智慧的鐵路概述
當前全球范圍內(nèi)鐵路服務(wù)需求的增加，給現(xiàn)有的鐵路運輸能力和基礎(chǔ)設(shè)施帶來前所未有的壓力。然而，日益老化的系統(tǒng)與傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)實踐往往無法解決這些問題。通過積極地采用新技術(shù)和現(xiàn)有技術(shù)來獲取整個鐵路網(wǎng)的信息，并對這些信息進行關(guān)聯(lián)和分析，可以讓鐵路部門變得更加高效靈活，從而建立一個響應(yīng)速度更快、更加靈活的運作環(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，實現(xiàn)智能信息的網(wǎng)絡(luò)化，進而在整個鐵路系統(tǒng)、企業(yè)內(nèi)部以及合作伙伴之間實現(xiàn)信息的互聯(lián)和共享。在這個基礎(chǔ)上，感知和度量可幫助鐵路公司收集新信息，進而更好地監(jiān)控運營，并更加主動地采取措施，而信息整合、復(fù)雜的分析及數(shù)據(jù)建模可將戰(zhàn)略或運營決策與新銳洞察結(jié)合起來，為鐵路系統(tǒng)實現(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營效率并節(jié)約成本。
可感應(yīng)，可度量的智慧鐵路解決方案
預(yù)計到2010年，全球?qū)⑸a(chǎn)300億個射頻標簽，可以在城市中心和運輸網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)跟蹤貨物的位置、業(yè)務(wù)流程狀況、以及公眾的流動情況。在智慧的鐵路系統(tǒng)中，列車停運的機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停運甚至出軌前，就能發(fā)現(xiàn)潛在的問題。車廂可以監(jiān)控自身的狀況。
視頻監(jiān)控解決方案：
“IBM的先進視像識別技術(shù)將可以把從攝像頭所收集到的影像數(shù)據(jù)進行智能分析和篩選，協(xié)助發(fā)現(xiàn)潛在危機，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，攝像頭的數(shù)量以及所獲得的視像數(shù)據(jù)也在呈幾何級數(shù)的增加。在這種情況下，依賴于人工監(jiān)控來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的先進視像識別技術(shù)將可以把從攝像頭所收集到的影像數(shù)據(jù)進行智能分析和篩選，協(xié)助發(fā)現(xiàn)潛在危機，打造更好的安全鐵路。
雖然錄像能夠告訴檢查人員每個時刻發(fā)生的很多信息，但往往一個準確的定格畫面更勝過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)控將可以通過不同的分類方法，從視頻中所出現(xiàn)的各種場景、人物和具體條件進行監(jiān)測，比方說面部識別、虛擬警戒線、背景變化適應(yīng)等，按照監(jiān)控人員所需要知道的畫面并在影像數(shù)據(jù)中自動覺察并分類不同的狀況，方便監(jiān)察人員透過不同的需要去搜索有用的畫面。
試想象這樣一個場景：當我們把這種智能視頻監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用于火車的站臺中，當信息系統(tǒng)通過影像信息發(fā)現(xiàn)有乘客在站臺做出異常的行為時，系統(tǒng)便會自動對這個場景進行甄別并視其為一個潛在的危險并向監(jiān)控中心提供實時的警報; 當監(jiān)察人員通過系統(tǒng)迅速并清晰地看到和發(fā)現(xiàn)事件后，他們可以根據(jù)客觀的情況做出有效和迅速的反應(yīng)和判斷，決定是否對該情況進行干預(yù)，有效地減少危機的發(fā)生。而假如事故不幸發(fā)生，智能影像監(jiān)控技術(shù)同樣能對事故發(fā)生前的信息進行分析，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)防同類型的事故再次發(fā)生。同樣的道理，當這個解決方案被應(yīng)用到鐵路系統(tǒng)的其他部分，如行進的列車和車站的重點看管區(qū)域，智能監(jiān)控技術(shù)將根據(jù)用戶的需要和關(guān)注重點提供快速和準確的判斷，協(xié)助使用者發(fā)現(xiàn)有用的場景，推動實時警告和快速偵查，協(xié)助鐵路系統(tǒng)構(gòu)建一個更加安全和可靠的運營環(huán)境。
此外，智能視頻監(jiān)控還能應(yīng)用于路軌、車站、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入這些鐵路重地，防止?jié)撛谖ｋU的發(fā)生，保障鐵路使用者的安全。
遠程傳感解決方案：
“IBM與客戶共同研發(fā)出基于傳感器技術(shù)的解決方案，支持未來的客貨運系統(tǒng)進行通信和互相感應(yīng)，并實現(xiàn)預(yù)測性維護以及列車調(diào)度的優(yōu)化。”
隨著無所不在的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，企業(yè)開始將傳感器和執(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、及時地對現(xiàn)實事件進行響應(yīng)。若某一應(yīng)用或環(huán)境無法實現(xiàn)有線基礎(chǔ)架構(gòu)或?qū)崿F(xiàn)的成本過高，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)不失為一種易于實現(xiàn)的低成本技術(shù)。作為IBM與客戶共同研發(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將支持未來的客貨運系統(tǒng)間互聯(lián)互通的通信和感應(yīng)，并實現(xiàn)預(yù)測性維護以及列車調(diào)度的優(yōu)化。
由于我國各地的鐵路環(huán)境情況不盡相同，當我們的列車穿行于廣闊的地理區(qū)域中時，很多時候會因為安全的原因，使列車停止運行并接受現(xiàn)場維護。而當火車停運發(fā)生在其他交通工具不易到達的地方時，問題將會變得更加棘手，成本也隨之上升。此外，火車停運也可能會阻塞鐵路網(wǎng)絡(luò)中的重要線路，導(dǎo)致大量火車延時，最終造成收入損失。但是，如果通過定期對車廂進行人工檢查來防止這類事件，費用將變得非常高，并且也無法對一些臨時出現(xiàn)的狀況提供任何幫助。在智慧鐵路的愿景中，IBM將運用先進的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在每節(jié)車廂的關(guān)鍵點處安裝傳感器，持續(xù)監(jiān)控車廂的情況并在火車改組時自動檢測其編組，這些措施可推動制訂一個可行解決方案以檢測，甚至預(yù)測潛在的災(zāi)難性故障，而這種科技的優(yōu)勢在車廂數(shù)目眾多的貨運列車的使用上尤其明顯。試想像通過這樣一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)，我們將實現(xiàn)列車運行狀況的實時監(jiān)控，不但可以更好地優(yōu)化鐵路資源的調(diào)度，更可以提前做出準確的故障預(yù)測，減少事故發(fā)生的可能性。
首先從鐵路資源的角度出發(fā)，列車實時可見性的提高將可以讓鐵路工作人員更好地估算火車的各種運作參數(shù)，并從而推動加快實現(xiàn)很多領(lǐng)域的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，其中包括前瞻性維護、時間優(yōu)化安排和資產(chǎn)利用率。舉個實際的例子，由于貨運列車經(jīng)常會在不同的車站上下貨物，其中牽涉到車廂的卸載或增加，列車的組成也會因此而改變。在智慧鐵路的系統(tǒng)中，我們可以通過WSN清楚了解到一列貨運列車的車廂編組及車廂的順序，并監(jiān)控火車運行參數(shù)(如重量和長度)的變化，并可以根據(jù)這些準確的數(shù)據(jù)去優(yōu)化火車時間安排，降低出現(xiàn)資源閑置(如火車空閑時間)的幾率，從而提高鐵路網(wǎng)絡(luò)容量。要知道火車的時間安排是否優(yōu)化，其中一個標準就是看在保持燃料使用效率不變的情況下網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有火車是否都能以最佳的速度運行。而這種速度的優(yōu)化就意味著縮短火車每趟運行的時間，這樣同一鐵軌就可以供更多火車使用，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在火車的關(guān)鍵組件上部署傳感器和智能裝置，自動檢測出故障并發(fā)出警報，讓火車工程師可以及時采取預(yù)防措施，減輕或完全消除許多引發(fā)鐵路事故的罪魁禍首。以導(dǎo)致火車出軌的常見原因之一——軸承溫度過高為例，由于列車車輪上的軸承密封體有時會裂開或破裂，暴露出滾珠軸承。這樣的話，潤滑脂會風(fēng)干，而軸承也會出現(xiàn)故障。若軸承出現(xiàn)故障，可能會導(dǎo)致車輪停轉(zhuǎn)，甚至導(dǎo)致火車脫軌，所以對軸承狀況的實時檢測是保障鐵路安全運行的重要方面之一。但在目前的技術(shù)條件下，我們只能透過在極少數(shù)的鐵軌旁安裝熱軸承檢測器去測量軸承的溫度，不但無法事先對軸承情況進行預(yù)測，而且僅憑每 45 分鐘一次的現(xiàn)場抽樣很難進行任何趨勢分析。通過WSN的適當運用，軸承上的智能傳感節(jié)點可在以秒為單位的時間內(nèi)靈活調(diào)整采樣率，對可能出現(xiàn)的危險情況進行預(yù)測并報告與身處火車頭內(nèi)的司機，從而做出合適的反映和安排，尤其當軸承溫度過高和實際發(fā)生故障之間可能只差數(shù)十秒到幾分鐘，實時預(yù)測和警報顯得尤為重要，不但有效緩解故障可能帶來的有害影響以及災(zāi)難性事故的發(fā)生，更可以減少列車故障為鐵路運營商帶來的巨大經(jīng)濟損失。
此外，作為一項為鐵路系統(tǒng)安全性護航的重要技術(shù)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還能在貨運運輸系統(tǒng)中為每一節(jié)車廂提供準確的信息，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列車的利用率以及節(jié)省更多不必要的貨運資源浪費。
WSN 作為智慧鐵路愿景下的一項重大技術(shù)突破同樣可以運用到與列車車輪異常情況的檢測以及對列車貨物的實時監(jiān)控等多個領(lǐng)域，而其最終要實現(xiàn)的愿景不但是優(yōu)化鐵路資源的運用以及改善火車的服務(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)和對象現(xiàn)在可以進行相互“交談”，這種互動使業(yè)務(wù)績效更加斐然，同時，也產(chǎn)生了空前規(guī)模的數(shù)據(jù)量，它們在企業(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)，可以精確定位車廂的位置，同時，與聲控系統(tǒng)的交互可提升鐵路運行效率，諸如：根據(jù)天氣變化和儲運消耗，可動態(tài)調(diào)整列車的調(diào)度。
資產(chǎn)管理解決方案：
