物联网使轨道交通迈向智能化

  论及偌大的智慧城市架构,除了涵盖政府、警政、防救灾、电力与水资源管理……等攸关人民生命财产安全的题材外,最能令民众有感的项目,无疑是智慧型大众运输系统。

  综观 ITS项下的七大分类,包含先进交通管理系统(Advanced Traffic Management Systems;ATMS)、先进出行者信息系统(Advanced Traveler Information Systems;ATIS)、先进车辆控制及安全系统(Advanced Vehicle Control and Safety Systems;AVCSS)、商用车辆营运系统(Commercial Vehicle Operations;CVO)、先进公共运输系统(Advanced Public Transportation Systems;APTS),先进乡区运输系统(Advanced Rural Transportation Systems;ARTS),乃至于自动公路系统(Automatic Highway Systems;AHS),其中最亟待突破的重要一环,显然就是APTS。

  轨道交通运输历史已逾200年,相关监控系统的发展历程甚为久远;如今老旧且封闭的系统架构,开始因物联网等新科技加入而产生变化,旨在打造高度安全、便捷与舒适的列车服务。

  为何如此?长久以来,由于公共运输转乘的不便与欠缺效率,使不少民众对公共交通工具望而却步,宁可选用自主性高且无需转乘的私人运具,究其主因,乃在于扣除部分工作、上学等日常性通勤旅次外,多数公共运输旅次,皆需仰靠至少两种公共运具始可完成,在此前提下,各种公共运具不再是各自独立的系统。

  考量及此,政府机关遂于多年前推动研究计画,顺势把原以公路运输为主的国家级ITS/APTS系统架构,扩展到了海空运及轨道运输系统;连带也使得发展历程至为久远(逾200年)的轨道交通运输产业,开始为业界关注,认为相关列车行控系统架构已显封闭,不利于智慧控制需求,实应尽速思索如何促使其走向现代化。

  一个让人看来怵目惊心的真实案例,凸显轨道交通运输亟需融入新科技应用的迫切性。2013年期间,一辆行驶在南回铁路的自强号列车,途中遭遇突如其来的土石流撞击,造成部分车厢为之分离,险些酿成巨大灾厄,使得维系列车安全的行车监控系统,因而成为瞩目焦点。

  百年轨道系统 因新科技注入而产生智慧

  因应诸如前述案例,新科技可以帮上什麽忙?业者剖析,现有的行车监控系统的核心元件,可称之为ATC(Automatic Train Control System),它主要是由列车自动防护(ATP)、列车自动驾驶(ATO)、列车自动监督(ATS)等子系统联袂组成。其中的ATS,系利用电脑设备执行自动控制,控制范围除了包括列车发车、自动路径乃至预定排班等主要项目,也负责侦测车厢内例如供电不稳、消防失灵等异场☆态。

  至于ATO,负责辅助驾驶正确执行开车、停车、开关车门等操作程序。另在ATP部分,则是挽救灾难事故的关键所在,ATP子系统主要是透过其与道旁(Wayside)间的通讯,进而与道旁ATP设备串联运作,一旦经由速度感应、超速侦测、列车间距侦测等手段察觉潜在危险讯号,就会适时启动电子连锁(Interlocking)的处置机制。

  针对ATP、ATO及ATS等既存系统,业者认为可供搭配运用,提高其运作效率的新科技项目着实不少。第一个颇为适用的技术为RFID,其一方面可用于平交道,藉以侦测即将前来的列车,然後将讯息传送到控制箱,进而自动执行灯号切换,以期保障用路人安全;另一方面则可运用在列车与轨道之间的通讯,其具体做法,系将Tag埋设于轨道,以便与列车下方的Reader交互运作,藉以读取精准位置座标,有助于行控中心正确掌握列车到站或离站时间。

  第二项适用技术为GPS,其用途与RFID相似,同样有助于列车定位追踪。尽管有人认为,GPS是一项有欠精准的技术,只因平均误差值高达5米,可能妨碍轨道交通运输业主定位问题点,但也并非全无解决之道,只要搭配运用差分定位或陀螺仪修正等系统,即不难将误差值折半为2.5米,对于判读列车的大致位置,依然可发挥一定助益。

  接着可用的技术工具为CCTV/IP摄影机(Camera),其可架设于平交道,随时侦测有无人员擅闯栅栏,另外也架设于列车内部环境,藉以监测驾驶状态或车厢内状况。