本文來自千家網(wǎng)，作者：Julia Mitchell。
為了梳理智能鐵路的視角，PSA的Julia Mitchell從鐵路信號(hào)解決方案的角度進(jìn)行了深入研究，看看我們離智能鐵路到底有多遠(yuǎn)
10年前，智慧城市的概念被稱為烏托邦，但現(xiàn)在的數(shù)字表明了它的美好前景。根據(jù)Market.us報(bào)告，我們預(yù)計(jì)到2032年智慧城市市場(chǎng)將增長(zhǎng)八倍，復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)達(dá)到23%！智能鐵路市場(chǎng)的情況也基本如此，復(fù)合年增長(zhǎng)率為22.4%。據(jù)我們所知，人們對(duì)這種模式寄予厚望。由于其可持續(xù)性、可預(yù)測(cè)性和效率，鐵路是成為未來城市第一交通的絕佳候選者。
關(guān)注鐵路信號(hào)有多重要？雖然習(xí)慣上不太廣泛談?wù)?，但作為列車控制的基礎(chǔ)，信號(hào)系統(tǒng)是其他鐵路部件中最不容易受到創(chuàng)新影響的。全球許多地方的鐵路仍然使用上個(gè)世紀(jì)的路邊設(shè)備，利用一個(gè)世紀(jì)前的技術(shù)。城市軌道交通升級(jí)計(jì)劃幾乎與智慧城市的愿景不符?，F(xiàn)代數(shù)字鐵路信號(hào)系統(tǒng)（例如基于通信的列車控制（CBTC）或歐洲列車控制系統(tǒng)（ETCS））的引入進(jìn)展緩慢，并且與一系列經(jīng)濟(jì)問題有關(guān)。為了梳理智能鐵路的視角，PSA希望從鐵路信號(hào)解決方案的角度進(jìn)行深入研究，并表明我們離智能鐵路到底有多近。
什么樣的鐵路才能稱為智慧鐵路？它與先進(jìn)鐵路信號(hào)有何關(guān)系
任何傳輸網(wǎng)絡(luò)都不可能脫離其運(yùn)行環(huán)境。智慧鐵路也是如此，應(yīng)該分別推動(dòng)智慧城市的三個(gè)主要理念——效率、移動(dòng)性和可持續(xù)性。鐵路要滿足這些理念，一般需要努力實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：
●消除延遲并減少信號(hào)故障的數(shù)量。
●增加容量并優(yōu)化流量。
●提升乘客體驗(yàn)。
●減少開支。
●減少對(duì)環(huán)境的影響。
所有提到的要點(diǎn)都以某種方式與鐵路信號(hào)相關(guān)。驚訝嗎？鐵路信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)備類型會(huì)影響列車時(shí)刻表的靈活性、對(duì)當(dāng)前客流的適應(yīng)性、服務(wù)成本（包括預(yù)測(cè)性維護(hù)的可能性）以及乘客體驗(yàn)。
一般來說，智能鐵路是“自給自足”的鐵路，需要最少的人力控制來保持列車安全、最佳運(yùn)行。它利用物聯(lián)網(wǎng)(IoT)技術(shù)使所有鐵路子系統(tǒng)更加互聯(lián)，從而更加可用和可預(yù)測(cè)，以達(dá)到SIL 4（最高安全級(jí)別）。它利用人工智能(AI)建立數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的鐵路運(yùn)營(yíng)并達(dá)到GoA 4——即自動(dòng)駕駛列車的最高自動(dòng)化程度。它提供先進(jìn)的移動(dòng)應(yīng)用程序，讓乘客可以相應(yīng)地計(jì)劃自己的行程。這一切只有通過數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)才能完成。
鐵路信號(hào)需要哪些增強(qiáng)功能才能變得更加智能？
全新的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施
智能列車必須以更短的間隔快速運(yùn)行，同時(shí)保持最高的安全水平?，F(xiàn)在可以通過CBTC、列車主動(dòng)控制(PTC)和ETCS等現(xiàn)代鐵路信號(hào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，這些系統(tǒng)還具有自我診斷功能。然而，它們的實(shí)施會(huì)帶來巨大的成本，迫使鐵路當(dāng)局在鐵路網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部分引入它們，避開低負(fù)荷區(qū)域。如果不在線路上實(shí)施，則需要更換所有控制器和車載設(shè)備，刪除不必要的信號(hào)，并安裝信號(hào)傳輸塔。部分引入數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上是完全合理的，不會(huì)影響安全，但可能會(huì)因缺乏連接而給智慧城市環(huán)境帶來問題。
為什么智能鐵路需要這個(gè)？它允許在一段時(shí)間內(nèi)通過更多的列車，更容易適應(yīng)實(shí)時(shí)客流量。另一種適合這里的應(yīng)用是智能攝像頭，它可以捕獲乘客流量數(shù)據(jù)并將其持續(xù)傳輸?shù)竭\(yùn)營(yíng)中心。
由于我們正在談?wù)摯罅抠M(fèi)用，因此此類升級(jí)意味著是漸進(jìn)式的。然而，我們毫不懷疑智慧城市內(nèi)的所有快速交通都將盡快轉(zhuǎn)向數(shù)字化。雖然通勤鐵路通常負(fù)載較少，但可能需要更多時(shí)間來改變鐵路信號(hào)系統(tǒng)構(gòu)建原理。
無人駕駛列車的高級(jí)監(jiān)管
我們提到的數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)還允許我們擺脫駕駛員，因?yàn)樗谢疖嚥僮骶捎?jì)算機(jī)計(jì)算。無人駕駛列車隨后需要先進(jìn)的監(jiān)管和軌道監(jiān)控。最強(qiáng)大的AI算法應(yīng)計(jì)算主要網(wǎng)絡(luò)中每列火車的精確路線，考慮到速度，位置和時(shí)間表的變化，對(duì)緊急情況做出反應(yīng)，并在需要時(shí)重新計(jì)算路線。否則，我們認(rèn)為無人駕駛列車在全球范圍內(nèi)的采用取決于乘客何時(shí)克服迫使他們懷疑此類列車的可靠性和安全性的心理障礙。
高級(jí)監(jiān)管還應(yīng)包括環(huán)境監(jiān)測(cè)，以發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)情況，例如軌道上的障礙物。由于火車需要超過0.62英里才能停止，因此值得裝備它或帶有激光射擊或最高質(zhì)量攝像機(jī)的軌道部分以從遠(yuǎn)處檢測(cè)障礙物。
強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)安全
智能城市的集中式網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)分別危害其每個(gè)組件，從而為關(guān)鍵的安全鐵路系統(tǒng)帶來重大風(fēng)險(xiǎn)。鐵路的網(wǎng)絡(luò)安全措施相對(duì)較新。這意味著鐵路公司意識(shí)到研究定制安全解決方案的重要性。為了保護(hù)鐵路資產(chǎn)，數(shù)字鐵路信號(hào)傳導(dǎo)使用鑰匙管理系統(tǒng)來對(duì)機(jī)車，路邊設(shè)備和后臺(tái)之間的安全數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和傳輸安全數(shù)據(jù)已成為普遍。
至于乘客，使用站和訓(xùn)練Wi-Fi會(huì)使他們面臨額外的危險(xiǎn)。當(dāng)中國(guó)地鐵泄漏了1.46億多個(gè)數(shù)據(jù)記錄或違反該案件時(shí)，有一個(gè)已知的網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)軌案例，此后被盜了超過500萬乘客的信息。這就是為什么鐵路公司需要在增強(qiáng)模式下保護(hù)Wi-Fi連接及其內(nèi)部數(shù)據(jù)庫的原因。例如，多重身份驗(yàn)證和增強(qiáng)加密在這里可能會(huì)有所幫助。
實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)測(cè)性維護(hù)
不要破壞用于火車控制的所有增強(qiáng)功能，但還需要使鐵路基礎(chǔ)設(shè)施保持完美狀態(tài)。意思是，在監(jiān)視中實(shí)現(xiàn)了巨大的自主權(quán)。鐵路交叉，橋梁，隧道和軌道配備了智能傳感器的系統(tǒng)，直接將數(shù)據(jù)傳輸?shù)讲僮髦行牟粌H可以在瞬間提供驚人的可靠性，而且還有助于預(yù)測(cè)性維護(hù)。部署在云端的強(qiáng)大人工智能算法可以分析所有設(shè)備或施工數(shù)據(jù)，以發(fā)現(xiàn)暗示未來故障的不一致之處。
由于對(duì)振動(dòng)、濕度、偏轉(zhuǎn)等進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以在導(dǎo)致交通被迫停止之前很久就發(fā)現(xiàn)問題。智能運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)在24/7可用平臺(tái)上運(yùn)行，以在檢測(cè)到問題后自動(dòng)安排維護(hù)。這也使我們能夠減輕環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)并完全符合標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上，預(yù)測(cè)性維護(hù)是目前推動(dòng)整個(gè)行業(yè)“智能化”的主流趨勢(shì)。
什么將促進(jìn)鐵路信號(hào)“智能化”？
如我們所見，它需要大量的增強(qiáng)功能，然后才能將鐵路完全聰明。鐵路系統(tǒng)計(jì)劃和開發(fā)的整體方法確實(shí)可以在這里提供幫助。
智能鐵路與智能城市計(jì)劃的一致性
鐵路信號(hào)升級(jí)是冗長(zhǎng)，復(fù)雜且昂貴的工作，最多可能需要五年，甚至需要一行。在這段時(shí)間里，在新線路投入運(yùn)行之時(shí)，在鐵路線上使用的技術(shù)就會(huì)過時(shí)也就不足為奇了。因此，它需要新的投資流程來使新更新的線路適應(yīng)智慧城市。
智慧城市的概念還應(yīng)糾纏與失業(yè)相關(guān)的社會(huì)問題。軌道交通也是如此，高度自治帶來勞動(dòng)力成本降低30-50%！到目前為止，鐵路公司旨在維護(hù)工作，即使這導(dǎo)致了員工責(zé)任的減少。
牢記的工程學(xué)
不可能預(yù)測(cè)鐵路線投入使用時(shí)將會(huì)流行的技術(shù)。但是，鑒于一般趨勢(shì)，可以開始升級(jí)升級(jí)。例如，值得考慮的是在低負(fù)載區(qū)域經(jīng)常被忽視的連接，或者優(yōu)于有線的無線通信。因此，鐵路行業(yè)需要開發(fā)替代性，更負(fù)擔(dān)得起的解決方案，以促進(jìn)空中的連通性和整體可用性。
那么，我們什么時(shí)候可以談?wù)撝悄荑F路？
由于傳統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)的生命周期約為20至25年，因此我們不能指望鐵路一夜之間就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。但盡管需要更多時(shí)間進(jìn)行變革，鐵路模式仍然有機(jī)會(huì)走在智慧城市環(huán)境的最前沿。利用這個(gè)時(shí)間可以高估軌道交通模式在未來城市環(huán)境中的價(jià)值，并規(guī)劃其在智慧城市中的發(fā)展。
全自動(dòng)鐵路預(yù)計(jì)將在本十年末出現(xiàn)。如果他們的發(fā)射成功，我們可能會(huì)面臨新的突破。無論如何，服務(wù)公司和鐵路部門都需要為城市鐵路的自動(dòng)化場(chǎng)景做好準(zhǔn)備，以實(shí)現(xiàn)與智慧城市的無縫集成。
