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德國推動列車全自動化、智慧化、即時控制

2022-03-24

資料來源:Jochen Apel2021. 5G development will enable ATO. https://www.railjournal.com/in_depth/5g-development-will-enable-ato

德國鐵路公司(Deutsche Bahn AG,DB以下簡稱德鐵)為德國鐵道發展主要推動者,德鐵於2015年以來積極投入智慧鐵道運輸發展,提出德鐵4.0策略,包含六大主軸為智慧旅運、智慧化基礎設施、智慧物流、智慧維修、智慧網路與智慧管理,期盼德鐵可在未來成為全球智慧鐵道領頭羊。

德鐵於2020年開始推動數位鐵路(即德鐵數位鐵路計畫Digital S-Bahn Hamburg Project),該計畫以基礎設施全面現代化和數位化為基礎,並藉由創新科技加速德國列車自動駕駛發展,期望可將其推展至全球鐵路系統。隨著歐洲列車控制系統的推出,德鐵預計於2035年完成更新列車控制與安全技術,包含數位聯鎖系統、整合控制與作業系統。

財團法人台灣經濟研究院研究一所\陳婕莉 副組長

壹、數位鐵路應用服務

德鐵數位鐵路計畫主要研發與驗證ETCS及自動列車運行系統(Automatic Train Operation,以下簡稱ATO)相關技術,目前數位鐵路計畫已邁入第二階段,預計開發列車全自動化、智慧化、即時控制相關應用,以及搭配感測器等技術,達到識別列車周圍環境與實現精準定位功能。德鐵表示「數位化、自動化與人工智慧」為提高鐵路網絡運行和效率最佳化的關鍵要素,本文綜整數位鐵路計畫重點應用服務如下:

n 旅客服務智慧化:為旅客提供免費無線網路、列車動態資訊、網路購票入口網與旅行資訊、路線即時資訊。

n 列車運轉即時回報系統:透過即時資訊平台,即時回報列車異常情形,使司機員調度後續乘務作業,並同時回報維修人員,以利安排維修工作。
n 智慧鐵道機車:設計列車元件具主動且即時回傳運作資訊之功能,並可於機車電腦進行監控。
n 鐵道設施診斷與分析平台(DIANA):監視轉轍器之電流、震動、濕度、溫度,透過資料蒐集分析進行資料判讀處理,達到預先判斷異常訊息之效果,使人員可進行預防性維修。
n 智慧排程系統:鑒於路線資源有限,跨區域供需市場情況不同,導致列車排程較為複雜,德鐵現行採用列車與路線分離策略。未來德鐵將透過智慧化與數位化等創新科技,致力於精進短中長期的列車排程技術。
n 安全風險控管智慧化:透過智慧化科技、無人載具與感測器,自動執行平交道異物偵測、無人載具監測等作業。以平交道異物偵測為例,透過感測器偵測平交道內異物入侵,並發出告警通知,達到電子圍籬效果,或是透過無人載具監測系統,巡檢鐵道沿線邊坡、鐵道車站、橋樑,或協助鐵路新路線3D建模等,提升鐵道安全風險控管效率。

貳、德國完全無人駕駛列車

德鐵為提升跨國列車作業效率,同時提高鐵道基礎設施承載率與列車準點率,以及提供乘客良好服務體驗。2021年10月德鐵與西門子公司共同合作,於德國漢堡市正式啟動4輛S-Bahn完全無人自動駕駛列車測試,並結合5G資通訊技術,快速傳輸列車控制資訊。該計畫藉由5G未來鐵道行動通訊系統(Future Railway Mobile Communication System,以下簡稱FRMCS),支援道旁設備與部分或全自動列車間的巨量資料高速率傳輸。


德鐵完全無人自動駕駛列車係透過ATO,讀取鐵路交通管理系統(Rail Traffic Management)訊息,控制列車牽引系統及剎車系統,讓列車可自動啟動、加速、滑行、剎車及停止。而ETCS控制中心可判讀車載電腦資訊,監視列車即時狀態、感測器訊息與列車位置,進而發布列車行駛指令。S-Bahn完全無人自動駕駛列車已於2021年12月開始提供定期載客服務,德鐵預計複製漢堡S-Bahn數位鐵路計畫的成功經驗,將無人自動駕駛列車技術推展至德國區域內與幹線等鐵路系統。
 

完全無人自動駕駛列車圖示

上圖為完全無人自動駕駛列車

參、參考資料

[1]     Jochen Apel(2021). 5G development will enable ATO.

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