应用基于AI的技术，助力创建更安全、智能和乘客友好型的铁路网络
作者：凌华科技网络通讯暨公共建设事业处 – 轨道交通资深业务开发经理 Christian Marez
铁路是可持续交通运输系统的支柱。在全球范围内，这种依靠钢轮在钢轨滚动的运输方式历史悠久。铁路交通具有安全、可靠的特点，一直是人员和货物输送的主要方式。
现下，铁路运输仍在持续发展。这意味着到2024年，全球铁路客运市场规模预计将达2520亿美元，铁路货运市场规模预计将达1140亿美元。铁路运输的持续增长对环境而言也相当友好：城市轨道交通的人均能源效率比驾车高出7倍；高铁的环境污染比航空运输少3.4倍。因此，随着全球人口激增和城市化进程持续发展，铁路将成为日益重要的交通方式。
适应未来需求
但是，若要保持领先地位提高自身竞争力，铁路运输也面临一些挑战。从历史上看，全球铁路行业本质上一直相对保守，其发展依靠的是久经考验且值得信赖的技术。与此相反，乘客却越来越追求各种新兴技术。自从智能手机面世，他们期望获得更优质的客户体验，享受高速的车载WiFi、更便捷的电子票务系统和实时旅程动态等服务。
此外，铁路还面临一场持久战：以更精简的方式来管理老化且密集的基础设施。同时，他们也迫切需要提高运营效率，特别是落实更具预测性的维护措施以预警潜在问题。这些措施至关重要，它们能够助力提升铁路运营利润并提供再投资的机会。
新冠疫情为铁路运输发展的复杂局势新增另一挑战。虽然随着全国封锁状态结束，旅客人数有望回升，但是卫生防护和社交距离等因素仍然制约着铁路运输。此前，轨道和车厢的安全性一直是铁路系统的重要考虑因素，现下该情况变得更为复杂 。
技术脱颖而出
因此，如果铁路运输要维持长期的领先地位，显然不可止步于此。为应对众多新兴挑战，铁路行业正在向数字化转型，以提供更智能的解决方案来满足客户需求。如物联网、5G多接入边缘计算（5G MEC）、人工智能（AI）、大数据、云计算和区块链等多种技术趋势正以一种日益创新的方式交融在一起，推动着铁路网络各个环节的革新。
AI对于铁路运输的数字化转型进程至关重要。现下智能传感器的应用和无处不在的网络连接意味着铁路系统正在产生前所未有的庞大数据，与此同时，运营商则需要应对随之而来数据洪流。AI技术将在解锁信息方面发挥愈发重要的角色，为运营商的决策提供具有可行性的洞见，甚至能够自动生成适时的响应。
因此只有通过AI技术，铁路运营商才能发挥数据、分析和云的真正力量，从而提升乘客体验、完善铁路运营、资产维护及安全性，并最终提高客户满意度、增加利润，以及降低成本。
数字化进行时
从乘客和驾驶员的角度来看，铁路运输的数字化意味着什么？在乘客进入车站时，传感器系统就会进行自动人脸口罩检测和体温监控。若检测到乘客违规不带口罩，或者乘客健康状况不良，车站管理员会收到相应的提醒。。
同时，乘客可以通过非接触式洗手液进一步加强健康防护。在检票进站的过程中，非接触式票务、自助行李托运和智能手机缴费都有助于减少人员接触。
数字化转型还将为列车运行带来变革。传感器和视觉系统能够实现诸如人数统计等功能，从而提供更多动态标识，实时反映乘客流量。同样，乘客信息系统将更快响应并实时更新，可让乘客在上车前就能够了解车厢内的空间情况。此外，火车站和火车上更高质量的WiFi和5G网络将为乘客提供低延迟连接，实现更流畅的办公及娱乐体验。
数字化转型也将在很大程度上提高列车驾驶员的工作效率。比如，传感器可用于监测如列车车门、受电弓和轮对等高风险资产的异常情况，从而避免设备故障或失效的情况发生。此外，在列车运行时，车厢地板下方的传感器可用来监测铁路轨道。借助这些设备运行数据，驾驶员能够更好地对列车状态进行监控，从而减少意外故障的发生。同时，障碍和入侵检测系统可用于识别铁轨两侧或横跨铁轨的杂物、动物、人员或车辆，预警驾驶员或立即启动自动响应程序。
列车自动防护是数字化转型带来的另一重大惊喜。当下，铁路轨道被划分成不同的“区块”，工作人员可通过地面设备监测火车何时抵达。如果列车可安全驶入某一区块，地面设备将会发出信号通知即将抵达的列车，但是该监测系统无法获取火车的确切位置，从而可能影响列车准点率。
然而，AI技术可助力实现更加自动化的列车运行——比如根据轨道容量、天气状况和运营时刻表等因素，信号和速度控制系统能够计算列车的最优速度和运行轨迹。此外，基于AI的视频分析可以定位列车的确切位置，并将结果传送给列车控制系统以及网络中的其他列车。这些先进的定位系统让列车与列车能够更近距离地行驶，从而提高运力并降低运输瓶颈。
最后，视频安保系统可全面监控铁路网络。边缘处基于AI的视频分析可助力将传统的CCTV系统转变为智能实时监控系统，以监测列车或车站内的可疑事件，蓄意破坏列车的行为或试图逃票的乘客。这些新增功能使工作人员无需实时监视安保视频，从而腾出时间来执行其他任务。
合作伙伴的力量
毫无疑问，数字化和AI应用在铁路领域具有巨大的潜力。但是，当运营商将其推向市场时，还要同时考虑成本和效果。这就要求该技术可使网络、连接、数据处理和AI无缝协同工作，且适应极端温度和振动条件下的严苛户外环境。
对于铁路系统集成商和运营商来说，解决办法就是与熟悉铁路系统特性的可靠技术提供商合作，因为铁路设备有时需要进行定制和加固，并经过认证以符合全球规范和安全标准。同时，系统供应商必须能够提供寿命更长的解决方案和技术支持，并通过基于软件的产品设计服务提供附加价值，从而助力缩短产品上市时间。
如凌华科技与英特尔的合作伙伴关系就证明战略伙伴关系有能力实现这一目标。双方的合作促成了一系列铁路即用型产品，助力铁路公司实现数字化运营，并开发能够释放数据力量的边缘AI应用。
铁路公司可通过四个步骤来开启数字化旅程：评估并定义未来方向，制定计划，从小处着手并快速展开行动，分享经验并进行迭代。据此，铁路机构就能够借助伙伴关系的力量，快速高效地开展数字化转型，并造福所有人。
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