資料來源:JÉSHOOTS(2017). Creative Commons Zero.
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隨著資通科技與第五代行動通訊技術(5th generation wireless systems,以下簡稱5G)發展,綜觀國內外智慧鐵道應用服務趨勢,國內外鐵道營運機構藉由數位化轉型,以強化旅客體驗,提升營運效率,同時兼顧鐵道安全。本文透過前期盤點國內外5G智慧鐵道應用服務發展現況與趨勢及訪談,依據(1)營運維修、(2)安全風險、(3)旅運服務等三大類別,探討我國鐵道場域之潛在5G應用服務項目,以提供我國相關場域單位、技術提供者規劃參考,相關潛在應用服務與服務情境說明如下:
財團法人台灣經濟研究院研究一所\陳婕莉 副組長
在營運維修方面,藉由列車控制與資訊低延遲資訊傳輸,結合5G、大數據及人工智慧(Artificial Intelligence,以下簡稱AI)等科技,推動列車運行資訊整合與決策平台,相關應用服務及情境說明如下:
一、列車資訊即時傳輸與監控:隨著列車速度逐漸提升與車種多樣化,駕駛員更難以立即判斷列車或周邊情形進而下達指令,可透過即時雙向傳輸運行列車資訊(如機電系統、車軸軸溫、集電弓影像等)至行控中心或其他列車,監控與預測分析車輛與周邊情況(緊急、異常狀態等),即早掌握列車行車動態,輔助行控中心與駕駛員可判斷情勢進而即時下達指令,確保列車設施及人員之安全性。
二、鐵道設施狀態檢測與分析:為改善以往人工巡檢之工作效率與成本問題,可透過同步即時檢測鐵道設施(如軌道、電車線、車輛)異常狀態或生命週期態勢分析,並搭配5G網路高速穩定性精準定位技術,確認鐵道設施異常狀態位置(鋼軌扣件損壞等),以進行例行性或預測性自動檢修,有效降低設施或系統失效風險。
三、即時車輛故障排除:以往列車故障當下僅靠駕駛員一己之力做初步故障排除,期望即時高畫質影像回傳進行即時遠端監控與故障排除,並輔助司機員、維修人員遠端故障診斷與維修,縮短車輛故障排除與修復時間。
在安全風險方面,藉由增加鐵路系統重要安全設備5G聯網功能,減少人工巡檢作業,確保鐵路運輸安全,相關應用服務及情境說明如下:
一、鐵道即時異物偵測:國內鐵道場域仍部分仰賴人工判別CCTV影像之鐵道周邊環境或列車情形,且採單向光纖傳輸資料,未來可結合高畫質影像即時辨識與分析技術,低延遲偵測邊坡、軌道、橋梁隧道、車站站體是否人員或異物入侵,並發布安全關鍵資訊告警,同步輔助行控中心與駕駛員判斷情勢進而下達指令,以即時因應鐵道周邊安全性問題。
二、平交道車聯網:因輕軌於平面段路口與一般車輛共用路權,藉由新興通訊科技串聯用路人、列車與平交道設施資訊傳輸,結合AI高畫質影像辨識技術與CV2X,預測人車物行駛軌跡,提前發出告警與完成即時決策,確保平交道安全。
三、無人載具巡檢:人口高齡化與少子化,導致勞動人口及資深列車工程人員短缺,運用5G結合無人載具等技術(如人機協作、多設備遠端群控),導入智慧巡檢之服務應用模式,藉由高畫質影像分析及數據資料,輔助鐵道巡檢作業。
在旅運服務方面,旨在強化鐵道周邊公共運輸及旅運資源整合及串聯,提供完善旅運服務,相關應用服務及情境說明如下:
一、交通行動服務(Mobility as a Service,MaaS):打造以5G為基礎之交通行動服務,藉由即時AI與大數據分析旅客資料或行為,提供以鐵道為主體之多元服務(如票劵預定與支付、虛實整合交通導航服務、交通動態分析與行程建議等),整合鐵道周邊公共運輸及旅運資源。
二、旅客諮詢智慧化:蒐集旅客常見問題,結合AI語音/語意辨識與訓練,建構AI語音辨識模型,提供移動式諮詢服務,提升營運機構服務品質。
[1] 5G VICTORI(2020). 5G VICTORI Use case and requirements definition and reference architecture for vertical services.
[2] 5G VICTORI(2020). UC #1.3: Rail Critical Services. https://www.5g-victori-project.eu/about-5g-victori/use-cases/uc-1-3/
[3] Green Car Congress(2021). DB and Siemens present autonomous train; ATO over ETCS.
[4] Jochen Apel(2021).5G development will enable ATO.
[5] JR東日本(2021),“JR東日本とJR西日本のアプリが連携、リアルタイム経路検索に対応",
[6] 交通部(2021),109年度交通年鑑。
[7] 交通部(2021),2021交通科技產業政策白皮書。
[8] 交通部運輸研究所(2021),軌道扣件巡檢系統建置。
[9] 交通部鐵道局(2021),推動 5G 提升智慧交通服務效能與安全計畫。
[10] 交通部鐵道局(2020),智慧鐵道發展架構及策略研訂。
[11] 國土交通省鐵道局(2021),地方鉄道向け無線式列車制御システムの 開発の概要。
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