鐵路預測性維護必須方法得當

如果非得選擇一個系統使用預測性維護技術，那我會選列車。以交流電驅動的現代化引擎是複雜的系統，成本可能上看 230 萬美元。透過預測性維護演算法，來監測感應器、傳動器和控制子系統的異常行為，鐵路營運商可以降低成本、帶動收益成長，並將投資報酬率最大化。

然而，若要有效地進行預測性維護，則必須跨智慧鐵路通訊網路來傳輸資料。比方來說，作業資料必須易於存取，並可用來偵測異常的列車行為、訓練機器學習模型，以及告知邊緣演算法要執行推斷的內容。

這也是為什麼要推出歐盟資助的 SCOTT (Secure Connected Trustable Things) 專案，重點是建立對無線解決方案的信心，例如自主式無線網路（AWN）。僅管該專案是因應橫跨域 15 個工業使用案例的 5G 和雲端運算的使用案例，包括跨域應用程式與異質環境，但其採用的標準化、符合 ISO 29182 的多域參考架構，可為智慧鐵路運輸使用案例的需求量身打造。

SCOTT 參考架構中定義的組成要素有助於在這些應用中繪製無線技術與服務架構。

SD-WAN 的魅力

無法從參考架構中瞭解的是現今的鐵路環境中已存在著多少 AWS 可以利用的連線能力，尤其是客運列車。

有鑑於這些車輛已透過各種有線和無線通訊媒介來支援資訊系統、列車控制和乘客生產力以及娛樂網路。事實上，有人可能會說 SCOTT 計畫所面臨的主要挑戰是太多連線能力。舉例來說，執行預測性維護演算法所需的敏感作業資料，必須與其他較不重要的流量隔開。

可以透過安裝額外的單獨網路來保全及隔離此類流量。想當然爾，這麼做會增加列車工程師維護的成本、複雜度和額外的設備。而這對於致力預測性維護的專案來說，方向似乎錯了。

在這類環境中分割作業資料通訊的另一種選項是：實施安全的虛擬私人網路（VPN）。然而，這麼做可能很快就變得複雜且難以管理。

第三種解決方案位於鐵路環境的成本和複雜性之間的適居帶，同時增加了您期望的核心網路功能。軟體定義的廣域網路（SD-WAN）是智慧網路架構、部署和管理拓撲，專為邊緣環境帶來靈活性。它可以在現成的硬體上執行，讓使用者得以擷取軟體智慧的價值，同時儘量減少專用網路硬體的成本和複雜度。

SD-WAN 與 SCOTT 計畫一拍即合

有鑑於橫跨多個網路的通訊和資料類型，SCOTT 計畫需要 SD-WAN 的靈活度和開放性。當然，它還需要一個執行 SD-WAN 的平台，該平台可以承受嚴酷的鐵路運輸車輛環境，並提供足夠強大的安全性，以免重達數噸、有如拋射彈的列車落入駭客之手。

這將計畫利害關係人領向名為 Klas 的這家國際設計工程公司，該公司專攻網路邊緣的通訊解決方案。他們最終選擇了該公司的車載運算閘道TRX R6，以滿足路邊通訊和控制需求（圖 1）。

TRX R6 是一個開放式的模組運算網路行動閘道平台，專為列車、輕軌和公車的特定用途設計。它的獨特設計結合了在各種多核心 x86 Intel^® Core 處理器上執行的硬體和軟體解決方案。此外，它也託管先進的作業系統 Klas OS Keel，該作業系統專為最佳化 Intel x86 處理器和 Klas 硬體的功能。

作業系統具有一個虛擬機器監視器，可讓應用程式在虛擬容器內的單一平台上得到支援，進而允許營運商隨著時間新增功能。KlasOS Keel 也符合聯邦政府的合規性，並具備 SD-WAN 等各種先進功能。

由於 Intel 處理器裝置具有內建硬體虛擬化，因此 Klas 工程師得以在不同核心上執行的安全分割虛擬機器中，依照使用案例隔離 SCOTT 計畫網路堆疊和應用程式。

KlasOS Keel 對管理每個 VM 也至關重要，進而確保在對的時間為關鍵且對延遲敏感的通訊提供對的資源。一如 Klas 的資深產品行銷經理 Mark Lambe 所說，TRX R6 整合式虛擬機器監視器基本上可讓多個系統作為虛擬化機器執行，為列車營運商節省車載成本和空間。

一切都準備就緒後，Klas 工程師便繼續實施 SD-WAN，它不僅支援現有網路的全新 AWN 需求，也提供了一條途徑，可減少一般列車上的網路硬體數量。

換句話說，在將合適的連線模組插入主要的 TRX R6 託管運算平台後，SD-WAN 可以傳送來自多個異質網路的流量並確定其優先順序，一如在獨立硬體之間穿行。因此，由於軟體的智慧和硬體的開放性，對於安全性和可靠度需求各不相同的作業資料 AWN、乘客網路和資訊系統，以及控制網路皆可根據各自的需求進行管理。

鐵道上真實的投資報酬率

除了在減少硬體基礎架構和成本的同時啟用新的網路類型，SCOTT 專案也透過與 Klas 合作，取得託管第三方應用程式的功能，（無論所需的連線能力為何，為連線能力已獲得支援）。這些應用程式可存在於 SCOTT 專案所定義的架構內，允許列車工程師和其它工業設備的操作員網路邊緣部署預測性維護的直接途徑。

「在像 TRX R6 這樣的平台上進行標準化而又發生技術變化時，無須堆高硬體；您不必對人員進行新硬體、作業系統或管理軟體的再培訓，」 Klas 物聯網產業解決方案和合作夥伴開發負責人 Arnold Allen III 表示。「從物流角度來看，您執行的備援和元件已在您所有的車輛平台上簡化，有助於降低維護及擁有成本。」

稱它為鐵道上的投資報酬率，真的當之無愧。

本文由 insight.tech 編輯副總監 Christina Cardoza 編輯。