运用AI图像分析技术 实现符合当地实际情况的铁路道口监视系统
- 关键词：康泰克,AI图像分析技术
- 摘要：名铁EI 工程在以名古屋铁道为主的周边各铁路公司进行设备施工和通信系统开发，公司携手具有AI图像分析实绩的丰田系统和铁路设备制造商东邦电机工业，组成项目团队，启用了导入AI图像分析的铁路道口监视系统。采用满足系统需求的边缘AI计算机DX-U2200。
凭借经验、热情和创意，充分运用AI图像分析技术 实现符合当地实际情况的铁路道口监视系统
名铁EI 工程在以名古屋铁道为主的周边各铁路公司进行设备施工和通信系统开发，公司携手具有AI图像分析实绩的丰田系统和铁路设备制造商东邦电机工业，组成项目团队，启用了导入AI图像分析的铁路道口监视系统。采用满足系统需求的边缘AI计算机DX-U2200。
安装在道口附近电线杆上的摄像头和AI铁路道口监视系统守护着铁路的稳定运行和当地居民的安全
希望通过AI图像分析技术守护众多铁路道口的安全
在本公司主要负责设备施工的名古屋铁道中，目前在所有线路上有大约1,000个铁路道口。铁路道口是道路与铁轨交汇的地方，容易发生重大事故，守护其安全也是本公司的一项重要职责。作为守护铁路道口安全的机制，有一种称为“铁路道口障碍物检测装置”的设备，但由于铁路道口的环境千差万别，安装起来有时很困难，目前名古屋铁道并未在所有铁路道口安装这种装置。此外，这种装置通过从铁路道口两端发射激光来检测阻碍物，虽然易于检测到如汽车等大型物体，但对于较窄的人体则较难检测到。对于人体的检测，通过使用3D LiDAR可以提高精度，首都圈的铁路公司已有相关的导入实绩，但由于系统非常昂贵，如果要在众多铁路道口安装，需要寻找安装成本较低的系统。
在此情况下，名古屋铁道内部提出了一项计划，即在安装铁路道口状态监视装置，监视栏杆和紧急停止按钮情况的同时安装摄像头，不仅对铁路道口装置进行监视，还考虑使用AI等技术来提高安全性。这是因为偶尔会有从铁路道口进入线路的情况，而传统的系统无法检测到这种情况。于是，既然安装了摄像头，就开始探索能否导入AI图像分析技术，实现相当于3D LiDAR异常检测的安全性提升系统。
满足期望条件的康泰克边缘AI计算机
在接到名古屋铁道的要求后，名铁EI工程向多家制造商进行了咨询，其中已有AI图像分析实绩的丰田系统表示希望挑战这一项目，并加入了项目团队。此外，铁路设备专家东邦电机工业也加入了项目，从而正式启动了开发工作。 虽然项目的体制已经完善，但仍面临诸多课题。尤其是系统核心部分的AI学习作业。由于铁路道口的安装环境多种多样，因此AI不一定能够始终如一地检测到相同情况。我们让AI尽可能多地读取数据，并在发生误检时让其重新学习，通过反复进行这一过程，最终提高到目标精度。
在推进AI学习的同时，我们还要决定在检测到异常时，何种措施适当，如何与状态监视装置联动等，以确保安全。为此，各公司汇聚各自的专业知识，进行了多次讨论。为了实现名古屋铁道尽可能多地消除铁路道口事故的愿望，并以低成本导入系统，我们将其定位为“安全支持装置”，而非保安标准非常严格的“保安装置”等，采取各种措施以便在更多的道口安装。
此外，AI的开发在NVIDIA提供的Jetson内置评价套件上进行，但要投入现场使用，必须选择搭载Jetson的边缘AI计算机。由于此次项目涉及多家公司，我们希望如果发生问题，能够避免与商业习惯不同的海外公司打交道所带来的困扰，因此倾向于采用日本国产产品。就在这时，我们得知康泰克推出了一款搭载Jetson的新产品。康泰克的产品在开发其他监视系统时已经有采用实绩，并且一直稳定运行，因此我们对其评价很高。支持体制也非常让人放心，因此毫不犹豫地决定采用。此外，由于还支持与我公司各系统联动所需的数字I/O，这也给予了我们很大帮助。在机型方面，我们选用了DX-U2200，不仅满足当前所需规格，还考虑到了未来的扩展性。
平交道口监控系统屏幕
将AI图像分析再向前推进一步 希望同时用于省人化和高效化
此次的铁路道口监视系统已经深入到在检测到异常并判断有事故风险时，通过改变信号灯来使列车停止的阶段。因此，不能因为误检或误操作而频繁导致列车停止。目前，该系统在名古屋铁道的9个铁路道口运行，至今未出现明显的故障，稳定性甚至超出了在评价套件测试时的表现。
今后，我们将专注于达到目标的安装数量，但在未来，也希望利用图像分析的优势，减少人力进行铁路道口检查的次数，帮助实现省人化。此外，通过测量不同时间段的铁路道口交通量并分析这些数据，我们认为可以进一步提高列车运行的安全性和稳定性。随着功能的增加，可能需要再次选择新的边缘AI计算机，因此我们也期待今后康泰克的产品线能更加丰富。
引入的要点
课题
为了确保作为社会重要基础设施的铁路能够稳定运行，维护铁路道口至关重要。拥有众多大小铁路道口的名古屋铁道，不仅致力于维护铁路道口本身的安全，还在探索导入符合当地需求的机制，以确保周边线路的安全。
成果
以导入摄像头为契机，开发了通过AI图像分析检测异常，并与行车指令和信号机联动的铁路道口监视系统。系统构成的关键采用了搭载Jetson的边缘AI计算机DX-U2200，作为安全支援装置，能够帮助提高更多铁路道口的安全性。
客户档案
名铁EI 工程株式会社
铁道事业部 未来创造担当 股长 杉浦 淳 先生
作为通信课的一员，长期从事铁路道口监视系统、无人车站监视系统等远程监控系统的开发。利用这些经验，参与了基于AI图像分析的铁路道口监视系统的开发。目前担任“未来创造担当”，致力于开拓交通基础设施的未来，积极向集团以外的铁路公司推广利用新技术的机制。
名铁EI 工程株式会社new window（日文）
对于作为社会“动脉”的公共交通相关设备，从设计、施工到维护，提供一体化支持。此外，还进行各类设施设备等支撑当地的各种基础设施建设。
采用产品
DX-U2200
配备了NVIDIA Jetson Orin NX 的边缘AI加速器
标准配备NVMe存储器
可以选择4G LTE Cat.4通信款式
4个千兆局域网端口采用了互连不同的网络层次结构
支持-20至60°C的环境温度