鉄道における IoT

IoT 対応鉄道とは何か

鉄道は、世界中のあらゆる人々にとって数世紀にわたり不可欠な交通手段でした。産業革命にとって欠かすことができないものであり、繁栄する革新的な社会を生み出す上で重要な役割を果たしました。

新型コロナ終息後に安全な方法でビジネスを取り戻し、絶えず変化する市民のニーズに応え、都市人口の増加に対処し、そして環境への影響を軽減するための革新的な方法を見いだすことが国や自治体に求められる昨今において、鉄道の重要性はかつてないほど高まっています。

これらの課題に対処し、将来の成功に向けて備えるため、先見性のある行政機関や鉄道事業者の多くが、鉄道を最新化するスマートでインテリジェントな IoT テクノロジーを求めています。

コネクテッド・レイルウェイ向けテクノロジー

振動センサー、温度センサー、車載カメラ、駅カメラ、デジタルサイネージ、マシンラーニング・ライブラリー、セキュリティー・システムなど、鉄道における IoT を実現するためのスマートデバイスには数多くの種類があります。これあらのインテリジェント・デバイスが、1 つのエンドツーエンド・ソリューションで連携することにより、鉄道事業者は以下のようなことが可能になります。

• データを実用的な洞察へと変える。エッジ・コンピューティングにより、鉄道事業者はデータが収集される場所に近いところでそのデータを処理、分析でき、ほぼリアルタイムの意思決定と優れた応答性が得られます。この低レイテンシーの処理能力が、鉄道障害物検出認識、動的なデジタルサイネージ、インタラクティブなキオスク・コンテンツ、旅客流動監視などのソリューション実現を支えます。
• 既存システムの価値を最大化する。IT/OT の溝を埋め、コンバージェンスを達成すること、すなわち情報技術 (IT) と運用技術 (OT) を統合することは、事業者が鉄道システム全体にわたるデータを活用、集約、分析するために役立ちます。こうして得られた新しい情報は、ビジネスプロセスを改善し、新しい画期的なソリューションとサービスを促進するインサイトを生み出し、ダウンタイムを短縮するために役立ちます。
• 将来の成功に備える。ディープラーニングや AI などのテクノロジーにおける差別化は、事業者が将来に備え、他の交通手段に対して競争上の優位性を獲得するために役立ちます。AI は、列車の遅延を予測して、新しいインフラストラクチャーを構築することなく収容能力を増やすために活用でき、ディープラーニングは、乗客の通行状況をより正確に把握し、駅の計画や運営の意思決定に役立つ分析を強化することができます。

鉄道における IoT アプリケーションのメリット

IoT テクノロジーを活用することで、鉄道事業者はあらゆる人々に、よりインテリジェントで、緊密に接続し、効率的、安全、そして便利な鉄道体験を提供することを目指しつつ、以下のようなメリットも実現できます。

• 効率の向上: 混雑や過密は、運行の非効率性を生みます。事業者はコンピューター・ビジョンによるディープラーニングとAI を活用して乗客の流れをモニタリングし、高度な分析のためにデータを収集することで、人員配置とセキュリティーに関する意思決定をより確かな情報に基づいて行うことができます。
• ダウンタイムの短縮: センサー、カメラ、車載用コンピューターにより、鉄道事業者は保有車両のダイアグノスティック・データをモニタリングして、故障を最小限に抑え、メンテナンス修理を予測し、保守計画を最適化することにより、列車を正常に保ち、常に稼働させることができます。
• 安全性の向上: コンピューター・ビジョンと AI 対応スマートカメラは、水漏れ、火災、煙、事故の可能性がある際の安全警報を自動化するために役立ちます。また、群衆の中で迷子を見つけたり、あるいはコンベアーベルトに登ったり、エスカレーターで転倒したり、線路へ落下したり、禁止区域へ立ち入ったりした人を検出するためにも使用できます。
• 乗客満足度の向上: IoT テクノロジーは、乗客の期待に応える新しいソリューションやサービスを生み出す多様な可能性を事業者にもたらします。事業者は、ほぼリアルタイムでデータを収集して分析することで個々の乗客に合わせて旅行をパーソナライズでき、また強力で信頼できる車載 Wi-Fi を提供して乗客が旅行中ずっとネットに接続できるようにすることも可能です。

IoT 対応鉄道の使用事例

世界中の鉄道事業者は、インテリジェント、コネクテッド・レイルウェイを生み出すため、IoT 対応ソリューションの実装を現在進めています。高度な分析アプリケーションからデジタルサイネージや予測メンテナンスに至るまで、IoT テクノロジーは既存の鉄道と新規に建設された鉄道の両方において、革新的な方法で用いられています。以下、今日において非常に一般的な IoT の使用事例を一部ご紹介します。

予測メンテナンス

予測メンテナンスは、鉄道事業者にとって費用対効果に優れる、安全性と効率性のための重要なツールです。反応型のメンテナンスから予測メンテナンスに移行することで、事業者はダウンタイムが発生する前に対策を取ることができ、継続的な改善のための基盤を構築できます。予測メンテナンスでは、スマートセンサーやマシンビジョン・カメラを活用して機器のリアルタイム・モニタリングを自動化し、線路、機関車、列車、機器からデータを収集するよう制御します。エッジ・コンピューティングにより、データは収集される場所の近くで、ほぼリアルタイムで分析され、問題が検出された場合にはアラートを発することができます。マシンラーニングは、エッジやクラウドにおいて収集されたデータを分析することで、過去における機器の故障をより詳しく把握し、将来的なダウンタイムの可能性やメンテナンスの必要性を予測するために活用できます。これらのモデルは、メンテナンス予測の精度を向上させるため、継続的にトレーニングできます。予測メンテナンスを用いる最終的な目標は、事業者が以下を行えるようにすることです。

• メンテナンス・サイクルの計画し、予定を作成する。
• 点検スケジュールを最適化する。
• 故障や障害を最小限に抑える。

点検やメンテナンスのスケジュールをより的確に予測し、その結果として故障が少なくなることにより、鉄道事業者はメンテナンス費用の削減や、連路、列車、機器のライフサイクルを伸ばせるというメリットを得られます。乗客は、鉄道運行の信頼性が向上し、全体的な体験が向上するというメリットを得られます。

安全センサー

乗客や鉄道職員の安全を守ることは、事業者にとって最優先事項です。鉄道のあらゆる部分に安全センサーを実装することは、事業者が輸送中すべての人にとってより安全な鉄道体験を提供できる方法の 1 つです。

安全センサーをブレーキや車輪のような列車の重要な部品に追加して、あらゆる問題について事業者に警報を発するために役立てることができます。コンピューター・ビジョン・ソリューションは、プラットフォームに設置する自動化された安全な列車用スライド式ホームドアシステムの実現や、乗客のスリップ、転倒の際の検出に役立ちます。

アセット・トラッキング

鉄道は、線路、機器、駅、および荷物などの乗客の財産といった、手に負えないほどの数の資産を日常的に取り扱っています。すべての資産がどこにあるかを常に把握することは、すべての人の安全と効率的な運行を維持するために必要不可欠です。コンピューター・ビジョンを使用して、資産をほぼリアルタイムで追跡することにより、停車中の機関車の滞留時間を短縮し、運行効率を高めることができます。

乗客の流れ

事業者が直面している最大の課題の 1 つは、ある場所から別の場所に乗客を移動させることです。混雑、過密、そして犯罪の可能性は、非効率的な運行、収益の喪失、そして最終的には乗客の不満につながります。駅や車載のカメラ、そしてコンピューター・ビジョンによるディープラーニングと AI を活用して、事業者は乗客の流れを測定、分析し、運行の意思決定や駅の計画の改善に役立てることができます。

乗客体験の強化

消費者にとって、旅行のための交通手段は非常に数多くあるため、今後の旅行でも鉄道を継続的に使ってもらえるようにするため、鉄道会社は体験を強化し、ストレスを減らし、便利なものにすることにも力を注ぐ必要があります。デジタルサイネージ、接続済みキオスク、5G、その他の IoT 対応テクノロジーを活用することで、移動前や移動時に乗客に十分な情報を継続的に伝え、楽しませることができます。

デジタルサイネージと接続済みキオスク

デジタルサイネージと接続済みキオスクは、インテリジェントで便利で応答性が高く、乗客の旅行体験を変革します。これらは列車や発車路線の最新情報をほぼリアルタイムで表示し、パーソナライズされたオファーとデジタル広告を配信し、出発時間、路線検索、歩行速度などの情報に素早くアクセスする搭乗券スキャナーを提供し、人の流れや案内の最適化を行うことができます。スマートセンサー、カメラ、アクセラレーターを備えれば、非接触なジェスチャーへの応答や、火災など駅で起こっていることに基づいて安全警報や緊急警報を自動的に発するなど、キオスクの機能性はさらに高まります。ビジュアル・コミュニケーションを収益化し、乗客を引きつけ、収益を高められるよう、事業者が広告主や小売店に許可するなら、キオスクやデジタルサイネージがそれ自体で費用を賄えることもよくあります。

到着時間やスケジュールの変更を乗客に常に知らせるため、San Diego Metropolitan Transit System (MTS) は Cisco および Davra Networks と提携して、エッジ・インテリジェンスを活用して列車上のデバイスからの位置情報を処理する、インテル® アーキテクチャーを搭載したソリューションを設置しました。駅や列車内のデジタルサイネージに表示されるスケジュール情報は、変数の変更に基づいて、ほぼリアルタイムで動的に更新されます。

接続性

5G テクノロジーが世界中で実現したことで、事業者はすべての人により良い Wi-Fi 体験を提供できるようになりました。5G インフラストラクチャーを備えた鉄道駅は、駅全体に設置された公共のキオスクを通じて、乗客に 5G Wi-Fi を提供できます。これは乗客にとって、ダウンロード速度が高速化し、レイテンシーが低下し、データ共有が利用できるようになったことを意味します。事業者がしっかりとした Wi-Fi を車内で提供したい場合、ワイヤレス接続サーバーは、自宅と同レベルの速度と信頼性を乗客に提供するよう支援できます。

車内で Wi-Fi インフォテインメントを途切れることなく乗客に提供するため、Rhaetian Railway が運営するスイスの Glacier Express と Bernina Express は、Advantech Passengera プラットフォームに目を向けました。このプラットフォームは、インテル・テクノロジーを搭載した鉄道対応の Advantech オンボードサーバー上にホストされており、高度なアンテナシステムを備えています。Passengera により、列車に乗りながら美しい景色を見たい乗客は、スマートフォンやタブレットを使用して、景色や興味深い目玉を説明するため特別製作されたビデオやオーディオ・コンテンツを列車の場所に基づいて閲覧できます。また、鉄道事業者は、ターゲットを絞ったプロモーションを開発し、高品質なコンテンツで視聴率を高めるための、重要な乗客の統計データが得られます。

スマート発券自動運賃収受システム

センサービーコン、エッジ・コンピューティング、AI、クラウドベースのテクノロジーを実装することで、事業者は券売機に並ぶ行列をなくすことができます。このシステムは、駅のホームや列車にあるセンサーを活用して、特定のスマートフォン・アプリを検出するように設計されており、乗客が駅に入場するか列車に入ると自動的に正しい運賃を課します。これは乗客と事業者の双方のプロセスを合理化するだけでなく、バックエンドの課金・収益管理を簡素化し、長期的な計画のために利用状況を収集できます。

鉄道向けのインテルのテクノロジー

インテルの持つテクノロジーのポートフォリオ、長年にわたって培ってきた専門知識、リソース、そしてダイナミックなパートナー・エコシステムは、将来に向けた鉄道ソリューションの開発を成功させる鍵となります。当社のエキスパートが、将来のコネクテッド、IoT 対応鉄道に向けた道のりにガイダンスとサポートを提供いたします。

インテル® ディストリビューションの OpenVINO™ ツールキット、インテル® メディア SDK、インテル® oneAPI などのインテルのソフトウェア・ツールは、鉄道アプリケーションの市場投入までの時間短縮に役立ち、開発者が一般的なフレームワーク全体にわたってパフォーマンスを最大限に引き出せるようにします。

インテルの包括的なビデオ製品ポートフォリオには、インテリジェントなコネクテッド・レイルウェイに必要な、インテルのプロセッサー、インテル® Optane™ テクノロジー、インテル® Vision Accelerators などの重要なハードウェア・テクノロジーが含まれています。さらに、インテルのすべてのハードウェア製品には、機能安全規格、タイム・センシティブ・ネットワーキング、インテル® vPro® プラットフォーム・テクノロジーなどの価値ある組込みテクノロジーが含まれています。
インテルのテクノロジー、製品、アーキテクチャーを補完するのは、当社の幅広いエコシステム・パートナーです。インテルは世界中のパートナーと協力して、開発を加速し、最大のパフォーマンスと価値を備えたソリューション作成を支援します。

コネクテッド・レイルウェイ・ソリューション

インテルのエコシステム・パートナーは、マーケット・レディー・ソリューションを提供することで、インテリジェントなコネクテッド・レイルウェイの実現を支援します。鉄道の非常に差し迫った課題を解決するため、現在利用可能なソリューションをご覧ください。

• Cisco Connected Rail は、データセンター、有線および無線ネットワーク、セキュリティー、およびソフトウェア・テクノロジーを結集して、交通機関の最新化を実現する 1 つのコンバージド・ネットワーク・ソリューションを形成します。
• Klas TRX R6 Connected Transportation Solution は、列車、駅、大規模交通システムが接続する方法を簡素化するオープン・アーキテクチャー・モデルを提供します。TRX プラットフォームは、KlasOS Keel を実行するハードウェアとソフトウェアのソリューションを組み合わせることで、単一の管理を実現する、帯域幅が最適化されたプラットフォーム上で幅広いアプリケーションをサポートできます。
• Zotera Radius Gateway は、エッジに導入される安全性の高いプラットフォームであり、運用技術 (OT) と情報技術 (IT) を単一のシステムに統合します。Zotera のゲートウェイにより、リアルタイムの意思決定を行うために列車のエッジでデータを収集、分析、蓄積できます。

次世代の鉄道を実現

インテルのイノベーションに対する継続的な取り組みは、政府や事業者が鉄道を変革して乗客の体験を向上させ、予測メンテナンスを可能にし、最終的には将来の成功を生み出すための、エキサイティングな新しいソリューションと機会を創出しています。堅牢なテクノロジーのポートフォリオ、長年にわたって培ってきた専門知識、そしてダイナミックなパートナー・エコシステムを備えたインテルは、鉄道業界の前進に貢献する準備ができています。