從DB 4.0看台灣智慧型軌道運輸趨勢

從DB 4.0看台灣智慧型軌道運輸趨勢
要談軌道系統安全監控,可先檢視台灣自身智慧型軌道運輸系統的發展現況和願景。本文以德國鐵路公司DB 4.0計畫為他山之石,期望能作為台灣在全力推展軌道相關建設之際的參考範例。

根據UITP(International Association for Public Transportation,國際公共交通運輸協會)的研究報告,2050年地球70%的人口都將集中到都市,全球都市化的趨勢造成都市交通需求量提升,項目多元且具有準點、舒適和安全特性的軌道運輸已是都市交通不可或缺的主角,而軌道運輸建設也已成為全球積極推動的基礎建設。

軌道建設方興未艾 智慧化是必然趨勢

台灣目前規劃超過2兆新台幣的軌道相關建設預算,2017年再增加4,200億元的經費。因應現代科技,軌道運輸產業正大步邁向數位化、網路化和智慧化的方向發展,智慧型軌道運輸系統在人工智慧(AI)、物聯網(IoT)、智慧城市(Smart City)相輔相成下,成為軌道交通系統必然推動的基石。

軌道系統包括:車站(建築、結構、土木…)、車票(票務)、車輛、號誌系統、供電系統、通訊系統(廣播、閉路電視…)、水電設施、環境控制系統(空調、通風)、消防系統、軌道、隧道、標示(站牌、指引設施…)、電梯、電扶梯、機廠(維修、駐車、訓練、材料庫存…)、物業開發(聯合開發)、商店(街)、廣告(車站、車內)及通路(電信、物流…)等,具備多元、複雜、大數據、先進科技等特性。智慧型軌道運輸系統因應這些特性,結合資訊、通信、電子、控制及管理等技術,運用於各種軌道運輸軟/硬體設施,並能與時俱進,做到系統架構兼容、更新,達成資訊持續、完整互聯,以提升自動化程度、營運效率及服務品質,滿足軌道系統迅速、安全、環保、節能及舒適等需求。

他山之石:德鐵DB 4.0計畫

他山之石可以攻錯,歐洲最大的鐵路營運及基建企業──德國鐵路公司(Deutsche Bahn AG, DB)為提升德國智慧型軌道運輸系統發展,提出了「DB 4.0計畫」,該計畫包括Infrastructure 4.0、Mobility 4.0及Logistics 4.0三大目標。

Infrastructure 4.0

在基礎建設部分,強調建置數位建築資訊模型(Building Information Modeling, BIM)。DB使用BIM執行車站、橋樑、隧道的規劃、設計、建造與維運工程,以生命周期計算出各階段所需要的時間、費用與風險,並且提供民眾上網查詢,讓民眾了解並支持政府工作。我們期盼在國內智慧型軌道運輸能以BIM模型資訊連結至設施管理系統,BIM的資訊應用以輔助設施完成後的營運維護管理效益最大,需連結至設施管理系統才是軌道系統全生命週期的完整應用。

Infrastructure 4.0亦強調應用設備診斷工具,於維修前提供參考資訊,以減少檢修時間,並且運用感測設施及早預測設備汰換機率與條件。我們在智慧型維修作業上,除了故障即時自動診斷和預測性維修外,還希望引進基於風險管理的維修(Risk Based Maintenance, RBM)以及營運維修雲端管理系統。尤其在面對氣候異常變遷,更突顯其重要性。以2016年6月4日中午台鐵651車次莒光號列車於花蓮段出軌意外為例,即疑因天氣炎熱、高溫烤彎軌道,導致6節車廂出軌。捷運軌道也會遭遇同樣的問題,但以台北捷運淡水信義線為例,在復興崗站往忠義方向軌道旁,有一根如針筒般的軌道溫度計,可隨時量測軌道溫度,達到一定高溫時須至現場檢視,確認軌道安全無虞方能夠讓列車正常行駛。

 


此外,在數位車站提供手機App,顯示車站完整的旅客資訊,包括:出入口、商店、電梯、租車、公共運輸接駁、停車場…等,並且運用遠端監控系統,對車站電梯、照明、消防器材、緊急逃生裝置…等完成物聯網監控。我們在智慧車站和智慧列車上,也已建置了類似的PIS(Passenger Information System,旅客資訊系統)。
 


Mobility 4.0

Mobility 4.0強調安排客製化的旅運方案,以App針對不同乘客的旅次目的、屬性,打造個人化旅運方案。同時,也提供經濟共享運輸服務、自動駕駛車輛運轉、接駁運輸服務…等。目前,高雄捷運的智慧服務已充分展現了Mobility 4.0安排客製化旅運方案的具體作法。
此外,還以大數據(Big Data)分析旅客搭乘經驗,包括便利性、直達性、個人化、豐富性、忠誠度、效率、準點…等。台灣高鐵公司的數位化PIS系統,已可提供AI軌道交通服務、做到精準行銷,和Mobility 4.0以大數據分析旅客搭乘經驗有異曲同工之處。

Logistics 4.0

Logistics 4.0是活化數據的應用,包括數據產製、創造數據價值、利用數據及數據再蒐集。國內目前亦能提供AI影像辨識技術服務,演算出軌道運輸車站人流計數及移動軌跡;同時,追蹤管制區入侵偵測和異常事件偵測,創造更安全的軌道運輸服務。

結語

綜而言之,從DB 4.0提升智慧型軌道運輸系統發展的計畫及經驗來看,台灣在全力推展軌道相關建設之際,惟有充分融入AI及IoT技術,才能讓我們和全球的智慧軌道系統同步,做到更高程度的自動化、提供更舒適的服務,且能進一步地降低建設及營運的成本。

【承蒙台北市捷運工程局、台鐵局、高鐵公司、高雄捷運公司、淡江大學陶治中教授、智捷科技公司、TYLin International Taiwan提供相關資料,謹一併致謝!】




【作者簡介】
張辰秋博士(Dr. C.C. Chang)
現任中華大學智慧運輸暨軌道系統研究中心執行長,
具有超過30年工程、管理以及營運實務經驗,
是一位終身學習、擅長溝通且具備解決問題長才之優秀管理人員。
其職業生涯中在下列領域展現其智慧及績效:
● 專案管理領導(財務策略研擬、高效業務推展、變更管理及衝突解決)
● 捷運工程系統整合
● 捷運系統營運準備及通車
● 企業診斷
● 應邀在國內外重要會議中演講
Email:ccchang1021@ntu.edu.tw


 
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