物联网驱使轨道交通迈向智能化

论及偌大的智能城市构面，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，紧接着最能令民众有感的项目，无疑即是智能大众运输系统。

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)、先进用路人信息系统(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。

为何如此？长年以来，肇因于公共运输转乘的不便与欠缺效率，使不少民众对公共运具望而却步，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划，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，不利于智能控制需求，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能

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、消防失灵等异常状态。

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信号，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，然后将信息传送到控制箱，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。

至于最后一项、也是迩来最炙手可热的科技工具，即是传感器(Sensor)，它的用途很广，但如果呼应前面提到的土石流事故，则可被部署于列车行经的山坡、隧道或桥梁，据此侦测温湿度、落石或风速变化，以便于及早察觉外在环境因素趋于异常的症候，并将相关信息回传至行控中心，避免列车惨遭突发意外事故之逆袭。

不可否认，单就「安全」而论，绝对是轨道现代化需求之中，一项极为重要的指标，然而除此之外，如何对于乘客营造更高的「便利」与「舒适」，亦可谓当下重大课题；凡此种种，都大幅提高了列车控制系统走向IP化的迫切性，也就是说，一直以来任由轨道车辆、号志及通讯、列车行控等核心项目各行其事的状况，应该被有效打破，继而藉助现今当红的物联网技术，俾使各个系统所产生的影像、声音、数据、控制指令等不同类型重要信息，皆能透过网络上传行控中心，终至发挥智能控制功能。

CBTC加IEC-61375　实现列车安全、便利与舒适

在此前提下，全球不少轨道营运商，都亟思建构新时代的列车网络通讯与自动化系统，因而对于通讯式列车集中控制装置(CBTC)，乃至于放诸四海皆准的IEC-61375列车通讯网络标准，都寄予愈来愈浓厚的兴趣。而一名身系北捷机电系统设计重任的专业人士指出，随着CBTC应运而生，此后轨道运输环境就不再需要倚靠轨道电路，换言之，也顺势摆脱了旧有轮轨型式的包袱，取而代之的，是让每一节列车都可被追踪与控制，且改采间距概念确保行车安全、不能再以换道规避风险。

至于IEC-61375标准，则让列车通讯网络(TCN)设计趋势为之底定，也方便轨道营运商据此拓展加值服务空间，如同许多欧洲业者，都利用奠基于IEC-61375标准的TCN，同时满足乘客多媒体信息、电子商务服务、客流分析等多项系统的建构需求，继而在基本的运输服务外，创造更大收益。

也有解决方案供应商，试图串联车载、轨旁、行控中心(OCC)等不同应用场域，藉以构筑完整的智能轨道交通运输解决方案。综观此一方案架构，先从列车本身、也就是车载来看，里头不仅含括了前面提及的多媒体信息系统，也有Passenger Wi-Fi、旅客到站系统、CCTV系统，而这些系统所撷取到的信息，都会经由车对地无线通讯管道传递到轨旁，然后再透过串联车站与行控中心的通讯骨干网络，加以集中收纳。

当然，行控中心必须拥有一套足以综观车载、轨旁、通讯骨干等全局的网络管理机制，便于管理者集中监测所有设备信息，另外藉由CCTV实时监控系统，一并集中监视来自于车载、轨旁与车站的全部监视画面，万一惊觉列车上有随机伤人事件正在发生，即使列车尚未进站，也可提前调派员警、医疗救护等人力资源，以便于紧急处理。

另一个值得轨道交通运输行业留意的趋势，便是国际铁路产业标准(IRIS)。主要是因为，轨道控制系统一经使用，动辄30~40年甚至更久，生命周期相当长，其间也牵涉大量从业人员与零件设备，即便管理复杂程度偏高，也不容出现丝毫闪失，以免危及行车安全；在此前提下，举凡与轨道设备项目管理、生命周期成本管理、消失物料？商源管理、FA首件检查、组态管理、产品管理等一干需求的设计与制造商，乃至于专案前期的评估规划、专案后期的维护保养，每一个环节，皆需谨守IRIS，确使轨道控制系统品质恒常维持于高水准。