從端、網、霧、雲的角度，思考智慧軌道未來的發展

 
軌道系統未來的智慧化發展必須建立端、網、霧、雲的標準平台，使用一致的原始數據，做到資源共享。我們不但是讓軌道系統逐步達成轉型數位化，更要提升軌道系統的國產化和自主化。
 
（右圖取材自神通資訊科技股份有限公司MiTAC官網）

網路及資通訊科技的發展持續加速中，1998年推出3G、2008年使用4G、2020年展現5G，目前已經在研發6G。智慧軌道是軌道運輸發展趨勢，交通部成立了「推動5G提升智慧交通服務效能與安全計畫」，除了發展5G智慧交通數位神經中樞、提升交通管理運作績效與服務品質外，最重要的是建立5G智慧軌道運輸及監理環境，期望透過整合各雲、霧、網、端介面標準及設備規範，引領各軌道營運單位，建置5G端、網、霧、雲設備，連結軌道營運雲平台，預計可擴大國內成果到5G產業規模，並持續提升軌道雲平台效益。
 
我國軌道系統從高鐵（長途快速鐵路）、台鐵（城際鐵路）到捷運（都市鐵路，包括輕軌），未來的智慧化發展必須建立端、網、霧、雲的標準平台，使用一致的原始數據，做到資源共享，我們不但是讓軌道系統逐步達成轉型數位化，更要提升軌道系統的國產化和自主化。
 
發展構想
 
一、首先要建構雲平台
智慧軌道整體架構，首先要建構雲平台，雲系統的基礎建置（包括實體機、虛擬機、儲存池、伺服器等），整合資訊，提供雲服務（包括大數據分析及相關的人工智慧分析）;另外，善用霧端的邊緣運算，落實在前端進行數據分析處理做好軌道系統的及時決策（Timing Decision）。國內在智慧票證上，提供了電子票證雲（E-Ticketing Cloud）的架構，讓軌道系統車站的前端設備，透過智慧邊緣閘道（Smart Edge Gateway）和雲平台服務（Cloud Service），形成電子票證霧運算系統（E- Tiketing Fog Computing System），不需要隨時連線至後台清分系統（雲端），前端設備先行運算與儲存，此一霧端的邊緣運算，展現出智慧物聯網（Artificial Intelligence of Things, AIoT）的簡約效能。國立交通大學及工業技術研究院結合國內企業合力研發於2021年完成了邊緣運算平台（包括IoT Edge、AI Edge Server及Cloud Edge Server等），創造了完整的雲端服務，提供出更多元且優質的解決方案。
 
二、「基於5G的開放混和雲服務」是關鍵
在網路部分，我國已經在2020年推出5G，在軌道電信傳輸網路上，傳輸並且善用5G的優勢，研擬出真正好的應用，展現軌道系統的智慧面向，達成降低軌道系統成本及提升運營安全的目標。關鍵是「基於5G的開放混和雲服務」，透過5G網路，有效處理邊緣運算，無縫接軌鐵道局雲（公有雲）及營運公司雲（私有雲），做好軌道系統混和雲的服務。最後，軌道系統經由感測器，蒐集電流、電壓、振動、溫度、影像、音量、…等資訊，傳輸到雲平台展現需要的資訊整合及訊息，做出軌道系統的智慧決策。
 

 
溫馨提醒：Web前端開發需要掌握什麼？
 
Web前端開發很關鍵，因為它是最接近用戶端的，應該從用戶的角度出發，站在用戶的角度思考;前端開發領域涉及多元的技術，同時，要與時俱進。換言之，必須跟上新的技術發展趨勢。所以不論在通訊協定，或者在端設備的整合，都應該考量相容性和整合性。
 
智慧軌道效益可觀，不容小覷
 
智慧軌道的智慧化場域，包括行控中心、軌道、列車及車站，另外，巡檢亦是軌道系統的重要工作;我們善用端、網、雲的整合，能監控應用軟體間資訊流程，易於管理，提升整理網路服務品質。同時，資安必須建置成可信任的場域，端設備須尊重行之多年有實績的介面標準，介面標準的選用是開放的並且兼顧資安，雲平台是共享可擴充的網路且必須是安全的，端設備朝向標準化的作業，政府期望訂定雲平台標準、網路通訊標準以及端通訊標準（包括邊緣伺服器標準，以及端物聯網標準）。
 
綜上所述，智慧軌道系統會朝著智慧安防、智慧營運、智慧能源、智慧乘客服務等方向，提升軌道系統安全、營運效率和乘客服務品質。總體預估在效益上能提升安全80%;IT資源利用率能大於50%;站務人員縮減為80%;車站機房空間節省50%、機櫃空間節省10%;能源使用效率（PUE）小於1.5（國際標準介於1.8～2.1之間），可節省能源30%，預估電費每年節省新台幣1,000萬元。以端、網、雲整合成智慧軌道的效益，非常可觀且不容小覷。
 
結語
 
發展國內產業亦能參與的軌道系統標準，除了考量國際列車通訊網路（TCN，Train Communication Network）標準，還要參考國際工業物聯網標準（Industrial Internet of Things, IIoT），提升軌道產業國產化比例，協助各軌道營運單位逐步落實數位化、智慧化的軌道系統。
 
建置標準雲、網、端的完整系統，從知識管理（Knowledge Management）分享及螺旋式成長的模式，結合產、官、學、研的力量，發展我國軌道系統智慧化產業;讓台灣的高科技軌道系統成為世界的標準，邁向國際舞台，展現我們資通訊科技在軌道智慧化的實力和能力。





【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