城市軌道交通大數(shù)據(jù)體系建設(shè)的思考

顧偉華 黃天印 郭 鵬 趙時(shí)旻

(1.上海申通地鐵集團(tuán)有限公司，201103，上海；2.萬(wàn)達(dá)信息股份有限公司，201102，上海//第一作者，教授級(jí)高級(jí)工程師)

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市軌道交通以其安全、快速、便捷、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)得到了迅猛發(fā)展，許多城市的軌道交通已步入網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展階段。城市軌道交通已成為廣大市民出行首選的交通方式，乘客在城市軌道交通系統(tǒng)內(nèi)停留時(shí)間越來越長(zhǎng)，活動(dòng)內(nèi)容也更加豐富。城市軌道交通已經(jīng)從一種單純的交通方式轉(zhuǎn)變?yōu)槿诔鲂?、居住依賴、工作、消費(fèi)、娛樂于一體的城市新生態(tài)形式，城市軌道交通的發(fā)展模式也從建設(shè)規(guī)模的高速增長(zhǎng)，向運(yùn)營(yíng)管理和服務(wù)的高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型。

伴隨這種變化而來的是城市軌道交通數(shù)據(jù)的幾何級(jí)增長(zhǎng)[1]。這些在管理、生產(chǎn)和服務(wù)中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，給傳統(tǒng)管理模式提出了新的挑戰(zhàn)。大數(shù)據(jù)技術(shù)能從各種各樣類型的數(shù)據(jù)中快速獲得有價(jià)值的信息，它即是一種技術(shù)手段，也是一種思維模式。利用好這些數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)“掘金大數(shù)據(jù)”，不僅是技術(shù)推動(dòng)城市軌道交通進(jìn)步的必然結(jié)果，也為管理者突破原有觀察能力局限和思維定式提供了新的途徑[2]。

城市軌道交通大數(shù)據(jù)體系的建設(shè)，涉及業(yè)務(wù)、技術(shù)、管理、人才等一系列問題，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。研究確定城市軌道交通大數(shù)據(jù)體系架構(gòu)和建設(shè)途徑是城市軌道交通大數(shù)據(jù)建設(shè)必須首先考慮的重大問題，也是城市軌道交通大數(shù)據(jù)能否充分發(fā)揮作用的關(guān)鍵所在。本文從城市軌道交通大數(shù)據(jù)特點(diǎn)和建設(shè)需求出發(fā)，探討了城市軌道交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用框架，重點(diǎn)分析了存在的問題及應(yīng)對(duì)策略。

1 城市軌道交通大數(shù)據(jù)內(nèi)涵及特點(diǎn)

城市軌道交通包含工程建設(shè)、運(yùn)營(yíng)服務(wù)、維修保障、資產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、企業(yè)管理等多種類型業(yè)務(wù)，因此，城市軌道交通大數(shù)據(jù)內(nèi)涵豐富，既有內(nèi)部的線網(wǎng)基礎(chǔ)信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息、業(yè)務(wù)管理信息和乘客交互信息，又有外部的環(huán)境、資訊、交通銜接等各類信息。數(shù)據(jù)類型復(fù)雜多樣，既有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，也包含大量視頻、圖像、文檔等半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)部分保存在專業(yè)系統(tǒng)中，更多的則是分散于業(yè)務(wù)管理的各個(gè)環(huán)節(jié)。城市軌道交通大數(shù)據(jù)的內(nèi)容、特點(diǎn)和典型代表見表1。

2 城市軌道交通大數(shù)據(jù)建設(shè)的要求

現(xiàn)階段，城市軌道交通大數(shù)據(jù)體系建設(shè)需要重點(diǎn)解決以下幾個(gè)方面的問題[3]：

表1 城市軌道交通大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)特點(diǎn)及典型數(shù)據(jù)

(1)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)管理?；诳土鞔髷?shù)據(jù)分析及預(yù)測(cè)，動(dòng)態(tài)調(diào)整運(yùn)能，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)組織策略；利用大數(shù)據(jù)輔助票務(wù)營(yíng)銷決策，促進(jìn)票務(wù)收入最大化；基于乘客行為大數(shù)據(jù)分析，提供路徑誘導(dǎo)及個(gè)性化信息服務(wù)；基于應(yīng)急事件的大數(shù)據(jù)分析，建立智能高效的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)和預(yù)警體系。

(2)設(shè)備全生命周期維護(hù)。利用設(shè)備維修數(shù)據(jù)，建立設(shè)備健康度分析模型，優(yōu)化預(yù)防修和狀態(tài)修策略，降本增效；通過對(duì)設(shè)施設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)分析，挖掘設(shè)備狀態(tài)變化規(guī)律，提升故障預(yù)警、故障處置效率和風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)能力；建立備品備件消耗分析模型，實(shí)現(xiàn)物資庫(kù)存精細(xì)管理，降低庫(kù)存成本。

(3)管理模式創(chuàng)新。綜合運(yùn)用業(yè)務(wù)運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)獲悉企業(yè)運(yùn)行狀況，通過基于經(jīng)營(yíng)管理主題的大數(shù)據(jù)專項(xiàng)分析，優(yōu)化企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理策略，構(gòu)建卓越績(jī)效管理新模式；使用工程建設(shè)數(shù)據(jù)，構(gòu)建工程造價(jià)數(shù)據(jù)分析模型，輔助項(xiàng)目投資管理和造價(jià)決策，構(gòu)建供應(yīng)商征信評(píng)價(jià)體系，降低風(fēng)險(xiǎn)，提升采購(gòu)效率。

(4)城市發(fā)展一體化要求。密切關(guān)注城市軌道交通對(duì)沿線、重點(diǎn)區(qū)域的人口和商業(yè)的影響，以及對(duì)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市空間形態(tài)的影響，促進(jìn)“地鐵+居住”、“地鐵+生活”、“地鐵+消費(fèi)”、“地鐵+商業(yè)”、“地鐵+辦公”的生態(tài)圈構(gòu)建，發(fā)揮好城市軌道交通對(duì)城市發(fā)展的支撐和引領(lǐng)作用，以城市軌道交通與其它交通方式的銜接互動(dòng)為切入點(diǎn)，推動(dòng)綜合交通一體化發(fā)展。

(5)融入“智慧城市”建設(shè)?！爸腔鄣罔F”作為“智慧城市”的重要組成部分，城市軌道交通大數(shù)據(jù)建設(shè)要符合“智慧城市”的總體框架要求。通過城市軌道交通大數(shù)據(jù)治理，夯實(shí)城市軌道交通數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的同時(shí)，要勇于創(chuàng)新，探索智慧應(yīng)用的新途徑，將“智慧地鐵”很好地融入“智慧城市”建設(shè)。

3 城市軌道交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用架構(gòu)

城市軌道交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用聚焦安全、效率、服務(wù)、創(chuàng)新等方面，利用數(shù)據(jù)連通各業(yè)務(wù)“神經(jīng)元”，借助“地鐵大腦”，形成數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的感知—決策—執(zhí)行一體化業(yè)務(wù)新模式，遵循連通、融合、創(chuàng)新的建設(shè)思路，整合BIM(建筑信息模型)、GIS(地理信息系統(tǒng))等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，形成“智慧地鐵”基礎(chǔ)骨架；連通底層基礎(chǔ)信息，融合客流數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)，賦予地鐵感知能力。借助數(shù)據(jù)分析讓地鐵學(xué)會(huì)“思考”，通過應(yīng)用創(chuàng)新提升管理水平，構(gòu)建“有骨有肉、能想會(huì)動(dòng)”的“智慧地鐵”。圖1為城市軌道交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用框架。

4 城市軌道交通大數(shù)據(jù)建設(shè)要點(diǎn)及對(duì)策

4.1 統(tǒng)籌管理

城市軌道交通大數(shù)據(jù)建設(shè)涉及管理、技術(shù)、人才等多個(gè)方面，需要協(xié)調(diào)各方資源，因此，必須引起高度重視，要集中統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，將其納入重點(diǎn)工作計(jì)劃，并落實(shí)具體實(shí)施的重要議事日程，以便及時(shí)解決新情況、新問題。此外，有必要對(duì)城市軌道交通大數(shù)據(jù)建設(shè)進(jìn)行體系化頂層設(shè)計(jì)，從企業(yè)戰(zhàn)略業(yè)務(wù)目標(biāo)開始入手，結(jié)合業(yè)務(wù)總體目標(biāo)進(jìn)行逐級(jí)分解，梳理出相關(guān)的發(fā)展業(yè)務(wù)方向及應(yīng)用重點(diǎn)，明確建設(shè)目標(biāo)，繪制系統(tǒng)化、清晰化、可操作的藍(lán)圖，集中力量攻克難關(guān)，率先實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)核心目標(biāo)，以期達(dá)到預(yù)期的整體效果。

注:OLAP——聯(lián)機(jī)分析處理;API——應(yīng)用程序編程接口

圖1 城市軌道交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用架構(gòu)

4.2 數(shù)據(jù)治理

數(shù)據(jù)治理是基礎(chǔ)，必須保證數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性、準(zhǔn)確性、可靠性。城市軌道交通大數(shù)據(jù)治理的主要內(nèi)容包括：制訂數(shù)據(jù)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，確定數(shù)據(jù)的采集方式，建立數(shù)據(jù)的安全策略，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的全周期質(zhì)量監(jiān)管等。

大數(shù)據(jù)建設(shè)初期，數(shù)據(jù)治理要與業(yè)務(wù)需求緊密結(jié)合，根據(jù)業(yè)務(wù)特性確定數(shù)據(jù)匯聚內(nèi)容，業(yè)務(wù)管理部門要保障數(shù)據(jù)的一致性、準(zhǔn)確性，相關(guān)管理部門要明確數(shù)據(jù)可共享范圍。

數(shù)據(jù)治理是一項(xiàng)多元化的協(xié)同工作，需要從多個(gè)層面加強(qiáng)管理。規(guī)劃層面，完成數(shù)據(jù)管理體系和管理流程的整體設(shè)計(jì)；組織層面，由主要領(lǐng)導(dǎo)親自掛帥成立跨部門的數(shù)據(jù)治理管控組織；制度層面，通過制定相關(guān)管理制度及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，覆蓋數(shù)據(jù)定義、產(chǎn)生、存儲(chǔ)、加工、交換和應(yīng)用的全過程，為數(shù)據(jù)管理工作提供保障；技術(shù)層面，通過建設(shè)大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)安全保障等功能；考核層面，通過設(shè)立數(shù)據(jù)管控專項(xiàng)考核指標(biāo)，保障數(shù)據(jù)管理各項(xiàng)具體工作的有效落實(shí)。

4.3 數(shù)據(jù)資源服務(wù)目錄

城市軌道交通大數(shù)據(jù)資源服務(wù)目錄是基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，通過對(duì)各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化編目而形成的可管理、可利用的數(shù)據(jù)資源體系。通過對(duì)資源目錄的編目、注冊(cè)和發(fā)布解決“有哪些信息”的問題，通過對(duì)信息資源目錄的查詢解決“信息在哪里”的問題，通過對(duì)資源目錄的調(diào)閱和推送解決“如何獲取信息”的問題。

城市軌道交通大數(shù)據(jù)資源服務(wù)目錄可參照多級(jí)分類思路進(jìn)行設(shè)置，如采用“類—項(xiàng)—目—細(xì)目”4級(jí)劃分方式?！邦悺狈譃閿?shù)據(jù)資源和服務(wù)資源2類，“項(xiàng)”依照業(yè)務(wù)域分為工程建設(shè)、運(yùn)營(yíng)管理、維修維護(hù)、資源開發(fā)、技術(shù)研發(fā)、企業(yè)管理、公共服務(wù)、外部資源等，“目”可以按照業(yè)務(wù)內(nèi)容的組成部分或業(yè)務(wù)流程的先后順序進(jìn)行分類，“細(xì)目”根據(jù)實(shí)際需要對(duì)“目”進(jìn)行細(xì)化。

數(shù)據(jù)采集要依據(jù)自身特點(diǎn)采用經(jīng)濟(jì)、有效的方式進(jìn)行。自動(dòng)化程度高的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，如列車運(yùn)行監(jiān)控、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控等，具備比較好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，可以借助物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)手段，在充分利用原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行完善；信息化程度較低的業(yè)務(wù)領(lǐng)域應(yīng)從業(yè)務(wù)處理數(shù)字化入手，通過提高信息化來提升業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)獲取能力；對(duì)BIM、VR(虛擬現(xiàn)實(shí))等新技術(shù)，在進(jìn)行業(yè)務(wù)應(yīng)用探索的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)需求，避免不必要的風(fēng)險(xiǎn)。

4.4 數(shù)據(jù)開放共享

城市軌道交通大數(shù)據(jù)開放共享的首要目標(biāo)是提供易于發(fā)現(xiàn)、訪問和理解的數(shù)據(jù)[4]。城市軌道交通業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)大多分散于各應(yīng)用系統(tǒng)和應(yīng)用平臺(tái)中，因此普遍存在數(shù)據(jù)編碼標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)共享口徑不一致、多系統(tǒng)交叉共享壓力過大等問題。以大數(shù)據(jù)資源服務(wù)為基礎(chǔ)建立大數(shù)據(jù)資源服務(wù)目錄，完善相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，通過構(gòu)建企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)城市軌道交通大數(shù)據(jù)開放共享。

4.5 信息安全管理

城市軌道交通大數(shù)據(jù)涉及數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)、分析挖掘、信息服務(wù)等環(huán)節(jié)，各個(gè)環(huán)節(jié)都存在數(shù)據(jù)丟失、篡改、越權(quán)訪問等風(fēng)險(xiǎn)[5]，同時(shí)，這些數(shù)據(jù)還可能包含大量個(gè)人隱私數(shù)據(jù)，這些都對(duì)信息安全管理提出了更高的要求。

城市軌道交通大數(shù)據(jù)建設(shè)尚處于初期起步階段，因此，信息安全管理要充分借鑒其他行業(yè)的成熟經(jīng)驗(yàn)，要依據(jù)信息安全全方位管控的要求，對(duì)不同保護(hù)等級(jí)、不同安全區(qū)域的信息系統(tǒng)實(shí)施全過程的安全管理；建立數(shù)據(jù)安全運(yùn)營(yíng)管控機(jī)制，協(xié)調(diào)信息系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)所采用的安全防護(hù)措施和安全管理要素，形成嚴(yán)密高效的安全防護(hù)體系，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，提升城市軌道交通大數(shù)據(jù)的信息安全管控水平。

4.6 大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施是城市軌道交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，必須保證建設(shè)資金的投入。大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)應(yīng)當(dāng)遵循“統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施、集約建設(shè)”的原則，統(tǒng)籌近期需求和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)，逐步升級(jí)完善，在保證功能需求的前提下，充分整合利用現(xiàn)有資源，避免投資浪費(fèi)。還可以考慮加強(qiáng)與社會(huì)專業(yè)化機(jī)構(gòu)的合作，發(fā)揮合作共享優(yōu)勢(shì)，通過“云服務(wù)”方法，減少基礎(chǔ)設(shè)施自建資金的投入，提升專業(yè)化服務(wù)水平。

4.7 人才培養(yǎng)

城市軌道交通大數(shù)據(jù)建設(shè)依靠強(qiáng)大的技術(shù)支撐，因此大數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用需要專業(yè)的技術(shù)人才。如何建立一支既熟悉城市軌道交通業(yè)務(wù)又具備大數(shù)據(jù)專業(yè)技術(shù)能力的核心隊(duì)伍，是城市軌道交通大數(shù)據(jù)建設(shè)所面臨的主要挑戰(zhàn)。針對(duì)城市軌道交通大數(shù)據(jù)專業(yè)技術(shù)人才嚴(yán)重匱乏的問題，一方面可以通過內(nèi)部培養(yǎng)、外部引進(jìn)等多種途徑形成自有的大數(shù)據(jù)建設(shè)核心隊(duì)伍；另一方面可以與社會(huì)專業(yè)機(jī)構(gòu)建立戰(zhàn)略合作，聯(lián)合建立大數(shù)據(jù)建設(shè)專業(yè)技術(shù)人才團(tuán)隊(duì)，協(xié)作共贏，共同推進(jìn)城市軌道交通大數(shù)據(jù)建設(shè)的快速發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

上海申通地鐵集團(tuán)有限公司高度重視城市軌道交通大數(shù)據(jù)建設(shè)，早在2016年就發(fā)布了《推進(jìn)上海軌道交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用發(fā)展的指導(dǎo)意見》，同時(shí)開展了基于大數(shù)據(jù)客流分析、基于大數(shù)據(jù)應(yīng)急決策支持機(jī)制等項(xiàng)課題研究，這些探索為后期城市軌道交通大數(shù)據(jù)的有效應(yīng)用指引了方向。目前，高速數(shù)據(jù)網(wǎng)、上海軌道交通行業(yè)數(shù)據(jù)中心等重大基礎(chǔ)設(shè)施即將建成投用，在造價(jià)管理、設(shè)備健康管理、供應(yīng)商信用等業(yè)務(wù)方面已有大數(shù)據(jù)試點(diǎn)應(yīng)用。統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)資源中心和大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的建設(shè)為上海軌道交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用發(fā)展創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。上海軌道交通在大數(shù)據(jù)體系建設(shè)及大數(shù)據(jù)應(yīng)用方面所做的探索，可為我國(guó)軌道交通行業(yè)大數(shù)據(jù)建設(shè)提供一些有價(jià)值的參考。