افزایش حجم حمل‌ونقل ریلی در مسیرهای بین‌شهری، نیاز به سامانه‌هایی دارد که بتوانند جریان قطارها را با دقت بالا، ایمنی بیشتر و بهره‌وری انرژی بهینه کنترل کنند. در این میان، فناوری اینترنت اشیا (IoT) به‌عنوان ستون اصلی تحول دیجیتال در صنعت ریلی، امکان نظارت لحظه‌ای، تحلیل داده‌های میدانی و تصمیم‌گیری هوشمند را فراهم می‌سازد.
ساختار سامانه هوشمند مدیریت ترافیک ریلی
در یک سامانه ریلی مبتنی بر IoT، هزاران حسگر در بخش‌های مختلف شبکه شامل لوکوموتیوها، ریل‌ها، ایستگاه‌ها و علائم راه‌آهن نصب می‌شوند. این حسگرها پارامترهایی مانند موقعیت دقیق قطار، سرعت لحظه‌ای، دمای محور و یاتاقان‌ها، وضعیت سوییچ‌ها و بار محوری را اندازه‌گیری کرده و از طریق شبکه‌های ارتباطی نظیر *LTE-M، NB-IoT یا LoRaWAN* به مراکز کنترل ارسال می‌کنند.
داده‌های جمع‌آوری‌شده در پلتفرم ابری IoT تجمیع و در قالب داشبوردهای مدیریتی، وضعیت خطوط و قطارها به‌صورت زنده نمایش داده می‌شود. این داده‌ها پایه تصمیم‌گیری برای تغییر مسیر، تنظیم برنامه حرکت و جلوگیری از تراکم ترافیک هستند.
کنترل ترافیک لحظه‌ای و مدیریت مسیر
یکی از مهم‌ترین کاربردهای IoT در صنعت ریلی، بهینه‌سازی ترافیک بین‌شهری از طریق همگام‌سازی داده‌های موقعیت قطارها است.
به‌عنوان مثال، اگر قطار شماره ۴۲ در مسیر تهران–اصفهان با تأخیر ۵ دقیقه‌ای مواجه شود، سامانه IoT با تحلیل داده‌های GPS، سرعت، و فاصله ایمن، مسیر قطارهای دیگر را طوری تنظیم می‌کند که احتمال توقف غیرضروری در ایستگاه‌های میانی کاهش یابد.
همچنین، سامانه می‌تواند به‌صورت خودکار به اپراتور اطلاع دهد که در صورت افزایش تراکم در یک محور ریلی، حرکت قطارها از مسیر جایگزین هدایت شود یا سرعت به‌صورت تدریجی تنظیم گردد.
تحلیل داده و نگهداری پیش‌بینانه
حسگرهای نصب‌شده روی ریل‌ها و قطارها داده‌های ارزشمندی درباره ارتعاش، دما و فشار وارد بر اجزای مکانیکی ثبت می‌کنند. این داده‌ها در سامانه تحلیلی IoT پردازش شده و با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین (Machine Learning) الگوهای غیرعادی شناسایی می‌شوند.
برای نمونه، افزایش غیرعادی دمای یاتاقان یک واگن ممکن است نشانه آغاز یک خرابی مکانیکی باشد. سامانه پیش از بروز حادثه، هشدار ارسال کرده و تعمیر پیشگیرانه انجام می‌شود. این نوع نگهداری پیش‌بینانه (Predictive Maintenance) باعث کاهش توقف قطارها و افزایش ایمنی شبکه می‌شود.
پروتکل‌های ارتباطی و امنیت داده
در چنین سامانه‌ای، استفاده از پروتکل‌های ارتباطی سبک و ایمن ضروری است. معمولاً MQTT* برای ارسال داده‌های بلادرنگ از قطارها به مرکز کنترل استفاده می‌شود. برای داده‌های بزرگ‌تر مانند گزارش‌های تعمیرات یا داده‌های ویدئویی از دوربین‌های خطوط ریلی، از ۵G یا LTE-M بهره گرفته می‌شود.
به‌منظور حفظ امنیت سایبری، تمام ارتباطات با رمزنگاری TLS و احراز هویت دیجیتال دستگاه‌ها انجام می‌شود تا از نفوذ یا ارسال داده‌های جعلی جلوگیری شود.
در پروژه‌ای آزمایشی در مسیر ریلی بین‌شهری دهلی–چنای (هند)، شبکه‌ای از حسگرهای IoT و گیت‌وی‌های LoRaWAN نصب شد. این سامانه توانست با تحلیل داده‌های موقعیت و سرعت قطارها، زمان تأخیر کلی شبکه را تا ۱۸٪ کاهش دهد. همچنین، با پایش لرزش و دمای محور واگن‌ها، تعداد خرابی‌های اضطراری به نصف رسید.
نتیجه‌گیری
استفاده از اینترنت اشیا در مدیریت ترافیک ریلی بین‌شهری، گامی بزرگ در جهت ایمنی بیشتر، بهره‌وری انرژی بالاتر و کاهش هزینه‌های عملیاتی است. ترکیب داده‌های بلادرنگ، الگوریتم‌های هوشمند و زیرساخت ارتباطی امن، آینده‌ای را رقم می‌زند که در آن شبکه‌های ریلی با حداقل خطا و حداکثر کارایی اداره می‌شوند.