中華技術講座邀請台北捷運局鄭德發局長分享捷運智慧化歷程
2024-10-16
今年第五場的中華技術講座，邀請到台北市政府捷運工程局鄭德發局長前來演講，主題是「智慧鐵道發展與臺灣捷運之展望」。鄭局長是工程師出身，在軌道領域已有超過20年工作經驗，歷任工程師、處長、廠長及運務中心副主任等職務，後獲擢升為台北捷運公司副總經理及桃園捷運公司總經理，對於捷運系統的自動化監控管理有豐富的經驗。今天他將交通部在智慧鐵道發展策略、鐵道系統智慧化的發展計畫加以說明，並分享他過去在北捷與桃捷發展智慧化的經驗，最後以臺灣捷運在智慧鐵道的展望作為總結。
科學管理的基礎在於設備運行狀態的數據蒐集、分析與因應作為。鄭局長以說明智慧鐵道意義與國內發展策略作為演講起頭。鐵道系統智慧化是運用物聯網、大數據、雲端運算及人工智慧等ICT數位科技，結合鐵道營運操作技術(OT)，對鐵道系統設備運行狀態進行大數據蒐集、建立模型及分析資料，以進行未來趨勢預測。鐵道系統智慧化後，可發展如鐵道環境安全監控、預警維修、列車巡檢與旅運服務等多元應用，提升軌道營運之安全與效率。為實現鐵道系統智慧化的目標，交通部鐵道局訂定了國內智慧鐵道發展策略，包括由上而下的發展架構、開放且利於擴充的標準及規範、新舊兼容的數位建設模式，以及結合ICT產業優勢輸出國際市場，並辦理「建立5G智慧鐵道運輸及監理環境計畫」，以落實策略之執行。
在鐵道智慧化的發展架構上，是以鐵道局為首，並建置鐵道雲平台，連結各鐵道營運機構所建立的雲平台，如桃捷雲、台鐵雲...等，以達成即時監控及數據應用的目的。各鐵道營運機構則建立其階層式系統管理架構，最上層是以其雲平台作為運管維之監控與決策中心，建立各類應用如即時安全監控、即時服務監測、維修管理預測與AI輔助經營決策等，以掌握軌道系統運行狀況。雲平台下層介接數位建設層，可提供物聯網串接各類應用系統如行車控制、號誌連鎖、電力監控、...等，並將所需物理參數狀態資料加以蒐集，如設備之電流、電壓、溫度、壓力...等，透過系統或設備(如邊緣運算裝置或端控制器)進行過濾、分析與運算，以提供雲平台監控管理之運用。各類應用系統下層介接對應的鐵道設施或設備，如列車設備、號誌設備、軌道偵測、橋樑邊坡偵測...等，以蒐集資料或控制運作。鐵道營運機構的自主監控階層架構能夠發揮綜效的重要基礎在於:相關人員必須識別與安全及營運績效相關的指標、並針對其對應的物理參數資料加以蒐集、分析及運用，這有賴鐵道營運機構的經驗累積與相關研發的創新或發現。
在開放標準及規範方面，主要是訂定標準通訊協定，包括鐵道雲平台與各鐵道營運機構雲平台間通訊介面，以及鐵道營運機構雲平台與數位建設層間之通訊介面。前者是將鐵道局與各鐵道營運機構間之通訊格式標準化，後者是鐵道營運機構的雲系統與端點系統之間的通訊格式標準化，主要考量是讓雲系統可兼容整合管理新、舊設備，既有應用系統可經由新增的端控制器將資料轉換為標準格式傳送到雲系統，並以不侵入影響既有系統運作為原則；新建應用系統將標準規範納入採購功能要求，直接將資料以標準格式傳送到雲系統，此資料整合架構具備模組化、開放及容易擴充的特性，有利於產業公平競爭與系統長期發展，將來也容易複製及調整應用到其他實施案例。
接著，鄭局長分享北捷與桃捷的營運管理實務經驗。北捷因運營超過25年，在不斷改善精進下，旅客運輸可靠度高達99.9994%，相當於20萬車次才有一件5分鐘以上行車延誤事件，與世界各國相比，算是名列前茅。桃捷因營運時間僅8年，加上班次較少，在可靠度尚不及北捷，但也持續加強數據為基礎的運營監控管理，建置了階層架構的自動監控管理系統。例如，開發列車數據監控系統，提供運行列車即時監控功能、蒐集列車物理資料以進行預測性維修，以及提供專家系統對監控異常發出警示及建議處置方式。此外，中心管理系統也可即時監控列車開門時間異常，並發出告警。因電聯車車輪組溫度過高，會導致車輪卡死，甚至導致輪軸斷裂，因此開發了電聯車車輪組溫度監測設備，安裝於軌道上，對經過的列車自動量測其軸溫與碟溫，當溫度異常時可即時於中心管理系統的儀錶板上發出警示；電聯車車輪變形時會危及列車安全，以往需由維護人員定期以量具量測車輪輪緣直徑、厚度、高度及斜度，以確保輪廓未變形。為提升安全，桃捷在青埔機場設計5組雷射感應器自動量測車輪輪廓參數，中心管理人員可遠端透過檢測系統儀錶板瞭解輪廓安全狀況。
最後，在未來展望上，鄭局長提到，為能優化「端」設備與各子系統間資料傳輸以建立完整鐵道資料庫，並發展跨系統整合之智慧應用，將通盤檢討現行電聯車、行車監控、供電、通訊及水電環控等規範，並把捷運公司運營經驗、廠商工程經驗及契約執行三面向納入考量。這將透過訪談捷運公司相關單位瞭解營運需求，發掘現行規範與設計不足之部分，再與設計廠商溝通技術上是否可滿足前述營運需求來進行。透過此上下游溝通方式，補足欠缺的資料通訊格式標準，再由廠商及捷運局合作發展符合捷運公司需求的應用系統。經此協作模式，捷運公司的營運效益能再提升之處包括 : 取得更多列車資訊進而精進維修系統並發展更多數據分析加值應用、進行車載子系統之故障監視與得知故障狀況、獲得設備物理量監測及告警資訊及取得車站設備養護監控與分析相關資料。在捷運之全生命週期管理上，他也提到，透過分析捷運系統之重要組件或模組，分析其特性(耗材、使用年限、使用磨耗程度...等)，並透過預測性維修適時加以更新替換，將有利於其生命週期之延長，這對降低捷運公司的營運成本會有幫助。
鄭局長也不忘以過來人的經驗，勉勵同學們為人處事要誠信踏實，盡力規劃與執行好經手的事，並與人為善、廣結善緣，對未來在職涯發展會有幫助。最後，演講在同學熱烈迴響後圓滿結束。
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