AI 支援的鐵路軌道自動檢查
鐵路旅行是世界上最受歡迎的交通運輸方式之一，尤其是在人口密度高的市中心，蜂擁的人潮擠進車廂，在城鎮各處通勤往返。如您所想像，將重達數百或數千噸的火車頭和軌道車從半空中放置在兩根鋼樑上，讓持續的安全檢查成為最高優先事項。
但您知道大部分的安檢，包括火車軌道檢查，仍是人工進行的嗎？
是的。即使在美國，大部分的軌道檢查仍是由人工完成，在軌道上行走或駕駛的人員目視檢查，定期停下來查探情況、測量軌距（軌道之間的距離），並查看軌道扣件是否栓緊。全球各地在這項工作上所耗費的時間多到令人難以理解。
隨著近來 AI 和電腦視覺技術日新月異的發展，自動化檢查解決方案可以取代人工勘查員，不但節省時間、降低成本，更能改善視覺軌道檢查的覆蓋範圍。也就是說， AI 系統是否精良完善，足以承受軌道的嚴酷考驗。
AI 檢查自動化軌道安全
以檢查軌道扣件為例：AI 檢查系統包括一台安裝在火車頭底下的高畫質攝影機、對軌道扣件角度進行分類的 AI 模型，以及可監控每個軌道扣件之完整性的邊緣電腦，然後將異常推斷傳回營運中心，以便在必要的時候派遣技術人員（圖 1）。
這比派人檢查時好時壞的軌道扣件更有效率，最重要的是，乘載自動化檢查系統的火車已經開始朝著那個方向前進了。這不僅能準確地偵測所有問題，也能協助確保乘客和貨物在盡可能安全的路線上行駛。
當然，箇中精密尖端的技術豈是三言兩語就能交待完畢。這類的系統需要高度精確的自訂 AI 模型；足夠的處理能力在邊緣運行；足夠的效率在有限的資源上執行；以及根據 EN 50155 等標準在嚴酷環境中運作多年的能力。
能夠符合所有要求的解決方案不會憑空而降。
專注鐵道
亞洲一個列車駕駛看出其中潛在的效益，於是尋求 Moxa Inc. 的幫助，Moxa Inc. 是工業運算領域的頂尖供應商，也是 V2406C 系列 Multi-WWAN 導軌電腦的製造商。
V2406C 是一款符合 EN 50155:2017 和 EN 50121-4 標準的車載和路邊鐵路電腦，專為重型資料處理任務設計，已作為車載 CCTV 和 NVR 儲存和影片處理平台部署在火車上。V2406C 搭載第 7 代 Intel® Core™ 處理器技術，配備 -40ºC to +70ºC 的寬溫支援，可在鐵路車輛環境中維持 15 年之久，並具有在不耗盡資源的情況下持續運作的電源效率。
然而，為了實現軌道扣件使用案例所要求的 90% 以上精確度，V2406C 還需要再加把勁。它需要的助力透過 Intel® Distribution of OpenVINO™ 工具組和 Intel® Movidius™ 視覺處理器（VPU）加速模組提供。
OpenVINO 工具組自動最佳化在 Caffe、TensorFlow、PyTorch 或 MXNet 等架構中開發的 AI 模型，以部署在一系列 Intel 晶片上，包括 Movidius VPU。在軌道扣件檢查系統中，這些 VPU 將兩個加速模組插入 V2406C 系列上的 mPCIe 插槽，藉此整合。隨後使用 OpenVINO 套件，壓縮由 Moxa 和系統整合商設計的自訂軌道扣件分類演算法，以適應 V2406C 系列的 32 GB 車載 DDR4 RAM。
由此產生的 AI 檢查演算法在 Movidius VPU 上執行，即時辨識異常角度大於 18 度的軌道扣件，分類精準度超過 90%。
完成旅程
現今，列車駕駛將來自 V2406C AI 檢查系統的推斷記錄在兩個帶電插拔 HDD/SSD儲存空間擴充硬碟上，然後在列車從路線返回時，於營運中心審查行程資料。但計劃利用 V2406C 的兩個 mPCIe 無線擴充插槽和四個 SIM 卡插槽提供的冗餘 LTE/Wi-Fi 連線，將推斷輸出和定位資料從路邊列車無線傳輸回控制中心。
透過將這種邊緣智慧與中央樞紐相互串連，列車駕駛可以將人工勘查員變成維護技術人員，只要將他們派往需要立即關注的特定軌道區段即可。成果是更良好的軌道條件、更少的延誤和更低的營運成本，這一切都歸功於透過 AIoT 進行的自動檢查。