憑借經(jīng)驗(yàn)、熱情和創(chuàng)意，充分運(yùn)用AI圖像分析技術(shù) 實(shí)現(xiàn)符合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的鐵路道口監(jiān)視系統(tǒng)

名鐵EI 工程在以名古屋鐵道為主的周邊各鐵路公司進(jìn)行設(shè)備施工和通信系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，公司攜手具有AI圖像分析實(shí)績(jī)的豐田系統(tǒng)和鐵路設(shè)備制造商?hào)|邦電機(jī)工業(yè)，組成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，啟用了導(dǎo)入AI圖像分析的鐵路道口監(jiān)視系統(tǒng)。采用滿足系統(tǒng)需求的邊緣AI計(jì)算機(jī)DX-U2200。

安裝在道口附近電線桿上的攝像頭和AI鐵路道口監(jiān)視系統(tǒng)守護(hù)著鐵路的穩(wěn)定運(yùn)行和當(dāng)?shù)鼐用竦陌踩?/span>

希望通過(guò)AI圖像分析技術(shù)守護(hù)眾多鐵路道口的安全

在本公司主要負(fù)責(zé)設(shè)備施工的名古屋鐵道中，目前在所有線路上有大約1,000個(gè)鐵路道口。鐵路道口是道路與鐵軌交匯的地方，容易發(fā)生重大事故，守護(hù)其安全也是本公司的一項(xiàng)重要職責(zé)。作為守護(hù)鐵路道口安全的機(jī)制，有一種稱為“鐵路道口障礙物檢測(cè)裝置”的設(shè)備，但由于鐵路道口的環(huán)境千差萬(wàn)別，安裝起來(lái)有時(shí)很困難，目前名古屋鐵道并未在所有鐵路道口安裝這種裝置。此外，這種裝置通過(guò)從鐵路道口兩端發(fā)射激光來(lái)檢測(cè)阻礙物，雖然易于檢測(cè)到如汽車等大型物體，但對(duì)于較窄的人體則較難檢測(cè)到。對(duì)于人體的檢測(cè)，通過(guò)使用3D LiDAR可以提高精度，首都圈的鐵路公司已有相關(guān)的導(dǎo)入實(shí)績(jī)，但由于系統(tǒng)非常昂貴，如果要在眾多鐵路道口安裝，需要尋找安裝成本較低的系統(tǒng)。

在此情況下，名古屋鐵道內(nèi)部提出了一項(xiàng)計(jì)劃，即在安裝鐵路道口狀態(tài)監(jiān)視裝置，監(jiān)視欄桿和緊急停止按鈕情況的同時(shí)安裝攝像頭，不僅對(duì)鐵路道口裝置進(jìn)行監(jiān)視，還考慮使用AI等技術(shù)來(lái)提高安全性。這是因?yàn)榕紶枙?huì)有從鐵路道口進(jìn)入線路的情況，而傳統(tǒng)的系統(tǒng)無(wú)法檢測(cè)到這種情況。于是，既然安裝了攝像頭，就開(kāi)始探索能否導(dǎo)入AI圖像分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于3D LiDAR異常檢測(cè)的安全性提升系統(tǒng)。

滿足期望條件的康泰克邊緣AI計(jì)算機(jī)

在接到名古屋鐵道的要求后，名鐵EI工程向多家制造商進(jìn)行了咨詢，其中已有AI圖像分析實(shí)績(jī)的豐田系統(tǒng)表示希望挑戰(zhàn)這一項(xiàng)目，并加入了項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。此外，鐵路設(shè)備專家東邦電機(jī)工業(yè)也加入了項(xiàng)目，從而正式啟動(dòng)了開(kāi)發(fā)工作。 雖然項(xiàng)目的體制已經(jīng)完善，但仍面臨諸多課題。尤其是系統(tǒng)核心部分的AI學(xué)習(xí)作業(yè)。由于鐵路道口的安裝環(huán)境多種多樣，因此AI不一定能夠始終如一地檢測(cè)到相同情況。我們讓AI盡可能多地讀取數(shù)據(jù)，并在發(fā)生誤檢時(shí)讓其重新學(xué)習(xí)，通過(guò)反復(fù)進(jìn)行這一過(guò)程，最終提高到目標(biāo)精度。

在推進(jìn)AI學(xué)習(xí)的同時(shí)，我們還要決定在檢測(cè)到異常時(shí)，何種措施適當(dāng)，如何與狀態(tài)監(jiān)視裝置聯(lián)動(dòng)等，以確保安全。為此，各公司匯聚各自的專業(yè)知識(shí)，進(jìn)行了多次討論。為了實(shí)現(xiàn)名古屋鐵道盡可能多地消除鐵路道口事故的愿望，并以低成本導(dǎo)入系統(tǒng)，我們將其定位為“安全支持裝置”，而非保安標(biāo)準(zhǔn)非常嚴(yán)格的“保安裝置”等，采取各種措施以便在更多的道口安裝。

此外，AI的開(kāi)發(fā)在NVIDIA提供的Jetson內(nèi)置評(píng)價(jià)套件上進(jìn)行，但要投入現(xiàn)場(chǎng)使用，必須選擇搭載Jetson的邊緣AI計(jì)算機(jī)。由于此次項(xiàng)目涉及多家公司，我們希望如果發(fā)生問(wèn)題，能夠避免與商業(yè)習(xí)慣不同的海外公司打交道所帶來(lái)的困擾，因此傾向于采用日本國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品。就在這時(shí)，我們得知康泰克推出了一款搭載Jetson的新產(chǎn)品?？堤┛说漠a(chǎn)品在開(kāi)發(fā)其他監(jiān)視系統(tǒng)時(shí)已經(jīng)有采用實(shí)績(jī)，并且一直穩(wěn)定運(yùn)行，因此我們對(duì)其評(píng)價(jià)很高。支持體制也非常讓人放心，因此毫不猶豫地決定采用。此外，由于還支持與我公司各系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)所需的數(shù)字I/O，這也給予了我們很大幫助。在機(jī)型方面，我們選用了DX-U2200，不僅滿足當(dāng)前所需規(guī)格，還考慮到了未來(lái)的擴(kuò)展性。

平交道口監(jiān)控系統(tǒng)屏幕

將AI圖像分析再向前推進(jìn)一步 希望同時(shí)用于省人化和高效化

此次的鐵路道口監(jiān)視系統(tǒng)已經(jīng)深入到在檢測(cè)到異常并判斷有事故風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，通過(guò)改變信號(hào)燈來(lái)使列車停止的階段。因此，不能因?yàn)檎`檢或誤操作而頻繁導(dǎo)致列車停止。目前，該系統(tǒng)在名古屋鐵道的9個(gè)鐵路道口運(yùn)行，至今未出現(xiàn)明顯的故障，穩(wěn)定性甚至超出了在評(píng)價(jià)套件測(cè)試時(shí)的表現(xiàn)。

今后，我們將專注于達(dá)到目標(biāo)的安裝數(shù)量，但在未來(lái)，也希望利用圖像分析的優(yōu)勢(shì)，減少人力進(jìn)行鐵路道口檢查的次數(shù)，幫助實(shí)現(xiàn)省人化。此外，通過(guò)測(cè)量不同時(shí)間段的鐵路道口交通量并分析這些數(shù)據(jù)，我們認(rèn)為可以進(jìn)一步提高列車運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。隨著功能的增加，可能需要再次選擇新的邊緣AI計(jì)算機(jī)，因此我們也期待今后康泰克的產(chǎn)品線能更加豐富。

引入的要點(diǎn)

課題

為了確保作為社會(huì)重要基礎(chǔ)設(shè)施的鐵路能夠穩(wěn)定運(yùn)行，維護(hù)鐵路道口至關(guān)重要。擁有眾多大小鐵路道口的名古屋鐵道，不僅致力于維護(hù)鐵路道口本身的安全，還在探索導(dǎo)入符合當(dāng)?shù)匦枨蟮臋C(jī)制，以確保周邊線路的安全。

成果

以導(dǎo)入攝像頭為契機(jī)，開(kāi)發(fā)了通過(guò)AI圖像分析檢測(cè)異常，并與行車指令和信號(hào)機(jī)聯(lián)動(dòng)的鐵路道口監(jiān)視系統(tǒng)。系統(tǒng)構(gòu)成的關(guān)鍵采用了搭載Jetson的邊緣AI計(jì)算機(jī)DX-U2200，作為安全支援裝置，能夠幫助提高更多鐵路道口的安全性。

客戶檔案

名鐵EI 工程株式會(huì)社

鐵道事業(yè)部 未來(lái)創(chuàng)造擔(dān)當(dāng) 股長(zhǎng) 杉浦 淳 先生

作為通信課的一員，長(zhǎng)期從事鐵路道口監(jiān)視系統(tǒng)、無(wú)人車站監(jiān)視系統(tǒng)等遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。利用這些經(jīng)驗(yàn)，參與了基于AI圖像分析的鐵路道口監(jiān)視系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。目前擔(dān)任“未來(lái)創(chuàng)造擔(dān)當(dāng)”，致力于開(kāi)拓交通基礎(chǔ)設(shè)施的未來(lái)，積極向集團(tuán)以外的鐵路公司推廣利用新技術(shù)的機(jī)制。

名鐵EI 工程株式會(huì)社new window（日文）

對(duì)于作為社會(huì)“動(dòng)脈”的公共交通相關(guān)設(shè)備，從設(shè)計(jì)、施工到維護(hù)，提供一體化支持。此外，還進(jìn)行各類設(shè)施設(shè)備等支撐當(dāng)?shù)氐母鞣N基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

采用產(chǎn)品

DX-U2200

• 配備了NVIDIA Jetson Orin NX 的邊緣AI加速器

• 標(biāo)準(zhǔn)配備NVMe存儲(chǔ)器

• 可以選擇4G LTE Cat.4通信款式

• 4個(gè)千兆局域網(wǎng)端口采用了互連不同的網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)

• 支持-20至60°C的環(huán)境溫度