智慧的鐵路概述
當(dāng)前全球范圍內(nèi)鐵路服務(wù)需求的增加，給現(xiàn)有的鐵路運(yùn)輸能力和基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)前所未有的壓力。然而，日益老化的系統(tǒng)與傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)實(shí)踐往往無(wú)法解決這些問(wèn)題。通過(guò)積極地采用新技術(shù)和現(xiàn)有技術(shù)來(lái)獲取整個(gè)鐵路網(wǎng)的信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)和分析，可以讓鐵路部門(mén)變得更加高效靈活，從而建立一個(gè)響應(yīng)速度更快、更加靈活的運(yùn)作環(huán)境。而IBM提出構(gòu)建智慧的鐵路愿景，就是要利用其更透徹的感知和度量、更全面的互聯(lián)互通和更深入的智能化三大特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)智能信息的網(wǎng)絡(luò)化，進(jìn)而在整個(gè)鐵路系統(tǒng)、企業(yè)內(nèi)部以及合作伙伴之間實(shí)現(xiàn)信息的互聯(lián)和共享。在這個(gè)基礎(chǔ)上，感知和度量可幫助鐵路公司收集新信息，進(jìn)而更好地監(jiān)控運(yùn)營(yíng)，并更加主動(dòng)地采取措施，而信息整合、復(fù)雜的分析及數(shù)據(jù)建模可將戰(zhàn)略或運(yùn)營(yíng)決策與新銳洞察結(jié)合起來(lái)，為鐵路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提高服務(wù)質(zhì)量、提高服務(wù)安全性、提高服務(wù)可靠性以及提高鐵路運(yùn)營(yíng)效率并節(jié)約成本。
可感應(yīng)，可度量的智慧鐵路解決方案
預(yù)計(jì)到2010年，全球?qū)⑸a(chǎn)300億個(gè)射頻標(biāo)簽，可以在城市中心和運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)跟蹤貨物的位置、業(yè)務(wù)流程狀況、以及公眾的流動(dòng)情況。在智慧的鐵路系統(tǒng)中，列車(chē)停運(yùn)的機(jī)率由于自診斷子系統(tǒng)的存在而大大降低。智能的傳感器在列車(chē)停運(yùn)甚至出軌前，就能發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題。車(chē)廂可以監(jiān)控自身的狀況。
視頻監(jiān)控解決方案：
“IBM的先進(jìn)視像識(shí)別技術(shù)將可以把從攝像頭所收集到的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和篩選，協(xié)助發(fā)現(xiàn)潛在危機(jī)，打造更好的安全鐵路。”
在目前的鐵路系統(tǒng)中，我們可以看到數(shù)字影像監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。但隨著影像監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的不斷增長(zhǎng)，攝像頭的數(shù)量以及所獲得的視像數(shù)據(jù)也在呈幾何級(jí)數(shù)的增加。在這種情況下，依賴(lài)于人工監(jiān)控來(lái)處理海量的視像信息將面臨著巨大的人力資源壓力，再多的肉眼也難以跟上數(shù)量驚人的影像。于是，智慧鐵路提供了一種更智慧的方法去協(xié)助人工監(jiān)控。IBM的先進(jìn)視像識(shí)別技術(shù)將可以把從攝像頭所收集到的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和篩選，協(xié)助發(fā)現(xiàn)潛在危機(jī)，打造更好的安全鐵路。
雖然錄像能夠告訴檢查人員每個(gè)時(shí)刻發(fā)生的很多信息，但往往一個(gè)準(zhǔn)確的定格畫(huà)面更勝過(guò)上百分鐘的冗余信息。在IBM智慧鐵路的解決方案下，智能視頻監(jiān)控將可以通過(guò)不同的分類(lèi)方法，從視頻中所出現(xiàn)的各種場(chǎng)景、人物和具體條件進(jìn)行監(jiān)測(cè)，比方說(shuō)面部識(shí)別、虛擬警戒線(xiàn)、背景變化適應(yīng)等，按照監(jiān)控人員所需要知道的畫(huà)面并在影像數(shù)據(jù)中自動(dòng)覺(jué)察并分類(lèi)不同的狀況，方便監(jiān)察人員透過(guò)不同的需要去搜索有用的畫(huà)面。
試想象這樣一個(gè)場(chǎng)景：當(dāng)我們把這種智能視頻監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用于火車(chē)的站臺(tái)中，當(dāng)信息系統(tǒng)通過(guò)影像信息發(fā)現(xiàn)有乘客在站臺(tái)做出異常的行為時(shí)，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)對(duì)這個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行甄別并視其為一個(gè)潛在的危險(xiǎn)并向監(jiān)控中心提供實(shí)時(shí)的警報(bào); 當(dāng)監(jiān)察人員通過(guò)系統(tǒng)迅速并清晰地看到和發(fā)現(xiàn)事件后，他們可以根據(jù)客觀(guān)的情況做出有效和迅速的反應(yīng)和判斷，決定是否對(duì)該情況進(jìn)行干預(yù)，有效地減少危機(jī)的發(fā)生。而假如事故不幸發(fā)生，智能影像監(jiān)控技術(shù)同樣能對(duì)事故發(fā)生前的信息進(jìn)行分析，協(xié)助調(diào)查事故的工作人員提供有效的信息和證據(jù)，預(yù)防同類(lèi)型的事故再次發(fā)生。同樣的道理，當(dāng)這個(gè)解決方案被應(yīng)用到鐵路系統(tǒng)的其他部分，如行進(jìn)的列車(chē)和車(chē)站的重點(diǎn)看管區(qū)域，智能監(jiān)控技術(shù)將根據(jù)用戶(hù)的需要和關(guān)注重點(diǎn)提供快速和準(zhǔn)確的判斷，協(xié)助使用者發(fā)現(xiàn)有用的場(chǎng)景，推動(dòng)實(shí)時(shí)警告和快速偵查，協(xié)助鐵路系統(tǒng)構(gòu)建一個(gè)更加安全和可靠的運(yùn)營(yíng)環(huán)境。
此外，智能視頻監(jiān)控還能應(yīng)用于路軌、車(chē)站、隧道等鐵路系統(tǒng)的敏感地帶，有效防止任何可疑的人和事物在不知情的情況下進(jìn)入這些鐵路重地，防止?jié)撛谖ｋU(xiǎn)的發(fā)生，保障鐵路使用者的安全。
遠(yuǎn)程傳感解決方案：
“IBM與客戶(hù)共同研發(fā)出基于傳感器技術(shù)的解決方案，支持未來(lái)的客貨運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行通信和互相感應(yīng)，并實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)以及列車(chē)調(diào)度的優(yōu)化。”
隨著無(wú)所不在的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，企業(yè)開(kāi)始將傳感器和執(zhí)行器納入其 IT 基礎(chǔ)架構(gòu)，以便能夠持續(xù)收集環(huán)境信息并主動(dòng)、及時(shí)地對(duì)現(xiàn)實(shí)事件進(jìn)行響應(yīng)。若某一應(yīng)用或環(huán)境無(wú)法實(shí)現(xiàn)有線(xiàn)基礎(chǔ)架構(gòu)或?qū)崿F(xiàn)的成本過(guò)高，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)不失為一種易于實(shí)現(xiàn)的低成本技術(shù)。作為IBM與客戶(hù)共同研發(fā)出的一種基于傳感器技術(shù)的解決方案，植根于智慧鐵路愿景的WSN將支持未來(lái)的客貨運(yùn)系統(tǒng)間互聯(lián)互通的通信和感應(yīng)，并實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)以及列車(chē)調(diào)度的優(yōu)化。
由于我國(guó)各地的鐵路環(huán)境情況不盡相同，當(dāng)我們的列車(chē)穿行于廣闊的地理區(qū)域中時(shí)，很多時(shí)候會(huì)因?yàn)榘踩脑?，使列?chē)停止運(yùn)行并接受現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)。而當(dāng)火車(chē)停運(yùn)發(fā)生在其他交通工具不易到達(dá)的地方時(shí)，問(wèn)題將會(huì)變得更加棘手，成本也隨之上升。此外，火車(chē)停運(yùn)也可能會(huì)阻塞鐵路網(wǎng)絡(luò)中的重要線(xiàn)路，導(dǎo)致大量火車(chē)延時(shí)，最終造成收入損失。但是，如果通過(guò)定期對(duì)車(chē)廂進(jìn)行人工檢查來(lái)防止這類(lèi)事件，費(fèi)用將變得非常高，并且也無(wú)法對(duì)一些臨時(shí)出現(xiàn)的狀況提供任何幫助。在智慧鐵路的愿景中，IBM將運(yùn)用先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在每節(jié)車(chē)廂的關(guān)鍵點(diǎn)處安裝傳感器，持續(xù)監(jiān)控車(chē)廂的情況并在火車(chē)改組時(shí)自動(dòng)檢測(cè)其編組，這些措施可推動(dòng)制訂一個(gè)可行解決方案以檢測(cè)，甚至預(yù)測(cè)潛在的災(zāi)難性故障，而這種科技的優(yōu)勢(shì)在車(chē)廂數(shù)目眾多的貨運(yùn)列車(chē)的使用上尤其明顯。試想像通過(guò)這樣一個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)，我們將實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，不但可以更好地優(yōu)化鐵路資源的調(diào)度，更可以提前做出準(zhǔn)確的故障預(yù)測(cè)，減少事故發(fā)生的可能性。
首先從鐵路資源的角度出發(fā)，列車(chē)實(shí)時(shí)可見(jiàn)性的提高將可以讓鐵路工作人員更好地估算火車(chē)的各種運(yùn)作參數(shù)，并從而推動(dòng)加快實(shí)現(xiàn)很多領(lǐng)域的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，其中包括前瞻性維護(hù)、時(shí)間優(yōu)化安排和資產(chǎn)利用率。舉個(gè)實(shí)際的例子，由于貨運(yùn)列車(chē)經(jīng)常會(huì)在不同的車(chē)站上下貨物，其中牽涉到車(chē)廂的卸載或增加，列車(chē)的組成也會(huì)因此而改變。在智慧鐵路的系統(tǒng)中，我們可以通過(guò)WSN清楚了解到一列貨運(yùn)列車(chē)的車(chē)廂編組及車(chē)廂的順序，并監(jiān)控火車(chē)運(yùn)行參數(shù)(如重量和長(zhǎng)度)的變化，并可以根據(jù)這些準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)去優(yōu)化火車(chē)時(shí)間安排，降低出現(xiàn)資源閑置(如火車(chē)空閑時(shí)間)的幾率，從而提高鐵路網(wǎng)絡(luò)容量。要知道火車(chē)的時(shí)間安排是否優(yōu)化，其中一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是看在保持燃料使用效率不變的情況下網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有火車(chē)是否都能以最佳的速度運(yùn)行。而這種速度的優(yōu)化就意味著縮短火車(chē)每趟運(yùn)行的時(shí)間，這樣同一鐵軌就可以供更多火車(chē)使用，資源將被最大化的利用，鐵路成本也得以大大減低。
此外，智慧的鐵路也可以通過(guò)在火車(chē)的關(guān)鍵組件上部署傳感器和智能裝置，自動(dòng)檢測(cè)出故障并發(fā)出警報(bào)，讓火車(chē)工程師可以及時(shí)采取預(yù)防措施，減輕或完全消除許多引發(fā)鐵路事故的罪魁禍?zhǔn)?。以?dǎo)致火車(chē)出軌的常見(jiàn)原因之一——軸承溫度過(guò)高為例，由于列車(chē)車(chē)輪上的軸承密封體有時(shí)會(huì)裂開(kāi)或破裂，暴露出滾珠軸承。這樣的話(huà)，潤(rùn)滑脂會(huì)風(fēng)干，而軸承也會(huì)出現(xiàn)故障。若軸承出現(xiàn)故障，可能會(huì)導(dǎo)致車(chē)輪停轉(zhuǎn)，甚至導(dǎo)致火車(chē)脫軌，所以對(duì)軸承狀況的實(shí)時(shí)檢測(cè)是保障鐵路安全運(yùn)行的重要方面之一。但在目前的技術(shù)條件下，我們只能透過(guò)在極少數(shù)的鐵軌旁安裝熱軸承檢測(cè)器去測(cè)量軸承的溫度，不但無(wú)法事先對(duì)軸承情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，而且僅憑每 45 分鐘一次的現(xiàn)場(chǎng)抽樣很難進(jìn)行任何趨勢(shì)分析。通過(guò)WSN的適當(dāng)運(yùn)用，軸承上的智能傳感節(jié)點(diǎn)可在以秒為單位的時(shí)間內(nèi)靈活調(diào)整采樣率，對(duì)可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)情況進(jìn)行預(yù)測(cè)并報(bào)告與身處火車(chē)頭內(nèi)的司機(jī)，從而做出合適的反映和安排，尤其當(dāng)軸承溫度過(guò)高和實(shí)際發(fā)生故障之間可能只差數(shù)十秒到幾分鐘，實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)和警報(bào)顯得尤為重要，不但有效緩解故障可能帶來(lái)的有害影響以及災(zāi)難性事故的發(fā)生，更可以減少列車(chē)故障為鐵路運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)損失。
此外，作為一項(xiàng)為鐵路系統(tǒng)安全性護(hù)航的重要技術(shù)，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)還能在貨運(yùn)運(yùn)輸系統(tǒng)中為每一節(jié)車(chē)廂提供準(zhǔn)確的信息，包括上下貨途中可能出現(xiàn)的增加或減少，以及查看軌道旁的閑置貨柜，成就更好地處理貨運(yùn)列車(chē)的利用率以及節(jié)省更多不必要的貨運(yùn)資源浪費(fèi)。
WSN 作為智慧鐵路愿景下的一項(xiàng)重大技術(shù)突破同樣可以運(yùn)用到與列車(chē)車(chē)輪異常情況的檢測(cè)以及對(duì)列車(chē)貨物的實(shí)時(shí)監(jiān)控等多個(gè)領(lǐng)域，而其最終要實(shí)現(xiàn)的愿景不但是優(yōu)化鐵路資源的運(yùn)用以及改善火車(chē)的服務(wù)條件，更重要的是保障人們的生命安全和環(huán)境安全，讓每位乘客都可以安心乘坐。
互聯(lián)互通的智慧鐵路解決方案
系統(tǒng)和對(duì)象現(xiàn)在可以進(jìn)行相互“交談”，這種互動(dòng)使業(yè)務(wù)績(jī)效更加斐然，同時(shí)，也產(chǎn)生了空前規(guī)模的數(shù)據(jù)量，它們?cè)谄髽I(yè)內(nèi)部以及生態(tài)系統(tǒng)之間交流分享，企業(yè)間協(xié)作從而成為可能。在智慧的鐵路系統(tǒng)中，利用互聯(lián)互通的數(shù)據(jù)，可以精確定位車(chē)廂的位置，同時(shí)，與聲控系統(tǒng)的交互可提升鐵路運(yùn)行效率，諸如：根據(jù)天氣變化和儲(chǔ)運(yùn)消耗，可動(dòng)態(tài)調(diào)整列車(chē)的調(diào)度。
資產(chǎn)管理解決方案：
