嚴苛環境考驗 智慧交通設計穩定為先

架設於高架上的交通設備，需具遠端監控設計，以利後續維修。DIGITIMES攝

交通系統的所處環境嚴苛，設計時必須以「適地性」為重點考量，避免陷入效能迷思，方能打造最佳化的智慧交通系統。

智慧交通系統是工業電腦應用中相當重要的一環，由於交通系統對於效能的需求，並不如穩定性與強固性等要求來得迫切，因此相當適合工業電腦廠商切入；此外，相對於消費的電子產品環境，設置於智慧交通控制的電子產品所面臨的環境往往更為嚴苛，因此交通控制的產品規格甚至比工業規格更高，因此通常系統整合廠商都會與工業電腦業者合作，採用高規格電子零組件，來完成其目標。

交通系統相當複雜，其組成元素包括路口與道路、車輛與駕駛、車輛與設備，車輛與車輛、駕駛人與駕駛人等不同元素的整合，這些不同元素的溝通連結與組合，與之間資訊的整合分享，就是交通系統的智慧化所在。

不過這些元素要相互鏈結整合，其難度相當高，首先各設備在嚴苛環境中能否順暢運作，對系統整合商來說就是難題，因此在整合系統之前，如何讓設備能在艱困環境中「存活」，將是首要任務。

寬溫設計 讓系統運作更穩定

與其他應用相較，交通系統對設備的需求差異相當大，仔細分析可以看出，智慧交通系統基本上可以分成「嚴苛環境」與「長時間運作」兩大面向，交通建設絕大多數的設備，必須24小時暴露在戶外，而戶外嚴苛的環境，絕非室內可以比擬，以高速公路為例，一部架於路邊的測速器，必須面對白天太陽的高溫、路上的灰塵、車輛行駛的震動、寒暑的高低溫差，即便是位於軌道系統中的列車號誌，也要抵擋列車行駛的強震、多塵與油污，這些情況都對交通設備帶來嚴苛的挑戰。

寬溫主要的要求，是在任何環境中，設備都可順利啟動並運作，不會因氣溫變化而停擺，在交通應用中，設備的置放地點通常是戶外，長時間的陽光曝曬或高緯度國家的低溫，都對設備帶來集嚴苛的挑戰，因此寬溫將會是智慧交通系統不可或缺的設計。

除環境惡劣外，交通系統的另一挑戰是穩定的長時間運作，一般來說，鐵路與機場的營業時間至少都有18小時，公路更是24小時不中斷，在倚賴交通設施甚深的情況下，若在尖峰時刻，高速公路上的收費系統故障，或地鐵售票、機場航班系統故障，勢必產生相當的不便與困擾。因此，長時性與穩定性是智慧交通系統的基本要求。

針對這部份，工業電腦的產品可分為2類，一是置於車上，用來作為車隊管理的車載電腦，二是屬於基礎建設的各類自動化架構，包括地鐵、公路等系統應用設備，但無論是車載或交通系統使用的電腦，都必須符合其環境要件。

環境耐受度 將是設計重點

由於傳統電腦多是以「空調室」為其設定的使用環境而做的設計，工業單板電腦雖可在稍微惡劣的環境中運作，要用到交通領域，就可能力有未逮，尤其交通系統不只會有環境干擾，還有可能遭到物理破壞，包括人為的蓄意敲打或車輛事故的無意撞擊，都會對設備造成極大傷害，因此，強固設計已是交通系統的必要設計。

因此智慧交通系統所使用的設備，與一般電腦產品的使用模式完全不同，一般資訊產業都將電腦設計為「嬌弱」型，必需依照特定程序開、關機，才能確保系統的安全，但對交通系統卻完全不一樣，以車載電腦舉例，常是汽車引擎關閉，電腦也就跟著斷電，這種「衝擊性」的使用模式，對車載電腦的壽命也是一大衝擊，面對此一狀況，設計者當然不能要求使用者立即改變使用習慣，但如何將這類衝擊降到最低，這是設計交通系統設備的嚴格考驗。

此外，交通系統設備均靠「連結」進行監控、管理及通訊，加上整個系統無法直接辨識設備的連結是否完好，因此「堅固的連結」也成為交通設備重點設計考量，由於在交通產業電腦的使用上，設備長時間放在震動或衝擊的環境底下，接線連結的完整性必須妥善設計，原因在於智慧交通系統中，設備的「環境耐受度」是最基本要求，不管設備是設計於車輛中或道路系統上，都非可以隨時拆開檢修，因此如何維護最佳的穩定運作，將會是設計時的優先的考量。

除了寬溫與長時間運作，智慧交通系統還有其他重點設計，抗震就是其一，不管是車載電腦或路上的設備，都不斷會有震動情況發生，這類環境與傳統工業電腦完全不同，因此抗震設計，也是交通系統設備設計時必須考量的環結，像是風扇在長時間的震動下，使用壽命將會大幅縮短，這時就必須考量是否設計為無風扇架構，前面提到的通訊線路的連接處，也必須有特殊強化，以免因不斷震動導致鬆脫。

另一個重點設計是防雷擊，此一設計主要以道路上的交通設備為主，部份交通設備位於空曠戶外，極容易因為雷擊導致系統故障，因此必須有抗突波設計，電腦與電源的聯結規劃方面，由於交通設備的電源供應無法像在其他自動化環境穩定，因此I/O部位的規劃防護與抗噪，也是智慧交通系統的重要設計。

不管單一設備如何設計，在現在的智慧交通系統中，這些設備都須與其他感測設備整合，而為求系統簡化，兩者的整合設計都必須盡可能簡潔，在最簡單的架構下完成連結，現在像是PoE（乙太網路供電）或PLC（Power Line Communication；電力線通訊），都是可用的技術，這些技術可同時提供數據與電力的傳輸，在智慧交通的應用將會逐步增多。

此外，在資訊處理方面，數據的大量化，對智慧交通系統設備而言，將是巨大考題，傳統工業電腦目前都已可隨時備份儲存大量資訊，並在特殊狀況下進行即時運算分析，不過當場景換到環境更嚴苛的交通環境中，相同的系統能否在即時而大量的資訊處理下，依然兼顧高效能的運算，而且還能考量到耗能，這就考驗設計者的功力。

適地性需求遠高於效能

總和以上論點，智慧交通系統的設計重點在於「適地性」，交通設備的設置環境非常多元，車載系統就有車體內部、車廂中，路上的設備更包括高架、路旁、隧道、橋樑，這些環境都各有其艱困挑戰，所需求的設計重點也就各有不同，例如車體中的車載電腦，雖不需防雷擊設計，但車輛啟動時的強大電磁波，就有可能造成系統故障，車輛熄火時的遽然斷電，也會縮短設備的使用壽命。

因此，這類設備就除了加強EMC？EMI設計外，設備本身也要有因斷電關機的緩衝設計，讓設備不致因車輛熄火就失去電力被強迫關機，另外位於高架上的設備，因為維修不易，就應有遠端控制功能，當設備故障時，可先從遠端瞭解故障原因，並可以簡單方式排除故障（如重開機），讓系統更易於維護。

就技術面來看，目前工業電腦的技術發展已然成熟，加上應用日廣，因此智慧交通系統的多數需求，設計上稍加更動就可滿足，而智慧交通系統的設計考量中，最適化往往遠高於效能極大化，在此情況下，設備廠商的建置經驗、創意、整合力與執行力，就成為市場競爭的勝出條件，誰能夠充分利用現有技術，整合出最具附加價值的系統，誰就能在這場波商機中獲取最大利益。