1. 城市軌道交通系統(tǒng)技術發(fā)展趨勢分析
1.1綜合監(jiān)控與信息系統(tǒng)一體化
按照發(fā)展新型工業(yè)和企業(yè)信息化的要求，自動化應該是集管理和控制于一體的，它包含底層的控制與高層次的管理自動化。企業(yè)信息化對系統(tǒng)的自動化程度提出了更高的要求，它包含了從經(jīng)營管理層、生產(chǎn)執(zhí)行層、過程控制層直到現(xiàn)場設備層的全過程，涵蓋了從傳感器開始到整個系統(tǒng)優(yōu)化運行的全部底層控制及高層管理。為保證整個控制過程中的所有有用的信息不沉淀和流失，便于實現(xiàn)實時協(xié)調(diào)，加強對上層決策的輔助支持，應建立全局化的概念，統(tǒng)一信息平臺，克服“自動化孤島”、“信息孤島”現(xiàn)象，實現(xiàn)管控一體化的無縫集成。
1.2 云主機和桌面云將運用于軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)
當前的綜合監(jiān)控系統(tǒng)在每個車站都部署兩臺服務器和數(shù)個工作站，這對一條線路的服務器和終端維護帶來較大成本，如果綜合監(jiān)控前期在系統(tǒng)環(huán)境架構(gòu)上考慮不足，在后期系統(tǒng)改造時會帶來前期投資的損失，為了保障前期投資，現(xiàn)在針對地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)提出了采取云主機和桌面云的方式，這樣既能保護現(xiàn)有投資，同時又能很好的滿足以后綜合監(jiān)控集成 ATS 系統(tǒng)升級擴展的需要。據(jù)國內(nèi)地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)技術標準權(quán)威人士消息，云主機和桌面的方案將寫進2016年地鐵綜合監(jiān)控技術規(guī)范修訂版當中，這勢必會推動云主機和桌面云在地鐵信息系統(tǒng)中的運用。
1.3 LTE等4G通信技術將更多的運用到車地通信系統(tǒng)中
LTE 技術具有通信速率高，頻譜效率高，系統(tǒng)抗干擾能力顯著提高，QoS保證CBTC業(yè)務系統(tǒng)部署靈活，能夠支持多種系統(tǒng)帶寬，高速度適應性，滿足更高速度（大于200km/h）下的系統(tǒng)吞吐量性能。LTE技術具有的技術優(yōu)勢使得它相比WiFi技術更適合于進行綜合業(yè)務承載，LTE 技術在城市軌道交通領域的使用將更加廣泛，也將迎來發(fā)展的黃金時期。
1.4 機電設備逐漸智能化實現(xiàn)設備自我診斷
隨著城市地鐵線網(wǎng)規(guī)模越來越大，地鐵中的機電設備的數(shù)量越來越多，設備的監(jiān)控和運維面臨挑戰(zhàn)， 為了本質(zhì)安全和節(jié)約成本的目的，將通過設備的在線監(jiān)測和其他信號監(jiān)測、狀態(tài)監(jiān)測診斷、定向風險評價、設備數(shù)據(jù)采集和分析、維修任務優(yōu)化，從事后故障維修發(fā)展到預防維修和預知維修、在故障發(fā)生之前修理故障設備或替換損壞設備。在北京地鐵和深圳地鐵的多條線路上， 已經(jīng)開始采用智能儀表，減輕對人工經(jīng)驗的依賴。智能儀器儀表替代傳統(tǒng)的人工巡檢的方式的示意圖如下。
圖 智能儀表巡檢方式示意圖
1.5 綜合監(jiān)控系統(tǒng)與 ATS 將進一步集成
以行車調(diào)度指揮為核心的集成方式是城市軌道交通綜合監(jiān)控的發(fā)展方向，并且系統(tǒng)的集成度都得到進一步提高，實現(xiàn)了對軌道交通中環(huán)境、供電、設備、乘客和列車的全面監(jiān)控。提升整個軌道交通機電設備的整體運營性能，提供一些新的功能和手段，實現(xiàn)系統(tǒng)間快速聯(lián)動和反應，提高軌道交通運營的安全性能。真正做到為運營指揮部門服務，提高軌道交通運營指揮自動化水平。
1.6 互聯(lián)互通信號系統(tǒng)研發(fā)及應用進展迅速
隨著國產(chǎn)化 CBTC 系統(tǒng)的成熟，實現(xiàn)各廠商信號系統(tǒng)互聯(lián)互通成為可能，重慶地鐵、北京地鐵的業(yè)主都在牽頭各信號廠商推進相關的標準編制及產(chǎn)品研發(fā)工作，重慶地鐵業(yè)主已經(jīng)以示范工程的方式開始互聯(lián)互通信號系統(tǒng)工程實施，中國城市軌道交通協(xié)會也在全力推動這一技術的應用。
2. 城市軌道交通工控網(wǎng)絡安全趨勢分析
2.1 綜合監(jiān)控與信息化系統(tǒng)一體，傳統(tǒng)網(wǎng)絡安全威脅將進入軌交的工控網(wǎng)絡
地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)傳統(tǒng)上大家都認為是一個相對比較封閉的、自成一體的網(wǎng)絡系統(tǒng)，隨著地鐵企業(yè)管理決策層越來越依賴數(shù)據(jù)決策時，綜合監(jiān)控系統(tǒng)和上層企業(yè) ERP 系統(tǒng)的對接將不斷推進，綜合監(jiān)控也是越來越普遍的使用標準化系統(tǒng)平臺和應用開放標準的網(wǎng)絡協(xié)議，也即地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)通用會感染來自信息網(wǎng)絡的惡意代碼。地鐵行業(yè)同樣也面臨兩化深度融合的趨勢，這一趨勢容易被忽略。
2.2 智能儀器儀表或智能執(zhí)行設備的引入，軌交工控系統(tǒng)的攻擊路徑發(fā)生反轉(zhuǎn)，從下至上的攻擊將發(fā)生
在工控控制系統(tǒng)環(huán)境中，儀器儀表和執(zhí)行裝置處在工控網(wǎng)絡最下層，儀器儀表的數(shù)據(jù)采集將通過 PLC 等控制設備，然后再往上比如OPC服務器傳送。隨著智能儀器儀表和物聯(lián)網(wǎng)的推進，智能儀器儀表在數(shù)據(jù)上傳在走一條不同的路，即智能儀器儀表即接入PLC滿足原來的數(shù)采要求，同時又直接連接到工業(yè)交換機上并連接到新的業(yè)務應用服務器上，滿足儀器儀表自身維修和維護、業(yè)務優(yōu)化等新業(yè)務需求。這個時候，我們看到對整個地鐵的機電設備的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生非常大的變化，也即達到工控控制系統(tǒng)的核心部分即現(xiàn)場執(zhí)行設備和控制設備有了兩條網(wǎng)絡路徑，及上文所提到的從上之下和從下至上。
2.3 綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成了ATS的功能，將導致綜合監(jiān)控系統(tǒng)的安全和可靠性面臨更高要求
由于信號系統(tǒng)屬于故障安全性系統(tǒng)，安全級別較高，ATS雖然不屬于故障安全性系統(tǒng)，但和ATP/ATO系統(tǒng)聯(lián)系緊密，因此，集成ATS后，綜合監(jiān)控系統(tǒng)直接負責行車指揮調(diào)度，要求綜合監(jiān)控系統(tǒng)的功能和可靠性更高。
傳統(tǒng)上ATS雖然不是故障安全性系統(tǒng)，但仍具有安全相關功能，中途停車、取消臨時限速、解除區(qū)間封鎖或施工區(qū)等可能潛在地導致系統(tǒng)危害的操作，故其安全完整性等級是SIL2級。并且，與傳統(tǒng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)緊密集成后還可能產(chǎn)生新的安全相關功能。因此，當集成后的系統(tǒng)采用統(tǒng)一的硬件、統(tǒng)一的人機界面和統(tǒng)一的基礎數(shù)據(jù)平臺時，也要按照安全工程的要求，實施一個從需求到設計到實現(xiàn)貫穿完整生命周期的風險分析過程，包括初步危害分析、子系統(tǒng)危害分析、系統(tǒng)危害分析和操作與支持危害分析（O&SHA）等。
由于ATS的安全完整性等級是SIL2級，因此業(yè)界普遍認為與綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成后的目標系統(tǒng)的安全完整性也應是 SIL2級。
2.4 云計算的安全問題在軌道交通領域?qū)⒉粩嗍艿疥P注
隨著云主機和桌面云在地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的部署應用，軌道交通領域?qū)⑹状蚊嬖朴嬎愕陌踩珕栴}。從面前來看，采取私有云的方式是應是軌道交通領域能夠接受的云計算部署方式。私有云主要面臨以下安全問題需要解決。
（1）安全邊界難以定義：在傳統(tǒng)網(wǎng)絡中通過物理上和邏輯上的安全域定義，可以清楚地定義邊界和保護設備用戶，但云計算由于其用戶數(shù)量龐大，數(shù)據(jù)存放分散，很難充分為用戶提供安全保障。
（2）數(shù)據(jù)安全：目前在網(wǎng)絡中用戶基本采用數(shù)據(jù)加密方式共享數(shù)據(jù)，但在云計算環(huán)境下，如果能夠?qū)⒆约旱臄?shù)據(jù)與其他用戶的數(shù)據(jù)隔離開可以更加有效地保證數(shù)據(jù)安全。因為所有客戶數(shù)據(jù)將被共同保存在唯一一個軟件系統(tǒng)實例內(nèi)，所以需要開發(fā)額外的數(shù)據(jù)隔離機制來保證各個客戶之間的數(shù)據(jù)的保密性并提供相應的災備方案。
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