城市軌道交通共用信息平臺(tái)的功能與構(gòu)建

1、城市軌道交通共用信息平臺(tái)的功能與構(gòu)建2007-10-26 來(lái)源：北京交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院作者： 瀏覽：76次摘要：基于智能化城市軌道交通發(fā)展對(duì)綜合利用信息的需要，提出基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的城市軌道交通共用信息平臺(tái)的設(shè)想。在系統(tǒng) 分析城市軌道交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，確立了各智能子系統(tǒng)之間的關(guān)系，對(duì)各子系統(tǒng)的信息需求進(jìn)行了內(nèi)容探討和特征分析。對(duì)整個(gè)城市軌道交通系統(tǒng) 共用信息平臺(tái)應(yīng)具有的功能和平臺(tái)的構(gòu)建方面進(jìn)行了分析、探討。關(guān)鍵詞：城市軌道交通；共用信息平臺(tái)；數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)城市軌道交通是城市公共交通的重要組成部分，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，城市軌道交通中已建成了眾多智能子系統(tǒng)，如列車自動(dòng)控制 系統(tǒng)，電

2、力監(jiān)控系統(tǒng)，自動(dòng)售檢票系統(tǒng)，車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、旅客信息系統(tǒng)等I。發(fā)展智能化城市軌道交通必然要求打破傳統(tǒng) 各業(yè)務(wù)系統(tǒng)各自封閉的狀態(tài)，要求系統(tǒng)間更加緊密地結(jié)合，綜合利用各種信息以達(dá)到增強(qiáng)決策控制和信息服務(wù)的能力。如列車自動(dòng)控制系統(tǒng)必須與 電力監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)等子系統(tǒng)相聯(lián)系，才能充分發(fā)揮智能調(diào)度系統(tǒng)的作用，使列車調(diào)度工作更加科學(xué)、實(shí)時(shí)。另外，隨 著生活水平的提高，人們對(duì)城市軌道交通服務(wù)的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，包括要求提供列車到發(fā)點(diǎn)時(shí)刻預(yù)告、列車事故告知等服務(wù)。因此，智能交通 技術(shù)的發(fā)展要求城市軌道交通系統(tǒng)各部分之間相互銜接；對(duì)外的信息服務(wù)則要求信息全面、統(tǒng)SI。智能

3、交通共用信息服務(wù)平臺(tái)就是為滿足上 述需求而提出的。它是提供各個(gè)智能子系統(tǒng)相互聯(lián)系、統(tǒng)一信息源的重要工具，是實(shí)現(xiàn)智能化城市軌道交通系統(tǒng)整合的有力的技術(shù)依托。1共用信息平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)城市軌道交通共用信息平臺(tái)的確切含義是對(duì)整個(gè)城市軌道交通系統(tǒng)的共用數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)和傳輸形式的一種規(guī)范化定義及一個(gè)對(duì)共用數(shù)據(jù)進(jìn)行 組織、存儲(chǔ)、查詢、傳輸?shù)裙芾矸?wù)的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)。作為智能交通系統(tǒng)整合機(jī)制的共用信息服務(wù)平臺(tái)，總的目標(biāo)就是通過(guò)信息共享將上述這些智 能子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，從整體上發(fā)揮出更大的作用。只有經(jīng)過(guò)技術(shù)層面和體制層面的整合，在合理的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)信息和資源的充分共享才能達(dá) 到城市軌道交通系統(tǒng)的最佳運(yùn)行。這些來(lái)源不

4、同的有關(guān)信息只有通過(guò)集成和整合才能實(shí)現(xiàn)信息的共享與信息有效利用。如何實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)之間信息 的采集、存儲(chǔ)、管理和傳輸成為實(shí)現(xiàn)智能化城市軌道交通系統(tǒng)各項(xiàng)功能的核心和關(guān)鍵技術(shù)，共用信息平臺(tái)則是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息集成的重要手段。建立 共用信息平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)和傳輸形式進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范，最終形成一個(gè)對(duì)共用數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、組織、存儲(chǔ)、加工、查詢、傳輸、通信等管理服務(wù)的 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)信息的整合提供技術(shù)保障。城市軌道交通信息平臺(tái)的建設(shè)目標(biāo)就是通過(guò)明確各智能子系統(tǒng)之間的關(guān)系及其相互信息 需求，經(jīng)信息共享將上述智能子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，從而打破各子系統(tǒng)各自封閉的狀態(tài)，從整體上發(fā)揮出更大的作用，達(dá)到綜合利用各

5、種信息以 增強(qiáng)管理決策和信息服務(wù)的能力，實(shí)現(xiàn)一個(gè)運(yùn)營(yíng)高效化、決策快速化、服務(wù)公眾化、信息網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)代化、智能化的城市軌道交通系統(tǒng)。具體說(shuō)來(lái) 有以下幾點(diǎn)3：協(xié)調(diào)城市軌道交通的各種作業(yè)，使各系統(tǒng)間更緊密、有序?？蛇M(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)之間關(guān)聯(lián)信息的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析及報(bào)表管理，大大加強(qiáng) 對(duì)相關(guān)事件的快速反應(yīng)及綜合處理能力，實(shí)現(xiàn)更高的自動(dòng)化程度，從整體上提高系統(tǒng)運(yùn)行的效率和安全可靠性。通過(guò)集成、綜合各子系統(tǒng)提供的信息，為輔助管理決策者進(jìn)行快速?zèng)Q策和指揮運(yùn)營(yíng)提供幫助。為服務(wù)于社會(huì)公眾的信息發(fā)布系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)來(lái)源。2各智能子系統(tǒng)及其信息需求分析2.1各智能子系統(tǒng)介紹(1)列車自動(dòng)控制系統(tǒng)ATC)列車自動(dòng)控制系統(tǒng)AT

6、C )包括三個(gè)子系統(tǒng)：列車自動(dòng)保護(hù)子系統(tǒng)ATP)作用為確保運(yùn)營(yíng)中列車的前后安全行車間隔；列車自動(dòng)操作子系統(tǒng) (ATO )其作用為使用自動(dòng)控制程序完成列車自動(dòng)駕駛；列車自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)TS)其作用為對(duì)運(yùn)營(yíng)列車進(jìn)行整體監(jiān)控和調(diào)度。電力監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)采用計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，對(duì)全線供電系統(tǒng)進(jìn)行集中控制、監(jiān)視和數(shù)據(jù)采集。般可分為三層：設(shè)置在控制中心的中央級(jí)監(jiān)控層、設(shè)置在車站的車站級(jí) 監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)控制節(jié)點(diǎn)層。自動(dòng)售檢票系統(tǒng)AFC)自動(dòng)售檢票系統(tǒng)為車費(fèi)管理自動(dòng)化系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售票、檢票、計(jì)費(fèi)、結(jié)算、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表等工作的計(jì)算機(jī)自動(dòng)化管理，對(duì)城市軌道交通運(yùn)輸 的客流組織、收入審核與決策分析起重要作用。車站設(shè)備監(jiān)

7、控系統(tǒng)BAS)也可稱為機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(EMCS)，利用分布式微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)全線各個(gè)車站的通風(fēng)空調(diào)、給排水、自動(dòng)扶梯、照明等各系統(tǒng)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行 全面、有效的實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理，確保設(shè)備處于安全、高效、節(jié)能的最佳運(yùn)行狀態(tài)。在發(fā)生火災(zāi)或列車阻塞等事故情況時(shí)，能夠及時(shí)迅速地進(jìn)入防災(zāi) 運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)排煙等。防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)FAS)設(shè)置FAS系統(tǒng)對(duì)車站、區(qū)間隧道、行車調(diào)度指揮中心、車輛段、變電所、材料庫(kù)等與城市軌道交通運(yùn)營(yíng)有關(guān)的建筑和設(shè)施，實(shí)行實(shí)時(shí)防災(zāi)監(jiān) 控。信息發(fā)布系統(tǒng)信息發(fā)布系統(tǒng)包括列車上的旅客信息系統(tǒng)站廳內(nèi)的旅客引導(dǎo)顯示系統(tǒng)和Internet信息發(fā)布等。2.2各子系統(tǒng)信息需求內(nèi)容分析從系統(tǒng)的角度出發(fā)，

8、城市軌道交通的各個(gè)智能子系統(tǒng)都存在對(duì)其它子系統(tǒng)的信息需求，各子系統(tǒng)必須進(jìn)行信息共享才能更好發(fā)揮其功能體說(shuō)來(lái)4：(1)在列車運(yùn)營(yíng)時(shí)間內(nèi)，供電設(shè)施一旦發(fā)生故障，電力監(jiān)控系統(tǒng)在指揮牽引供電設(shè)施的故障搶修時(shí)，需要了解沿線列車運(yùn)行情況車信號(hào)狀 態(tài)，從而申請(qǐng)停電作業(yè)點(diǎn)及時(shí)間，以便迅速對(duì)故障供電設(shè)施進(jìn)行維修，這就需要列車自動(dòng)控制系統(tǒng)的配合。(2)列車自動(dòng)控制系統(tǒng)需要掌握沿線供電設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)接觸網(wǎng)線路的帶電狀態(tài)及事故搶修區(qū)段點(diǎn)等有助于準(zhǔn)確修改列車運(yùn)行圖，盡快恢 復(fù)通車。通過(guò)與自動(dòng)售檢票系統(tǒng)接口及時(shí)動(dòng)態(tài)掌握客流分布情況，客流峰值的時(shí)間和位置，匯總實(shí)時(shí)的列車運(yùn)營(yíng)情況，系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生幾種合理的決 策方案供調(diào)度人員選

9、擇，這將大大提高運(yùn)營(yíng)管理的效率和科學(xué)性。(3)一旦災(zāi)害發(fā)生時(shí)，除防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視災(zāi)情，控制有關(guān)消防設(shè)施消滅災(zāi)害外還需要其它系統(tǒng)配合支持，以確保乘客及時(shí)、安全地向 站外疏散，將國(guó)家財(cái)產(chǎn)損失降到最低。根據(jù)災(zāi)害情況，電力監(jiān)控系統(tǒng)需要采取全線或局部區(qū)段變電所停電，并切斷與消防系統(tǒng)無(wú)關(guān)的設(shè)備電源，列 車自動(dòng)控制系統(tǒng)需采取相應(yīng)的停車措施并修改有關(guān)運(yùn)行圖及有關(guān)信號(hào)顯示系統(tǒng)，車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)使照明、自動(dòng)扶梯等設(shè)備處于消防運(yùn)行狀 態(tài)，并實(shí)時(shí)監(jiān)控。(4)信息發(fā)布系統(tǒng)需通過(guò)列車自動(dòng)控制系統(tǒng)獲取列車行駛信息，進(jìn)行列車信息預(yù)告等，還有需從防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)接受緊急信 息，向乘客提供資訊，引導(dǎo)乘客迅

10、速、安全地撤離車站。2.3各子系統(tǒng)信息需求特征分析除了需對(duì)上述各子系統(tǒng)信息需求內(nèi)容進(jìn)行詳盡的分析外，還有必要對(duì)信息需求進(jìn)行特征分析，具體分析如下：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的共享性服務(wù)于各職能部門(mén)的獨(dú)立智能子系統(tǒng)運(yùn)行大多基于一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)上，這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共用頻度高，并且對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有非常重要的作用。 如：列車運(yùn)行所在位置的信息；變電所、架空接觸網(wǎng)、電力監(jiān)控裝置運(yùn)行狀態(tài)；車站售票和出、入車站人數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；車站的空調(diào)、通訊、給排水、扶梯、照明等設(shè)備運(yùn)行狀況；防災(zāi)報(bào)警信息。信息需求在時(shí)間上的差異性各智能子系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的時(shí)間要求存在著一定的需求差異，如監(jiān)控系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)需要的是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)車自動(dòng)控制系統(tǒng)在進(jìn)行列

11、車實(shí) 時(shí)調(diào)度時(shí)關(guān)注客流的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，但在形成新的運(yùn)營(yíng)方案時(shí)則注重研究歷史客流數(shù)據(jù)的規(guī)律。信息需求在程度上的差異性除了各個(gè)智能子系統(tǒng)在數(shù)據(jù)的時(shí)間維上存在差異性外在數(shù)據(jù)的詳細(xì)程度上也存在不同的要求如信息發(fā)布系統(tǒng)要求簡(jiǎn)單的災(zāi)害信息就基 本能夠滿足需要，而列車自動(dòng)控制系統(tǒng)則需要比較詳盡的事故信息數(shù)據(jù)。3共用信息平臺(tái)的功能從數(shù)據(jù)處理的角度上看洪用信息平臺(tái)通過(guò)對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取來(lái)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)提供共用數(shù)據(jù)，并對(duì)共用數(shù)據(jù)進(jìn)行組織結(jié)構(gòu)和傳輸形式 的一種規(guī)范化定義、處理及加工。故城市軌道交通共用信息平臺(tái)的功能就是對(duì)共用信息進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)組織處理，并支撐不同應(yīng)用層次的共用 信息存儲(chǔ)、查詢、通信等服務(wù)5。3.1數(shù)

12、據(jù)抽取數(shù)據(jù)抽取是數(shù)據(jù)進(jìn)入共用信息平臺(tái)前的數(shù)據(jù)處理，涉及到從多個(gè)數(shù)據(jù)源綜合集成一個(gè)基于共享的、統(tǒng)一模式存儲(chǔ)格式的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。這些多 個(gè)數(shù)據(jù)源可能是同構(gòu)的或異構(gòu)的，目前在技術(shù)上主要涉及數(shù)據(jù)的互連、轉(zhuǎn)換、調(diào)度及監(jiān)控等。共用信息平臺(tái)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)從類型上可以分為動(dòng)態(tài)數(shù) 據(jù)和靜態(tài)信息數(shù)據(jù)兩大類。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)檢測(cè)、監(jiān)控等系統(tǒng)獲得，如客流信息、災(zāi)害信息與列車信息等；靜態(tài)信息數(shù)據(jù)則包括設(shè)備信息、線路信息 等。由于這些數(shù)據(jù)采用的數(shù)據(jù)格式各不相同，因此還必須經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、重新組織和規(guī)范化再存入數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中，形成統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)抽取將負(fù)責(zé)從不同的業(yè)務(wù)子系統(tǒng)中提出所需存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，并加以凈化、轉(zhuǎn)換，然后裝載到數(shù)據(jù)倉(cāng)

13、庫(kù)中；并對(duì)多來(lái)源渠道、相互不一致的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù) 據(jù)融合處理。3.2數(shù)據(jù)組織與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)共用信息平臺(tái)需對(duì)多源信息進(jìn)行協(xié)同、加工利用，各子系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的要求存在差異。因此，共用信息服務(wù)平臺(tái)在數(shù)據(jù)組織方面，形成多級(jí) 粒度的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；同時(shí)依據(jù)數(shù)據(jù)存取的相關(guān)性，形成多種分割。完成對(duì)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的組織，以保證數(shù)據(jù)間關(guān)系的正確性、可理解性和避 免數(shù)據(jù)冗余。3.3數(shù)據(jù)的傳輸這里的數(shù)據(jù)傳輸主要指共用信息服務(wù)平臺(tái)與各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞由于各智能子系統(tǒng)是按照自身要求，采取不同軟件和硬件平臺(tái)開(kāi)發(fā) 的，信息系統(tǒng)種類眾多，而且處于不同的地理位置。因此，信息服務(wù)平臺(tái)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而且還需利用中間件技術(shù)與多種平臺(tái)

14、接口。根據(jù) 服務(wù)請(qǐng)求和查詢權(quán)限對(duì)客戶系統(tǒng)提供信息服務(wù)，對(duì)于自身存放的數(shù)據(jù)直接加以組織輸出，對(duì)于其他子系統(tǒng)存放的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)由共用信息平臺(tái)提供查詢 通道。4共用信息平臺(tái)的構(gòu)建從實(shí)現(xiàn)形式上看，共用信息平臺(tái)具有分布式數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的特征。對(duì)于各子系統(tǒng)經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在共用信息平臺(tái)自身的數(shù)據(jù)庫(kù)中，而一些 偶然使用的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)則僅在共用信息平臺(tái)中記錄存放位置、更新時(shí)間、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等信息，遇到查詢請(qǐng)求時(shí)共用信息平臺(tái)首先從相應(yīng)子系統(tǒng)中提取數(shù) 據(jù)，而后轉(zhuǎn)送給等待服務(wù)的客戶。共用信息平臺(tái)是整個(gè)系統(tǒng)的信息中心與信息樞紐。它承擔(dān)著向各子系統(tǒng)提供信息和中轉(zhuǎn)信息的功能。各子系 統(tǒng)將其信息按照一定的編碼規(guī)則和規(guī)定的格式傳輸給共用信息

15、平臺(tái)，此后各子系統(tǒng)再根據(jù)自己的需求，從共用信息平臺(tái)中獲取所需的信息。共用信 息平臺(tái)在處理信息的過(guò)程中，可以采用分層次的方法進(jìn)行對(duì)無(wú)權(quán)獲取特定信息的一些用戶進(jìn)行部分信息屏蔽，使不同的用戶既能獲得各自所需要的 數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，同時(shí)共用信息平臺(tái)又能確保數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程的安全性及平臺(tái)已有的信息又可實(shí)現(xiàn)共享，發(fā)揮信息資源的共享作用，從而提高信息的 利用率。城市軌道交通信息平臺(tái)需建成一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)融合集成化的共享綜合數(shù)據(jù)庫(kù)并存的共用信息平臺(tái):。這種模式實(shí)際是在集成 化和模塊化的前提下的分級(jí)結(jié)構(gòu)共存模式，即各子系統(tǒng)根據(jù)需要建立完整的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并承擔(dān)獨(dú)立的功能，同時(shí)按照平臺(tái)集成的要求，輸出相關(guān)的數(shù) 據(jù)信息；各個(gè)系統(tǒng)輸出的相關(guān)信息經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)融合處理后再生成集成化、模塊化的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，依此作為建立共用的信息平臺(tái)的核心數(shù)據(jù)庫(kù)；各子系 統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)和集成化、模塊化綜合數(shù)據(jù)庫(kù)共同通過(guò)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)支撐形成整個(gè)智能化城市軌道交通系統(tǒng)。共用信息服務(wù)平臺(tái)需進(jìn)行明確的層次劃分， 從邏輯結(jié)構(gòu)上大體可劃分為前臺(tái)和后臺(tái)前臺(tái)主要負(fù)責(zé)上層數(shù)據(jù)的請(qǐng)求響應(yīng)，包括與上層具體業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口、查詢和批量事務(wù)的調(diào)度等功能， 是共用信息平臺(tái)與智能子系統(tǒng)的接口。后臺(tái)主要負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)