[철도] 일본 로컬 5G 실증사례 (13): 로컬 5G와 AI 기술을 이용한 철도역에서의 차량 감시의 고도화

Advancement of Vehicle Surveillance in Railway Station Using Local 5G and AI Technology

September 02, 2022 | By 손장우 (son@netmanias.com)

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게이큐 급행전철의 하네다 공항 터미날역 (실증지)

AI 크랙 검출 화면

[분야: 철도] 로컬 5G와 AI 기술을 이용한 철도역에서의 차량 감시의 고도화
주관사: 게이큐 급행전철	수요기관: 게이큐 급행전철	실증기간: 2021.12-2022.03
로컬 5G 주파수: 4.8-4.9GHz	5G망 구성: SA	이용환경: 옥내
로컬 5G망 구조: On-Premise형 (사업장내 5G망 Full Set 설치)		5G Radio: eMBB
주요 참여사와 역할 - 게이큐 급행전철: 주관사이자 수요기관, 전체 과제 총괄, 실증지 제공 - NTT 도모코: 로컬 5G 망 구축/실증, 카메라 영상전달 및 AI 영상 분석 시스템 구축/실증 - 중앙복건컨설턴츠(주)

배경 및 도입효과

게이큐 급행전철에서는 현재 약 800량의 열차를 6일에 한번씩 로테이션해가며 3개의 검사소에서 검사원이 차체, 대차(바퀴, 차축, 모터) 등을 육안으로 확인하여 차량의 이상 유무를 검사하고 있다. 5인 1조로 차량당 30분씩 검사하고 있으며 각 차량은 6일에 1회 검사를 받고 있다. 즉, 상시 검사가 안 되고 있으며 검사에 많은 인력이 투입되고 있다.

전철 차량의 노후화와 유지보수 인력의 부족, 6일의 긴 검사 주기 문제를 해결하기 위해 고화질 카메라, 로컬 5G망 그리고 AI 영상 분석 응용을 도입하여 차량 검사의 원격화•자동화 시스템을 구축한다. 따로 검사소에 가지 않고, 전철 차량이 전철역에 발착하는 시간동안에 자동검사를 수행하여 전 차량 상시 검사가 가능하다. 이로써 유지보수 인력 부족 문제를 해소하고 전철 운행의 안정성 향상을 실현한다.

로컬 5G 응용/Use Case: 전철차량 실시간 원격 감시

전철이 하네다 공항 터미날역으로 진입해오면, 역내 3대의 FHD 카메라가 시속 수~30~40Km의 속도로 들어오고 있는 전철의 대차(차량 하단부: 바퀴, 차축, 모터)를 촬영하여 로컬 5G망을 통해 클라우드(AI 차량 이상 검지 응용)로 스트리밍한다. AI 응용이 크랙 등 이상을 검지/판정하면 녹화영상을 원격 감시 거점(게이큐 급행전철 본사)로 전달한다. 본사 감시원은 육안으로 영상을 확인한 후 이상이 확실하면 운행 중지 및 검차장에 입고를 지시한다.

전철의 역내 발착간 2분이내에 AI 영상 분석/처리 완료(로컬 5G망과 VPN망을 통한 클라우드로 영상 전송, AI 이상 판정, 본사로 녹화영상 전달 처리까지 포함)하는 것이 목표이고 평균 111초를 달성해 전철이 역에 도착하고 승객을 태워 출발하는 2분의 시간 동안 원격 자동 감시가 가능한 것을 확인했다. 0.1mm폭의 균열은 55.6%, 0.1~6mm폭의 균열은 74%의 검출율을 보였다.

로컬 5G 망구조: On-Premise형 (5G Core와 RAN을 모두 전철역내 설치함)

FHD 카메라(30fps, 12Mbps) 영상은 NTT Docomo의 5G MEC인 dIOC(도코모 오픈 이노베이션 클라우드, IaaS 서비스)로 전달되어 dIOC상의 AI 차량 이상 검지 응용이 차량의 크랙 발생 등 이상여부를 판정한다. 사업장과 dIOC간은 NTT동일본의 VPN (Flet’s Prio) 회선으로 연결된다.

구분	설명
사업장 외부	클라우드(dIOC: NTT 도코모의 5G망내 MEC)내 AI 차량 이상검지 응용
사업장과 외부간 연결	VPN (Flet’s Prio) 회선
사업장내	5G 코어 1식, CU/DU 일체형 1식, RU 2식, 5G UE 6식
디바이스	FHD 카메라

사업장내 On-Premise 로컬5G망(Ericsson)

Use Case/응용별 요구 사항과 로컬 5G망의 수용/지원능력

	상향 (RU당)
응용 레벨의 요구사항/목표치	36Mbps (FHD 카메라 3대합, FHD 카메라: 30fps, 12Mbps)
실증 사업장에서 실측치*	70Mbps로 응용의 요구 throughput 만족시킴

* 측정 구간: iPerf-UE-RU-CU/DU-UPF-iPerf

로컬 5G망 장비: Ericsson

실증과제후 사업화 계획

중앙복건 컨설턴츠와 NTT 도코모는 각 철도 사업자가 시스템을 구매/구축하는 것은 초기 투자비용이 커 적극적인 투자가 어려울 것으로 보고, 서비스 제공자가 각 철도사업자에게 턴키로 서비스 제공(서비스 설계, AI 차량 검지 시스템 및 로컬 5G망 설계/구축/운용, 장비 대여)하고 서비스 이용료를 수령하는 구독형 모델로 상용화할 계획이다.

위 컨텐츠는 한국방송통신전파진흥원의 출연에 의한 재정지원으로 작성되었습니다.

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