智慧的鐵路概述
    當前全球范圍內鐵路服務需求的增加，給現有的鐵路運輸能力和基礎設施帶來前所未有的壓力。然而，日益老化的系統與傳統的業(yè)務實踐往往無法解決這些問題。通過積極地采用新技術和現有技術來獲取整個鐵路網的信息，并對這些信息進行關聯和分析，可以讓鐵路部門變得更加高效靈活，從而建立一個響應速度更快、更加靈活的運作環(huán)境。而IBM提出構建智慧的鐵路愿景，就是要利用其更透徹的感知和度量、更全面的互聯互通和更深入的智能化三大特點，實現智能信息的網絡化，進而在整個鐵路系統、企業(yè)內部以及合作伙伴之間實現信息的互聯和共享。在這個基礎上，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、復雜的分析及數據建?？蓪?zhàn)略或運營決策與新銳洞察結合起來，為鐵路系統實現提高服務質量、提高服務安全性、提高服務可靠性以及提高鐵路運營效率并節(jié)約成本。

可感應，可度量的智慧鐵路解決方案
    預計到2010年，全球將生產300億個射頻標簽，可以在城市中心和運輸網絡范圍內跟蹤貨物的位置、業(yè)務流程狀況、以及公眾的流動情況。在智慧的鐵路系統中，列車停運的機率由于自診斷子系統的存在而大大降低。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將可以把從攝像頭所收集到的影像數據進行智能分析和篩選，協助發(fā)現潛在危機，打造更好的安全鐵路。”

    在目前的鐵路系統中，我們可以看到數字影像監(jiān)控技術已經得到廣泛的應用。但隨著影像監(jiān)控網絡的不斷增長，攝像頭的數量以及所獲得的視像數據也在呈幾何級數的增加。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助人工監(jiān)控。IBM的先進視像識別技術將可以把從攝像頭所收集到的影像數據進行智能分析和篩選，協助發(fā)現潛在危機，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、背景變化適應等，按照監(jiān)控人員所需要知道的畫面并在影像數據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)控技術應用于火車的站臺中，當信息系統通過影像信息發(fā)現有乘客在站臺做出異常的行為時，系統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)察人員通過系統迅速并清晰地看到和發(fā)現事件后，他們可以根據客觀的情況做出有效和迅速的反應和判斷，決定是否對該情況進行干預，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)控技術同樣能對事故發(fā)生前的信息進行分析，協助調查事故的工作人員提供有效的信息和證據，預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用到鐵路系統的其他部分，如行進的列車和車站的重點看管區(qū)域，智能監(jiān)控技術將根據用戶的需要和關注重點提供快速和準確的判斷，協助使用者發(fā)現有用的場景，推動實時警告和快速偵查，協助鐵路系統構建一個更加安全和可靠的運營環(huán)境。

    此外，智能視頻監(jiān)控還能應用于路軌、車站、隧道等鐵路系統的敏感地帶，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。[nextpage]

遠程傳感解決方案：
    “IBM與客戶共同研發(fā)出基于傳感器技術的解決方案，支持未來的客貨運系統進行通信和互相感應，并實現預測性維護以及列車調度的優(yōu)化?！?

    隨著無所不在的數字網絡的出現，企業(yè)開始將傳感器和執(zhí)行器納入其IT基礎架構，以便能夠持續(xù)收集環(huán)境信息并主動、及時地對現實事件進行響應。若某一應用或環(huán)境無法實現有線基礎架構或實現的成本過高，無線傳感器網絡(WSN)不失為一種易于實現的低成本技術。作為IBM與客戶共同研發(fā)出的一種基于傳感器技術的解決方案，植根于智慧鐵路愿景的WSN將支持未來的客貨運系統間互聯互通的通信和感應，并實現預測性維護以及列車調度的優(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絡中的重要線路，導致大量火車延時，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絡在每節(jié)車廂的關鍵點處安裝傳感器，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，甚至預測潛在的災難性故障，而這種科技的優(yōu)勢在車廂數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絡的實現，我們將實現列車運行狀況的實時監(jiān)控，不但可以更好地優(yōu)化鐵路資源的調度，更可以提前做出準確的故障預測，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，并從而推動加快實現很多領域的業(yè)務轉型，其中包括前瞻性維護、時間優(yōu)化安排和資產利用率。舉個實際的例子，由于貨運列車經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(如重量和長度)的變化，并可以根據這些準確的數據去優(yōu)化火車時間安排，降低出現資源閑置(如火車空閑時間)的幾率，從而提高鐵路網絡容量。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絡內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，潤滑脂會風干，而軸承也會出現故障。若軸承出現故障，可能會導致車輪停轉，甚至導致火車脫軌，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。但在目前的技術條件下，我們只能透過在極少數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測，而且僅憑每45分鐘一次的現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靈活調整采樣率，對可能出現的危險情況進行預測并報告與身處火車頭內的司機，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十秒到幾分鐘，實時預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濟損失。

    此外，作為一項為鐵路系統安全性護航的重要技術，無線傳感器網絡還能在貨運運輸系統中為每一節(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。[nextpage]

    WSN作為智慧鐵路愿景下的一項重大技術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)控等多個領域，而其最終要實現的愿景不但是優(yōu)化鐵路資源的運用以及互聯互通的智慧鐵路解決方案。

    系統和對象現在可以進行相互“交談”，這種互動使業(yè)務績效更加斐然，同時，也產生了空前規(guī)模的數據量，它們在企業(yè)內部以及生態(tài)系統之間交流分享，企業(yè)間協作從而成為可能。在智慧的鐵路系統中，利用互聯互通的數據，可以精確定位車廂的位置，同時，與聲控系統的交互可提升鐵路運行效率，諸如：根據天氣變化和儲運消耗，可動態(tài)調整列車的調度。

資產管理解決方案：
    “智慧的鐵路將可以實時收集并分析來自鐵路設備資產的信息以及性能的趨勢，并以此作為施行預測性維護的標準，在優(yōu)化設備性能的同時最小化對于乘客的影響?！?

    對于一個完整的鐵路系統來說，列車和路軌等資產的良好狀況既是保證安全運行的前提，也是構成公司價值的最高標準之一。不少鐵路運營商都開始發(fā)現對鐵路設備及基礎設施進行維護和整修的重點不是當設備出現問題時再修復如新那么簡單，而是把維護工作看作是供應鏈的一部份，并且積極地去理解資產的生命周期和可靠性。

    從前當機構需要對鐵軌狀況進行日常監(jiān)控和維護時，檢查人員往往每周要沿著鐵路走一兩遍，查看鐵軌狀況。發(fā)現鐵軌存在問題后，安排相關工作人員進行維修或者建造。鐵路基礎設施維護對確保鐵路的安全和可靠運作來說非常關鍵，鐵路基礎設施維護的成本可能占鐵路運營預算的20%到30%。然而，隨著鐵路系統資源以及運行維護的復雜性不斷提升，我們需要更加智慧的解決方案協助我們去以更低的成本進行更優(yōu)化的運維安排。在智慧的鐵路愿景下，鐵路資源管理將開創(chuàng)全新的局面。IBM提供的解決方案將使公司資源的運維模式從過去的以成本為中心轉變?yōu)橐苑諡橹行?，通過結合如傳感器、地理信息系統以及視頻監(jiān)控等數字化手段以及建立統一的資產運維平臺，我們將可以實現包括預防性、故障性、保修性等各式各樣的運維模式。

    此外，在智慧的鐵路愿景下，我們還可以將鐵路資產進行有效管理，通過動態(tài)資產劃分來全面了解資產基礎設施狀況，包括英里或連鎖標記、鐵軌編號、支距、道岔、轍叉/交叉口和信號在內?，F場發(fā)現的情況可以更快地與操作和維護中心進行共享，這樣，他們就能更快地派遣維修人員趕赴現場，解決問題。同時，這方面的解決方案還可以幫助我們確定指定區(qū)域內的所有工作，這樣，工作人員就能在鐵軌停用期間合并開展維修工作。

    而為了讓運營上更好地掌握自身資產的狀況并因此制定切合自身利益的發(fā)展戰(zhàn)略，智慧的鐵路的一大目標正是充分利用實時從設備資產上獲取的數據去掌握其性能和表現，并據此制定預測性的維護計劃，在最優(yōu)化資產性能的同時最小化對于用戶的影響。在缺乏系統的梳理和合理的規(guī)劃下，很多時候運營商會發(fā)現自己的資產信息分布在大約各種散亂的表格和文件中，沒有優(yōu)秀的、最新的資產信息，運營商便無法掌握資產性能的變化趨勢，也就無法制定出能夠最大限度提高性能和減少乘客破壞的預測性維護策略。

    如今，通過智慧鐵路解決方案的實施，運營商可以記錄其資產的詳細信息，包括完整的歷史記錄、資產狀況檢查和資產狀況評估，運營商還可以記錄資產最后一次維護的時間，進行了哪些工作以及由哪個工程師或維修人員完成。而這種解決方案帶來的結果就是實現了跨資產類型的單一資產管理，并可通過多種方式搜索資產信息:按種類、按路線、按車站或僅使用其惟一的區(qū)段代碼，為運營商提供了前所未有的資產性能可見性，并可據此做出更明智的維護和翻新決定。通過這個新的整合資產管理系統，運營商還可以將資產維護活動和設備歷史記錄與財務和規(guī)劃系統整合起來，進行長期資本投資規(guī)劃，并改善軌道基礎設施。比方說我們現在可以每月都生成一個性能最佳和性能最差資產的排名，并以此確定維修的優(yōu)先級，根據資產性能而不是其年齡進行資產維修，既減少了修理費的同時也能一直維持優(yōu)良的服務。推而廣之，運營商還能因為沒能將這些資產維護的信息與采購環(huán)節(jié)結合起來，并監(jiān)控所采購產品的性能，突顯某些資產類型的問題。比方說當系統發(fā)現門封條存在年久失修的問題后，運營商便會對門封條進行了一次大規(guī)模的更換，完成在實施單一資產管理前所不能發(fā)現的問題，顯著減少了維護問題。 [nextpage]

    也正因為運營商擁有了上述的資產可見性以及對于不良資產的有效偵測能力，我們將可以進一步施行預測性的維護計劃，在不影響使用者的情況下由系統來安排高效的維護計劃，防止資產可能有一天突然永久地停工，為運營商帶來巨大的損失。而在具體的維護過程中，由于智慧鐵路支持先進的移動技術，當鐵路設備出現任何不良狀況時，警告信息將經過分流并傳送到相應的訂閱人手中。而維護總負責人通過登入統一的系統界面，故障警告將會按照他的需求及時提供相關信息，并以此作為參考，由總負責人發(fā)布工作指令并指派工程師完成任務。而每個工程師都會在線收到工作單，一旦完成后在線停止作業(yè)。信息記錄一次，轉換準確，而這些一致的數據定義也大大減少了因重復或混淆帶來的事故。此外，向移動系統添加GPS使工程師可以在誤差不超過1米的范圍內找到需要處理的設備，極大減少了重復的資產故障報告。而上述的工作流程由于是通過系統進行作業(yè)的規(guī)劃，所以可以最大程度的節(jié)省資源，合并同一段軌道上不同維護小組的計劃維護，而不必兩次安排獨立的保衛(wèi)部門，在提高效率之外更節(jié)省了管理成本。

智能化的智慧鐵路解決方案
    可感知和互聯互通的對象與流程和復雜的商務系統可以彼此對話，深度挖掘數據，分析相關性，連續(xù)而實時的進行決策。智能被注入每一個系統以及流程，從而進行與產品和人有關的生產、銷售、流通及服務。在智慧的鐵路系統中，供應鏈及旅客出行的模式被透徹地加以分析，以使環(huán)境對這些模式的影響達最小。運力和效率都大大提升，同時，擁阻卻大大降低。

商務智能解決方案：
    “通過對供應鏈、旅客出行模式等方面進行智能分析，不但可以實現鐵路運力的提升以及鐵路資源的利用率，更可以減少鐵路的擁擠情況以及最小化對環(huán)境的影響?！?

    在智慧的鐵路愿景下，智能化在系統中的植入將可以實現一系列包括客貨運列車時刻排程優(yōu)化、客運列車乘務人員排班、火車頭調度優(yōu)化、鐵路設備維護等在內的制度優(yōu)化，并達致提高各種資源使用效率、增加客戶滿意度，減少決策時間和工作量、提高決策質量，提高收入和利潤、減少成本和開支，簡化、優(yōu)化、自動化業(yè)務流程，提高業(yè)務柔性，綠色環(huán)保、節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展等目標，全方位大力提升鐵路運輸的發(fā)展優(yōu)勢。

    以鐵路機組人員的排班優(yōu)化為例，智慧的鐵路解決方案將按照所有班次必須安排員工、員工工作時間達致平衡、按照技能需求排班、處理緊張請假等特殊情況以及員工工作時間及間隔等業(yè)務模型及數據通過一個數學模型的運算并進行優(yōu)化建模，生成一個最優(yōu)決策的員工排班表以及一個可以帶來最優(yōu)績效的運營花費以及工作時間，并最終在數據庫進行整合，化成一張張可視化的數據清晰地讓管理人員可以進行機組人員的排班。而針對在員工排班方面可能遇到的一些特殊情況，像病假以及員工突然離職等，系統將會預先對各種可能的目標場景進行模擬設定，并根據可能出現的不同結果對現有的排班進行重新優(yōu)化，并在數據庫里進行兼人性化和公平性的重新整合。

    除了以上具體提到的工作人員排班優(yōu)化外，同樣的解決方案也能應用在路線狀態(tài)監(jiān)管、列車時刻排程、車輛計劃排程、以及路軌地理信息顯示等多個管理層面，并同樣通過可視化的方式在數據庫里化為一張張的清晰圖表，直觀的為鐵路管理人員提供最優(yōu)化的安排。

    隨著業(yè)務的不斷發(fā)展，企業(yè)業(yè)務操作中的信息將被充分利于決策，運營變得更加智能化，客運和貨運企業(yè)能夠進一步提高運營的靈活性和響應能力，各種鐵路資源也能例如充分的進行有效的調度和整合，并根據需要隨時進行調整。此外當客戶使用在線旅行訂票工具和經停站點時，會產生大量有關旅客購買行為和旅行方式的數據。對鐵路來說，他們從中可以更好地了解旅客的旅行方式，以及聯運交通工具的使用情況和路線偏好。通過對這些數據進行分析，鐵路公司能夠加強對旅客的了解，從而在最大限度上提高運營收入，采取智能化的定價模式和收益模型，對資產的利用、商品零售和業(yè)務銷售做出更好的決策。在以上的智能化分析幫助下，未來智慧的鐵路系統在運力和資源利用率將會大大提升，并同時通過優(yōu)化的安排可以減少擁擠情況的出現，并進一步最小化對于環(huán)境的影響。