整合端網雲改善資訊基礎架構，桃園捷運透過數據分析強化營運

在2017年桃園捷運機場線通車後，這一條全長53公里，跨越桃園市、新北市、臺北市及桃園國際機場的路線，不只是國外觀光客抵達臺灣，前往市區的重要交通運具，也是國人上下班、上下學的重要通勤方式。

然而，在新冠肺炎全球大爆發後，嚴格管控出入境的防疫策略下，國外旅客驟減，國人也減少出國旅遊計畫，民眾減少外出活動，使得桃園大眾捷運公司（以下簡稱桃園捷運或桃捷）旗下這條線路的運務量大減。

疫情爆發前，2019年時，機場捷運一年總運量為2,796萬人次，平均每日運量約7.6萬人次，而在疫情影響的2020年，年度運量大減至1,852萬人次，平均每日運量也縮減至約5萬人次。

儘管機場捷運受疫情衝擊而運量銳減，但並沒有停下發展腳步。去年桃園捷運與交通部鐵道局合作，推動5G智慧鐵道運輸及監理環境，從端、網、雲三部分，為桃園捷運的智慧化營運奠定基礎。其中雲的部分，桃捷規畫打造私有雲平臺，推手正是在桃園捷運企畫處資訊組擔任正工程師兼經理的李鴻志。

在進入桃園大眾捷運公司之前，李鴻志曾在資訊服務產業工作，具有豐富的軟體開發及系統整合經驗，在機場捷運線正式通車營運前，他在2016年加入桃園捷運，待過負責車輛、機電、軌道等維修及研發的維修處。

在維修處期間，李鴻志曾花約一年時間自建一朵測試雲環境，蒐集IoT物聯網數據，包括車載號誌擷取數據、空氣盒子數據、MMS維修管理系統數據進行分析，與維修處研發團隊合作，打造列車舒適度即時監控儀表板，透過儀表板顯示空氣品質、車廂擁擠程度、震動感測等，以掌握旅客乘車舒適度。他還參與開發車載號誌即時健康指數儀表板，顯示列車動向、車輛健康狀態。

李鴻志後來轉至負責行車控制、車務、站務、票務的運務處，再調到負責策略規畫的企畫處，今年成為資訊組正工程師兼經理，帶領桃捷IT團隊

打造私有雲架構

雖然桃園捷運機場線2017年才通車，但由於桃園捷運規畫較早，採用IBM主機切分VM虛擬主機，每臺機器資源不易共享，去年，資訊團隊開始規畫私有雲架構，從2022年開始建置。

為了提升資源的共享，這個私有雲在IaaS層，規畫採用OpenStack加上K8s，並搭配Ceph數位定義儲存，當資料庫資源不足時，將儲存資源定義分配給個別的資料庫使用。PaaS層的資料交換，將採用MQTT及Kafka，透過MQTT蒐集IoT設備資料，並以Kafka作為資料匯流排，處理大量資料，送到NoSQL或SQL Server作資料倉儲，搭配Log紀錄告警。

鑑於舊有系統仍採用Windows環境，私有雲除了支援容器，追求資源的靈活調度，也順應舊系統的需要，繼續支援VM虛擬主機。

李鴻志表示，相較於以單機主機切分VM的架構，除了資安的問題之外，資源不易共享，雲架構可以加入集群方式，讓CPU、RAM、儲存等資源共享，當微服務需要更多的資源時，就能以數位定義擴充。這個私有雲也為未來推動5G IoT大數據處理作好準備。

李鴻志解釋，當微服務或數據蒐集在特定的主機，隨著數據量的增加，傳統的方式需要移機到另一臺更大的主機，採用雲系統的優勢是，可利用平行擴充增加資源。私有雲將於2023年完成，未來新架構逐步取代舊架構。

「任何數據的蒐集都是為了智慧化，這是基本功」，大量的數據蒐集回來後，搭配私有雲系統，承接龐大的數據量，透過私有雲的橫向擴充優勢，能夠更靈活擴充資源，也善用雲來提供備援。

「IT建立雲系統等基礎建設，營運單位從端取得資料，透過IT的標準化雲使用方式，將資料拋到雲，進行BI分析」，李鴻志說明桃捷的端、雲策略。

攝影／洪政偉
桃園捷運企畫處資訊組正工程師兼經理李鴻志表示，IT建立雲系統等基礎建設，營運單位從端取得資料，透過IT的標準化雲使用方式，將資料拋到雲，進行BI分析。

從OT端蒐集更多數據輔助決策

在這波新冠肺炎疫情衝擊之下，民眾基於防疫減少外出，使得鐵道業者的旅客載運量驟減，在經營上面臨更為嚴峻的考驗，桃園捷運也不例外，需要更精準的下決策，例如依據乘客數量的增減，判斷某個時段加開或是減少班車。

然而，營運決策需要蒐集OT設備端的運作數據，例如軌道旁號誌資料、月臺資料、車站內電梯資料，這些資料在鐵道業而言，過去都在封閉的OT環境，由行控中心監控即時數據，確保系統設備的正常運作，要自行控中心以外取得資料並不容易。

李鴻志表示，過去，OT領域常將封閉網路環境視為安全，但現在意識到OT不一定能做到完全封閉，因為一方面想要確保資安，另一方面又想要獲取其中的資料來進行分析，協助營運、維修或供決策之用。

為此，桃園捷運在強化端、網、雲的基礎架構中，端的部分由各個單位研發相關技術，例如從OT端透過自行研發、委外研發的技術蒐集數據，目前已有一些成果。

以行控系統的中央列車自動監視（Automatic Train Supervision, ATS）控制系統為例，為提供全面的捷運營運控管，包括列車動態，開往哪裡、經過哪些軌道電路、轉轍器、月臺門、供電資料等等，最直接的方式是自系統取得原始數據，但可能是原廠一連串位元組，只能透過SCADA圖控畫面，才能瞭解列車將進入哪個車站、哪個月臺門狀態。

為了取得ATS系統數據作分析之用，他們委外開發，運用AI影像辨識SCADA的圖控畫面，以間接的方式轉換為數位資料，作為後續的數據分析，輔助經營決策。

除了軌旁號誌的數據，還需要取得車載號誌的數據，兩者相互對應，才能掌握捷運列車前方的路能不能行駛、車速應該多快，由於列車行駛速度快，以時速80公里為例，列車1秒行駛距離達22公尺，指令晚下1秒就可能錯過時機，因此車載號誌每秒回傳即時資訊。

透過自行研發，以側錄取得車載號誌系統每秒回傳資訊，包括列車位置、駕駛模式、目的地，哪輛車在北上方向哪個車站月臺，該列車為自動駕駛或手動駕駛，列車ATP保護裝置是否有效，車載設備是否健康等等。

因捷運列車移動，目前桃捷是透過4G網路，回傳車載號誌數據及車廂內監控影像畫面，因監控影像只有300萬畫素，利用4G網路回傳資料已足夠，但考慮到未來更高畫質的影像傳輸或AI應用需要，視捷運沿線5G基地臺涵蓋情況，明年計畫改用5G網路取代4G。

透過數據分析輔助決策

明年私有雲上線後，根據不同的數據分析需求，送到私有雲架構不同資料庫，如非關聯性資料庫MongoDB，可直接餵入JSON格式資料，用於資料交換、網頁呈現，或將數據送至關聯性資料庫，如MySQL、SQL Server，透過儀表板呈現數據或BI商業智慧分析。

李鴻志表示，從OT取得的數據的目的是進一步分析運用，在這個過程中， IT的角色是完成基礎建設，例如私有雲系統及標準化的使用方式，各營運單位從端取得OT數據後，拋到雲端資料庫使用BI工具進行分析。未來桃園捷運新的路線通車，也能從新系統撈取更多值得分析的數據。

儘管桃捷IT團隊規模並不大，資訊組人數為15人，和其他捷運同業的資訊部門相比規模較小，但編制在企畫處底下，IT扮演資料匯流、資料管理者，協助經營管理層所需資料，如人員、財務、會計等，協助與成本、收入有關的資料分析，輔助經營決策。

李鴻志表示，蒐集OT數據加以分析輔助決策，甚至可發展出專家系統。舉例來說，當發生4級以上地震時，列車放慢速度進行巡軌，過去是交由人工依據經驗判斷如何巡軌，未來發展出專家系統後便能自動計算巡軌時間，安排A、B、C列車執行巡軌。

在車輛維修方面，蒐集車載號誌系統每秒回傳的數據，維修單位能掌握車輛的健康情形，甚至做到預測性維修，一些設備故障在發生前有前兆訊息，前兆可能出現僅僅1秒，側錄車載系統每秒回傳數據，當發現前兆訊息，預估故障的可能性高，在發生之前先進行維修，以避免故障發生後才維修的高成本，例如列車因故障無法發車，為旅客處理退票或安排換乘其他列車、交通工具，媒體大篇幅報導還會造成公司商譽損失等。

另外，因機場捷運經過桃園棒球場，每當舉行棒球比賽或演唱會，旅客就會增加，捷運公司需要研判是否需加開班車，雖然各車站的售票資料每15分鐘回傳一次，但僅集中至票務中心，如經營管理層要求票收數據，需要以人工方式取得售票資料，處理相當費時，最快取得昨天的資料，因此過去捷運公司得在活動前一晚作決策，而且仰賴人工經驗判斷。

未來私有雲上線後，每15分鐘的票收數據蒐集至私有雲，綜合其他系統的數據進行BI分析，由於更貼近各車站真實售票數據，不再需要前一晚依據人工經驗判斷，在比賽或演唱會當天，根據更即時的數據下決策。

「過去以人工處理資料，花費許多時間，自動化的目的是加快分析速度，提供有效的分析，並且提升決策速度」，李鴻志說。

由於鐵道事業售票金額並不高，鐵道業經營並不容易，業者均希望從大數據中煉金，設法增加營收，特別是加開列車班次，意謂著用電成本增加，同時需要安排服務人力，因此對鐵道業而言，依據數據分析輔助經營決策相當重要。

桃捷曾從售票數據發現，許多到桃園棒球場觀看比賽的球迷來自臺北市、新北市，不少球迷可能2到4人自行開車到棒球場，為了吸引球迷搭捷運看棒球，桃捷和棒球場異業合作，推出看球賽回程免費搭捷運，以吸引球迷願意搭捷運看比賽。

透過端、網蒐集更多營運數據，再經由私有雲分析運用，桃捷希望加快分析改善內部經營決策，未來這個私有雲也會和交通部的鐵道營運安全雲介接，將部分營運數據上傳至鐵道雲，讓主管機關根據鐵道業者的數據，研究擬定鐵道管理政策。目前桃捷正與鐵道局合作，為營運資料上傳至鐵道雲制定標準，未來不只是桃園捷運，其他鐵道業者也會依這個標準上傳資料至鐵道雲，讓主管機關掌握營運資料，協助改善我國鐵道監理決策。

 CIO小檔案 

桃園大眾捷運企畫處資訊組正工程師兼經理李鴻志

學歷：世新大學傳播管理學系

經歷：曾在資訊服務產業工作，具有軟體開發、系統整合經驗，2016年進入桃園大眾捷運，在維修處、運務處、企畫處擔任正工程師、正管理師等職務，在維修處曾參與IoT數據分析運用，並自建智慧維修測試雲，後來升任企畫處資訊組經理帶領IT團隊

 公司檔案 

桃園大眾捷運

地址：桃園市大園區領航北路四段251號

成立時間：2010年

主要業務：機場捷運服務

員工數：約1,140人

董事長：劉坤億

總經理：鄭德發

 資訊部門檔案 

資訊部門主管職稱：企畫處資訊組正工程師兼經理

資訊部門主管姓名：李鴻志

資訊部門人數：15人

 IT大事記 

2015年：ERP/EIP系統上線

2016年：通過CNS27001/ISMS資安驗證

2017年：推出MMS維修管理系統、遺失物管理系統上線

2018年：文件管理系統、物品管理系統上線

2019年：推出站務管理系統

2020年：票務帳整系統上線

2021年：運務支援系統上線

2022年：車務行控系統上線、規劃建置桃捷雲私有雲系統