架构，打破原有弱电系统架构，建立了新的轨道交通弱电自动化系统，改变了传统的综合监控，列车自动监控、广播、乘客信息、集中告警、自动售检票、站台门等系统分立建设的模式，与通信、信号系统深度融合。采用平台扁平化、功能颗粒化、数据分析可视化、交互操作可视化理念，通过集约化、网络化、功能化的思路，利用云计算、大数据等技术对系统进行重新整合构建、深度融合，功能颗粒化，同时互联办公自动化、乘客服务等系统。并对其数据进行深度开发和运用，系统颠覆了传统轨道交通设备的运维理念和运维方式，是轨交领域系统科技创新的全新尝试。

- 所获奖项及影响 -

1

2017年可信云大会 获本年度唯一的可信云用户奖荣誉称号

2

2017年OpenStack悉尼峰会 入围OpenStack超级用户

评选四强

3

2018年OSCAR云计算开源产业大会 获尖峰开源用户奖

荣誉称号

4

2018年“Openinfra Days China”大会获OpenStack等

国际开源基金会联合组织评选和颁发的中国十大开源领军

企业荣誉称号

5

2018年《铁信云云管平台研究及在智能铁路云计算中的应

用实践》获得中国智能交通协会科学技术奖三等奖

6

2019年“信息化影响中国”活动中“铁信云”云计算解决方案

荣获2018中国信息化和软件服务年度优秀解决方案

7

2019年 通过ITSS云计算服务能力评估私有云二级

1

2017年《电脑商情报》专题报道《中国铁路总公司：踩在

开源云的最佳交汇点》

2

2017年《物流时代》专题报道《英特尔携OpenStack助力

铁信云建设》

3

2017年 联合Intel发布白皮书“中国铁路基于Intel架构超大

规模OpenStack行业云的性能优化研究”、“中国铁路基于

OpenStack搭建行业云，支撑现代物流业务发展”

4

2017年7月参加OpenStack Days China大会，发表演讲

《中国铁路如何借力开源云实现业务创新》

5

2018年3月参加Ceph亚太峰会，介绍铁路云计算解决方案

6

2018年5月接受至顶网企业开源智库专题采访《IT优化：控

制成本 加速创新》

7

2019年3月入选中国电子信息行业联合会的《2018-2019年

度价值云案例集》

8

2019年4月参加开源黑客松的组织和开发活动

9

2019年11月参加上海OpenInfra Summit，发表演讲

《The Challenge of Large-Scale Ceph Cluster》

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