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運用新一代通訊技術 啟動智慧軌道交通大局

中華軌道車輛工業發展協會監事長林榮慶表示,近期台灣許多城市將建置輕軌列車,智慧列車的控制系統重要性將與日俱增。

林稼弘﹧台北

回顧以往,軌道列車行控奠基於各個獨立控制系統;展望未來,軌道產業自動化、智慧化趨勢已成必然,以營造更高安全性、便利性、舒適性,加速列車控制系統必須走向IP化,故對於新一代列車網路通訊技術與自動化系統需求甚殷。

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Moxa列車乘客導向服務與列車監控系統,整合展示包含Passenger Wi-Fi、旅客到站系統、多媒體資訊系統、TCMS系統等多種不同設備。

Moxa軌道虛擬情境展示,包含車載、軌旁、車站與行控中心(OCC)等三大區域,呈現完整軌道通訊網路設計概念。

軌道運輸產業發展歷程久遠,許多系統架構難免陳舊,彼此資訊無法互聯,也因此無法整合串接各種數據資料,進一步分析出更有價值的資訊。

軌道運輸原本無緊追新技術之迫切性,但隨著都會化發展、民眾對運輸服務品質要求提升,將導致軌道交通運量攀升、安全監控需求高漲,業主亦需致力提高旅客搭乘舒適度,迫使列車必須走向IP網路化,以便將影像、聲音、資料、控制指令等重要資訊,透過網通技術傳遞至行控中心執行智慧控制,顯見系統升級勢不可免,對於軌道營運商可謂嚴厲考驗。

投入軌道通訊技術發展已久的四零四科技(Moxa),遂以「新一代軌道通訊技術的發展與應用」為題舉辦智慧交通論壇,希冀透過最新趨勢概念介紹、國外案例分享,以現場動態展示車載、軌旁、車站與行控中心等不同應用場景,盼能激發軌道營運商之創新思維,加速催生新應用服務。

Moxa亞太事業處總經理高能偉表示,物聯網實現智慧城市,驅使箇中所有關鍵基礎設施邁向智能化,軌道運輸也不例外,影響所及,其系統開始需要具備強大兼容性且安全可靠,列車需要可追蹤與控制,而通訊佈建也不應受到現有建設限制。

CBTC與IEC-61375俱為關鍵議題

軌道營運商需投入建置新一代列車網路通訊與自動化系統,正式面對CBTC(Communication-based Train Control)、及IEC-61375列車通訊網路標準等關鍵議題。Moxa迄今於全球參與百餘件智慧軌道交通建置案,對於CBTC、信號控制系統、列車自動監控系統(ATS)、列車資訊及多媒體系統、車站與行控中心無線通訊、道岔控制系統、列車CCTV監控系統,均富含實作歷練,亟欲藉由論壇分享箇中經驗。

中華軌道車輛工業發展協會監事長林榮慶指出,今後台灣不少城市將啟用輕軌運輸,外加既有的台鐵、高鐵與捷運,顯見智慧列車控制需求必定高漲,故該協會高度重視此議題,並致力訂定相關規範。

IBM智慧城市解決方案顧問經理侯克偉,分享軌道交通發展新思路,指出近年隨著雲端、大數據技術興起,使該行業逐漸擺脫傳統例行性或手冊式維修型態,轉而藉助IoT感測器部署、資料分析模型建立,藉此產生洞察力,強化資產管理與預測性維護效能,例如預知列車車頭或軌道磨損狀況,及早展開維修保養,連帶使業主最關注的成本、安全等兩大目標獲得有效實踐。

台北市捷運工程局機電系統設計處處長劉秋樑,分享現代化CBTC系統規劃設計實務。他強調CBTC的誕生,意謂軌道運輸環境無需仰賴軌道電路,可脫離既有輪軌型式包袱,惟列車需要可追蹤與控制,亦需以間距概念保證行車安全,而系統必須容錯、但務必顧及安全。

實施CBTC過程中,劉秋樑認為應審慎關注幾個要項,包括:需有效控制與克服無線傳輸先天不穩定性;針對區域控制系統配置數量或位置,需有能力衡量利弊得失;必須構築穩健DCS系統作為通訊骨幹;需謹慎切割供電系統;系統規劃時,應慎思哪些系統適合整併至同一通道,哪些系統適合部署於獨立通道。

為確保軌道服務品質  IRIS已獲舉世高度重視

Moxa軌道解決方案架構師陳友士指出,軌道行業需同時兼顧營運效率與安全性,不論如何提升行車速度、縮短車距以增進調度彈性,皆須以安全為前提,而CBTC正是足以讓天平兩端趨向平衡的可行技術,運作邏輯簡單有效,行控中心根據動態資訊計算最佳車速並控制車距,若遇通訊系統失靈,將啟用自動防撞、自動加減速等機制避免危機;至於成功打造CBTC的關鍵,無非就是無線通訊技術,及可防範單點失效的DCS網路架構。

來自Moxa歐洲區的業務發展經理Thomas Heuwinkel、日本i-TEC HANKYU HANSHIN的松本康宏,及Moxa中國區交通行業客戶經理楊淑勳,分別基於歐、日、大陸等不同角度,闡述智慧軌道交通發展之道。

Thomas Heuwinkel指出,IEC-61375標準已確立列車通訊網路(TCN)設計趨勢,而歐洲軌道營運商也據以建構乘客多媒體資訊系統,發揮娛樂平台、個人化資訊分享、電子商務服務、個人化廣告放送及客流分析等功效,進而創造收益。松本康宏分享日本列車透過車載Wi-Fi系統,一來提供乘客進行個人連網應用,二來利於業主提供景點資訊分享服務,吸引國外觀光客搭乘。

楊淑勳指出,大陸軌道許多列車網路通訊與自動化系統專案需求也因應而生,例如透過乙太交換器、車載交換器協助建置TCMS(Train Control & Management System),利用戶外型AP協助建立停車場故障無線下載系統,或藉由一站式整合車載交換器、車載AP、串口聯網設備,協助建構自動收費系統(AFC)。

Moxa軌道解決方案架構師陳友士強調,軌道控制系統使用年限動輒逾30年,涉及繁多人員與零件,更與安全高度相關,所以管理複雜性極高,需施以嚴格品質控制,國際鐵路產業標準(IRIS)因而應運而生,規範重點包括項目管理、生命週期成本管理、消失物料﹧商源管理、FA首件檢查、組態管理、產品管理,且適用範圍不僅止於產品設計與製造,就連專案前期Engagement階段(旨在釐清專案需求、評估專案可行性與風險)、後期維護服務,皆制定嚴格的品質要求,期使專案風險最小化,並協助業主在建置與維運成本之間求取最佳平衡,而Moxa目前已是通過IRIS認證之製造商。

完整解決方案  貫穿車載、軌旁及OCC場景

Moxa亞太區事業處台灣業務部課長劉孟迪表示,藉由國外案例,可見全球軌道業者設計系統的初衷,已不限於營建安全,進一步更以滿足乘客需求作為最大考量,紛紛著手推動系統升級,使各系統不同資訊趨於整合進而推動智能化,更著眼於系統長期穩健發展,積極導入IRIS框架,為服務品質把關,值得台灣軌道業者借鏡。

此次論壇的另一大亮點,便是現場虛擬情境展示。對Moxa亞太區事業處應用工程課課長徐則平指出,其展示分為車載、軌旁、車站與行控中心(OCC)等三大區域,呈現完整軌道通訊網路設計概念。

車載方面,運用乙太網路的互通性與可擴充性,整合展示包含Passenger Wi-Fi、旅客到站系統、多媒體資訊系統、TCMS系統等多種不同設備通訊介面,同時藉由高頻寬的傳輸,讓列車長能隨時監控列車CCTV系統,同時也透過車對地無線通訊,將列車內資訊與影像資料傳送至軌旁,再經由車站與OCC的通訊骨幹加以收容。

綜觀前述場景,車載通訊網路設計最為複雜,例如列車對地通訊,即須縮短因切換AP而導致的訊號中斷間距,為此Moxa提供獨特Turbo Roaming技術,將此間隔壓低至50毫秒內,確保車對地通訊不間斷;進一步Moxa也研發出FLI技術,使得交換器、Wi-Fi或CCTV等設備一經開機,即自動向設定檔自動配置伺服器取得該角色所需設定暨IP位址,不需人力介入,可使維護負擔降至最低。

至於軌旁至OCC之間的連結,Moxa提供Turbo Chain技術,使業者無需更動既有網路設定,便可輕易進行網路延伸。在OCC場域,Moxa提供MXview網路管理軟體,使管理者能綜覽車載、軌旁及通訊骨幹上所有設備資訊,並藉助CCTV即時監控系統,集中監看車載、軌旁與車站等所有監視畫面,以便於因應特殊狀況,調派適當人力緊急處理。

跳脫傳統獨立封閉式系統框架,驅動軌道運輸走向智慧化,IP化提供豐富的可能性,但最大挑戰在於能有效整合影像、聲音、資料、控制指令等列車行控資訊,再結合運算技術,藉以強化列車控制、管理及營運效能,乃至進一步發展乘客多媒體資訊、AFC系統或數位電子看板系統等創新應用,滿足旅客舒適度需求,創造更大效益,進而逐步實踐更安全、更舒適、更便利的軌道交通運輸品質與服務。

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