背景介紹
香港擁有現代化且高效率的交通系統，它就像是城市的血脈，每天運送著數以百萬計的乘客。這個備受全球矚目和讚譽的鐵路系統，憑藉著其驚人的準時性和可靠度，成為城市交通的典範。
更將不同的社區緊密相連，融合了住宅區、商業中心和獨特的文化景觀，充分展現了其作為基礎建設骨幹的重要性。
肩負著維繫這座都市脈動的重大責任，確保鐵路基礎設施和日常營運皆保持最高水準的安全性，對於持續推動這座城市至關重要。
面臨的挑戰
各類型的交通基礎措施，無論是高速公路、鐵路或地鐵皆面臨著確保正常營運及維護效率的同時，實現24小時不間斷的安全監控的挑戰。如何在提升安全性且在成本控制間取得平衡，這對任何一個交通運輸機構而言，都是一項艱鉅的任務。
就日常營運安全問題來看，人工檢測耗時又耗力且準確性偏低。效率只有機器檢測的十分之一。
同時，惡劣的天氣如颱風暴雨、天色昏暗，皆會讓人工檢測變的更加複雜且危險。近年來，香港的暴雨事件越加頻繁。在過去幾十年中，每小時降雨量的紀錄曾多次被打破，這使得有效監控運行軌道的安全性更加困難。例如，暴雨過後的植被入侵或鐵軌移位等都可能導致脫軌事故，造成人員傷亡。因為未能即時偵測到這些問題，而造成每年數百起的事故屢見不鮮，臨時的停止營運也讓年港鐵平均營運時間損失高達300小時。
除此之外，原先部署的傳統攝影機缺乏深度感知能力難以實現精準監測；氣象衛星也有精準度不足的問題，且受天氣及衛星可用性等影響；空中監測所費不貲，除了需要有一定經驗的飛行駕駛員外也存在著領空管制等問題。
解決方案
先進運算及 AI 是未來的主要發展方向之一，其涵蓋影像優化處理、機器學習、深度學習等任務以及應用於防撞等安全領域的機器視覺及物件辨識。作為 NVIDIA 合作伙伴之一的新漢集團，攜手香港空間智慧公司 Kodifly（其為 NVIDIA Inception 合作夥伴），為香港鐵路公司部署智慧鐵路基礎設施監控系統（IRIS），實現高效且安全的設施管理。
新漢集團推出的 ATC 3750-A6CR 是一款高效能的 Edge AI 車載電腦， 搭載 NVIDIA Jetson AGX Orin™ 模組，通過 PoE LAN 埠連接高解析度攝影機和光學雷達（LiDAR）感測器，作為機器視覺的影像和點雲資料（Point Cloud Data）輸入來源。
此外，新漢更提供了 NEXCOM Accelerator Linux（NAL）的整合軟體服務，內建 NVIDIA JetPack™ 5.1.1 軟體開發套件、Ubuntu 20.04、 MCU 函式庫和客製化 I/O 驅動程式。透過 API、程式碼範例和 I/O 驅動程式，賦予了開發人員對硬體和 NVIDIA® Jetson™模組高效的控制能力，為加速客戶的 APP 開發提供了解決方案。NAL 穩定的軟體架構有助於軟體廠商擷取列車資訊並開發程式介面，滿足本專案的要求且與 ATC 3750 無縫介接。
基礎設施監控系統（IRIS）由 SpatialSense（三維空間感知核心技術）所驅動，可安裝在列車上的光學雷達（LiDAR）或攝影機掃描器鏡頭上，對鐵路進行掃描，同時捕捉細節並創建數位孿生（Digital Twins）。透過軟體對鐵路路線進行分析，識別入侵物、障礙物或生長過剩的植被等會造成營運中斷的潛在危機。疑物的確切位置被標記在應用程式的 3D 地圖上，控制中心人員可即時查看警示並採取行動，如移除樹木或修復鐵軌，以免意外事故的發生。鐵路營運商也能利用該解決方案進行維護規劃及故障排除，以達到防範未然目的。
智慧鐵路基礎設施系統（IRIS）四大運作原理
此外，這種車載電腦裝置還能透過結合光學雷達、IP 攝影機或毫米波雷達感測器以實現即時全方位監控。它提供了多項關鍵功能，包含輔助駕駛、智動控制、防撞保護、乘客流量統計、交通號誌辨識、軌道監測、車站監控，甚至可以針對駕駛員的生理狀況進行匿名檢測，大幅提升鐵道交通安全。
ATC 3750-A6CR Edge A 車載電腦提供 VTK PWA 系列的電源隔離選配套件以實現全面電源防護功能。更通過了 EN 50155 認證，同時配備了 M12 X 編碼的連接頭設計，以防止脫落。同時 ATC 3750-A6CR 更為惡劣作業環境條件而生，不僅提供被動散熱功能，更可以搭載風扇套件，以實現主動混和式冷卻，在寬溫度的環境下維持正常運作。其強大的數據處理能力、高效運算及出色的網路連線功能，有助於即時檢測行進路線上的障礙物，以降低碰撞的可能性。
新漢集團的產品在開放式環境扮演不可或缺的角色，能夠及時偵測並消除視野盲點、防範動物或植物入侵等突發狀況，最大程度的避免了事故損失、人員傷亡及行車延誤等狀況，實現安全無虞的高效交通運輸。
解決方案優勢
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- 提高檢測效率，降低不可抗力風險影響
傳統公共運輸維護作業時常受到天氣、人力等不可控因素影響，導致營運成本增加、作業效率低落。透過引進AI解決方案,可大幅降低外在因素影響,有效提升檢測效率,節省龐大營運開支。
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- 精準探測，提高偵測準確性
與傳統的光學感測器相比，光學雷達能以更高的精度測量目標物的距離、位置和形狀，並透過發射多向雷射，在更廣的範圍內收集數據。對於鐵路行駛期間，如何精準判讀樹木位置與週邊障礙物是否會入侵軌道至關重要，光學雷達所提供的高精度探測功能可提供更精確的預測及數據分析。
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- 預防維修，大幅降低維護成本
根據公共交通網路和美國聯邦鐵路管理局的估計，未來五年香港將投入約 650 億美元作為鐵路維護和更新。透過人工智慧解決方案可實現預防性維修，大幅減少維修支出。
本文所介紹的智慧運輸解決方案整合了新漢集團的 ATC 3750-A6CR Edge A 車載電腦及 Kodifly 智慧鐵路基礎設施系統（IRIS），將徹底改變交通運輸產業。此高効、低成本及安全的解決方案已獲得多個垂直市場領域所採用並為創新技術樹立新標竿。
