TW201524817A - 鐵道警示系統 - Google Patents

Abstract

一種鐵道警示系統，用以提升鐵道運輸安全性，該鐵道警示系統包含：一影像擷取單元，用以朝向一鐵軌拍攝取得一鐵道影像；及一整合控制單元，該整合控制單元包含一影像處理單元及一訊號處理單元，該整合控制單元經由該影像處理單元耦接該影像擷取單元，以供接收該鐵道影像並據以進行影像處理，該整合控制單元另經由該影像處理單元耦接一無線通訊單元，以透過無線傳輸方式發送該鐵道影像，該訊號處理單元係耦接該影像處理單元。

Description

鐵道警示系統

本發明係關於一種鐵道警示系統，尤其是一種能夠即時傳輸鐵道影像畫面以供列車駕駛員參考之鐵道警示系統。

近年來，鐵道事故層出不窮，由於火車行進速度飛快，一旦發生事故往往非死即傷，損失難以估量。可能造成鐵道事故的原因種類繁多，諸如鐵軌斷裂、人為操控疏失或者火車行進路線中存在障礙物等均可能導致意外發生。其中，分析釀成意外的主因，占最大宗者通常是車輛闖越平交道以及異物(如落石或斷枝殘幹等)殘留在鐵軌上形成障礙物，致使列車因緊急煞車或碰撞而發生脫軌、損毀等情形。

因噸位龐大的緣故，使得火車的煞停距離較長，以臺灣鐵路管理局TEMU1000型列車(例如：太魯閣號)為例，當其行駛達到營運速度(時速130公里)時，煞停距離約為650公尺，因此若前方鐵軌上出現障礙物，列車駕駛至少需要在障礙物前600~700公尺提前得到警告，方能安全將列車煞停以避免意外發生。然而，綜觀已知的鐵道安全措施，始終缺乏一種能夠在鐵軌上存在障礙物時提前警示列車駕駛員的系統，即便目前多數國內平交道旁均已設置緊急按鈕，惟一旦緊急情況發生時當事者延誤按下緊急按鈕的時間，仍然難以阻止列車撞擊鐵軌上的障礙物。況且，除了平交道外的鐵軌區段平時既無人監看，也缺乏緊急按鈕等警示裝置，因此一旦鐵軌上存在障礙物就很有可能釀成意外。

有鑑於此，亟需提供一種鐵道警示系統，透過即時傳輸列車行進路線前方的鐵道影像畫面供列車駕駛員參考，據以提供前方軌道狀況資訊，以提升列車行駛安全性。

本發明之一目的係提供一種鐵道警示系統，藉由一無線通訊單元將一影像擷取單元所拍攝之一鐵道影像傳輸至一行進間的列車上，使該列車之駕駛員能夠提前了解列車行進路線前方之鐵軌的狀況，具有提升列車行駛安全性之功效。

本發明之另一目的係提供一種鐵道警示系統，利用一整合控制單元分別耦接該無線通訊單元及該影像擷取單元，該整合控制單元係包含一相互耦接影像處理單元，用以接收該鐵道影像並據以進行影像分析，以判斷該鐵道影像中的鐵軌上是否存在障礙物，具有增進系統實用性之功效。

為達到前述發明目的，本發明所運用之技術手段包含有：一種鐵道警示系統，包含：一影像擷取單元，用以朝向一鐵軌拍攝取得一鐵道影像；及一整合控制單元，該整合控制單元包含一影像處理單元及一訊號處理單元，該整合控制單元經由該影像處理單元耦接該影像擷取單元，以供接收該鐵道影像並據以進行影像處理，該整合控制單元另經由該影像處理單元耦接一無線通訊單元，以透過無線傳輸方式發送該鐵道影像，該影像處理單元所執行之影像處理包含針對該鐵道影像執行影像分析，以判斷該鐵道影像中的鐵軌上是否存在障礙物，若該影像處理單元完成影像分析後係判定該鐵軌上存在一障礙物，該影像處理單元將產生一障礙警示訊號，該訊號處理單元係耦接該影像處理單元以接收該障礙警示訊號，且該訊號處理單元另耦接該無線通訊單元以輸出該障礙警示訊 號；其中，該障礙警示訊號係包含直接在該鐵道影像上，標示出該障礙物。

本發明之鐵道警示系統，其中，該無線通訊單元所採用之無線傳輸方式具有600公尺以上的傳輸距離。

本發明之鐵道警示系統，其中，所述之無線傳輸方式為Wi-Fi傳輸，該無線通訊單元係包含一Wi-Fi發射模組。

本發明之鐵道警示系統，其中，該影像處理單元所執行之影像處理包含壓縮處理或取樣處理。

本發明之鐵道警示系統，其中，該整合控制單元還包含一訊號收集模組，用以接收一鐵道運作訊號，且該訊號收集模組係耦接該訊號處理單元，該訊號處理單元分別自該影像處理單元及該訊號收集模組接收該障礙警示訊號及該鐵道運作訊號，據以進行訊號處理產生一輸出訊號並輸出至該無線通訊單元。

本發明之鐵道警示系統，其中，該鐵道運作訊號包含一列車之距離訊號、一平交道柵欄機之開關狀態訊號、一紅綠燈狀態訊號以及一鐵軌紅外線阻斷偵測訊號。

本發明之鐵道警示系統，其中，另包含一Wi-Fi接收裝置供設置於一列車上，該Wi-Fi接收裝置用以自該無線通訊單元之Wi-Fi發射模組接收該鐵道影像，且該Wi-Fi接收裝置能夠同時接收複數個鐵道警示系統之影像擷取單元所拍攝的鐵道影像。

本發明之鐵道警示系統，其中，該無線通訊單元另包含一行動電話通訊系統收發模組，用以將該影像擷取單元所拍攝的鐵道影像以及該訊號處理單元所接收之障礙警示訊號與鐵道運作訊號經由一基地台進行遠距離無線傳輸。

本發明之鐵道警示系統，其中，另設有一速度偵測模組，用以量測一列車之行進速度，該速度偵測模組係耦接該整合控制單元之訊號 收集模組。

本發明之鐵道警示系統，其中，該速度偵測模組為數個相互間隔設置的紅外線遮斷偵測器，該紅外線遮斷偵測器在該列車通過時將產生一狀態訊號並且輸出至該訊號收集模組，該訊號處理單元即可自該訊號收集模組接收該各該紅外線遮斷偵測器所產生之狀態訊號並據以計算產生該列車之行進速度。

1‧‧‧鐵道警示系統

11‧‧‧影像擷取單元

12‧‧‧無線通訊單元

121‧‧‧Wi-Fi發射模組

122‧‧‧GSM收發模組

13‧‧‧整合控制單元

131‧‧‧影像處理單元

132‧‧‧訊號處理單元

133‧‧‧訊號收集模組

14‧‧‧速度偵測模組

I‧‧‧鐵道影像

I’‧‧‧鐵道影像

R‧‧‧鐵軌

O‧‧‧障礙物

T‧‧‧列車

T1‧‧‧Wi-Fi接收裝置

B‧‧‧基地台

F‧‧‧邊框

C‧‧‧平交道柵欄

第1圖係本發明較佳實施例之系統架構圖。

第2圖係本發明較佳實施例之裝設情形示意圖。

第3圖係本發明較佳實施例之鐵道影像示意圖。

第4圖係本發明較佳實施例之使用情形圖。

第5a圖係本發明較佳實施例之鐵道影像包含障礙物之示意圖。

第5b圖係本發明較佳實施例於鐵道影像中標示障礙物之示意圖。

第6圖係本發明較佳實施例另一實施態樣之裝設情形示意圖。

第7圖係本發明另一較佳實施例之系統架構圖。

第8圖係本發明另一較佳實施例之裝設情形示意圖。

為讓本發明之上述及其它目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：本發明全文所述之「耦接」(coupling)，係指二裝置之間藉由有線實體、無線媒介或其組合(例如：異質網路)等方式，使該二裝置可以相互傳遞資料，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

請參照第1圖所示，係本發明較佳實施例之鐵道警示系統1，該鐵道警示系統1包含一影像擷取單元11、一無線通訊單元12及一整 合控制單元13，該整合控制單元13係分別耦接該影像擷取單元11及該無線通訊單元12。

該影像擷取單元11可以為習知監視攝影機、網路攝影機或夜間紅外線攝影機等，用以拍攝取得一鐵道影像I，且該影像擷取單元11所拍攝之鐵道影像I較佳為連續影像；該無線通訊單元12可以包含Wi-Fi發射模組、GSM/GPRS收發模組或其它習用無線收發裝置；另外，該整合控制單元13耦接該影像擷取單元11以接收該影像擷取單元11所拍攝之鐵道影像I，並且經由該無線通訊單元12將該鐵道影像I透過無線傳輸方式發送。

該整合控制單元13包含一影像處理單元131，該影像處理單元131可以為習知電腦主機、檔案伺服器或工作站等，該整合控制單元13經由該影像處理單元131耦接該影像擷取單元11，因此該影像處理單元131可以接收該鐵道影像I並據以進行影像處理。該影像處理單元131所執行之影像處理較佳包含壓縮處理或取樣處理等，透過影像處理降低該鐵道影像I之資料量將有利其傳輸。該影像處理單元131可以儲存紀錄該鐵道影像I以供進一步利用。除此之外，該影像處理單元131執行之影像處理較佳另針對該鐵道影像I執行影像分析，以判斷該鐵道影像I中的鐵道上是否存在障礙物。該影像處理單元131另耦接該無線通訊單元12以輸出該鐵道影像I。

詳言之，請一併參照第2圖所示，該較佳實施例之鐵道警示系統1實際使用時，可以裝設於平交道或其它容易掉落異物至鐵軌上的地點(例如：陡坡旁)，且該影像擷取單元11係朝向一鐵軌R拍攝以取得該鐵道影像I。因此，如第3圖所示，該影像擷取單元11所拍攝之鐵道影像I係包含該鐵軌R。由於該鐵軌R上並未存在任何障礙物，因此該影像處理單元131可以接收該鐵道影像I並作為後續執行影像分析時的一樣本影像。

在本實施例當中，該無線通訊單元12係包含一Wi-Fi發射模組121，且該Wi-Fi發射模組121較佳為具有中長發射距離之高功率Wi-Fi發射器，以提供600公尺以上的傳輸距離，例如美國Vivato公司所生產之VT2210型Wi-Fi發射基地台，在11Mbps的傳輸速率下其傳輸距離可達4600公尺，即符合該較佳實施例之鐵道警示系統1的需求。藉此，一列車T上僅需簡單設置一Wi-Fi接收裝置T1，該Wi-Fi接收裝置T1即可自該無線通訊單元12接收該鐵道影像I。當該列車T行駛接近該較佳實施例之鐵道警示系統1時，該無線通訊單元12可以即時傳輸列車行進路線前方的鐵道影像I至該Wi-Fi接收裝置T1，使該列車T之駕駛員能夠提前了解該鐵軌R的狀況。

請另參照第4及5a圖所示，若該鐵軌R上出現一障礙物O時，該影像擷取單元11所拍攝之鐵道影像I’係包含該鐵軌R及該障礙物O，因此當列車T行駛接近該較佳實施例之鐵道警示系統1時，該無線通訊單元12可以即時傳輸該鐵道影像I’至該Wi-Fi接收裝置T1，使該列車T之駕駛員能夠有充裕的時間反應並煞停該列車T。另一方面，該影像處理單元131係針對該鐵道影像I’執行影像分析，以偵測該鐵軌R上的障礙物O。其中，該影像處理單元131可以將該鐵軌R上並未存在任何障礙物時所取得之鐵道影像I作為一樣本影像，與該鐵道影像I’進行比對運算，即可偵測出該障礙物O；或者，該影像處理單元131可以對該鐵道影像I’執行灰階運算、濾波處理與邊緣偵測等習用影像分析運算，以辨別該障礙物O。由於影像分析係屬本發明所述技術領域中具有通常知識者均能輕易理解實施之公知技術，關於其運算細節恕不另行贅述。若該影像處理單元131完成影像分析後係判定該鐵軌R上存在該障礙物O，該影像處理單元131將即時產生一障礙警示訊號。

然而，即便該列車T之駕駛員能夠即時接收該無線通訊單元 12所傳輸該鐵道影像I’，仍可能因疏於注意而未察覺該鐵道影像I’中係含該障礙物O，因此，該請一併參照第5b圖所示，該障礙警示訊號係包含直接在該鐵道影像I’上標示出該障礙物O。舉例而言，在本實施例當中，該影像處理單元131可以利用邊緣偵測運算以一邊框F標示出該障礙物O，以作為該障礙警示訊號。藉此，當該無線通訊單元12即時傳輸該鐵道影像I’至該該列車T時，該障礙警示訊號能夠凸顯出該鐵道影像I’中存在該障礙物O，以提醒駕駛員注意該障礙物O，進而使駕駛員有充裕的時間能夠判斷該障礙物O是否會將妨礙該列車T行進，並且及時採取應對措施，例如當該障礙物O為車輛時應立即將該列車T煞停；反之當該障礙物O為斷枝殘幹時可不予理會。

惟，該障礙警示訊號亦可包含一電波訊號，請續參照第1圖所示，該整合控制單元13另包含一訊號處理單元132，該訊號處理單元132可以為數位訊號控制器(DsPIC)、數位訊號處理器(digital signal processor,DSP)或特殊應用積體電路(application specific integrated circuit,ASIC)等習用訊號處理裝置，係耦接該影像處理單元131以接收該障礙警示訊號之電波訊號，且該訊號處理單元132另耦接該無線通訊單元12以輸出該障礙警示訊號。更詳言之，該整合控制單元13還可以包含一訊號收集模組133，該訊號收集模組133用以接收各種鐵道運作訊號，例如一列車T之距離訊號、一平交道柵欄機之開關狀態訊號、一紅綠燈狀態訊號以及一鐵軌紅外線阻斷偵測訊號等等，且該訊號收集模組133係耦接該訊號處理單元132。藉此，該訊號處理單元132可以分別自該影像處理單元131及該訊號收集模組133接收該障礙警示訊號及各種鐵道運作訊號，據以進行訊號處理，進而產生至少一輸出訊號並輸出至該無線通訊單元12。

舉例而言，該訊號處理單元132可以分別接收該障礙警示訊號以及該列車T之距離訊號，當該列車T與該較佳實施例之鐵道警示系統 1之距離達到一警戒距離(例如：1000公尺)時，若由該影像處理單元131所產生之障礙警示訊號仍未解除，該訊號處理單元132係立即將該障礙警示訊號作為該輸出訊號經由該無線通訊單元12傳輸至該列車T，以提醒該列車T之駕駛員注意該影像擷取單元11所拍攝之鐵道影像I；或者，即使該影像處理單元131並未產生該障礙警示訊號，若該訊號處理單元132接收到該平交道柵欄機之開關狀態訊號或該鐵軌紅外線阻斷偵測訊號呈異常狀態，仍然可以產生一警示訊息作為該輸出訊號並經由該無線通訊單元12傳輸至該列車T，以提醒該列車T之駕駛員注意相關情形。

藉由上述系統，本發明較佳實施例之鐵道警示系統1可以藉由一無線通訊單元12將一影像擷取單元11所拍攝之一鐵道影像I傳輸至一行進間的列車T上，由於該無線通訊單元12所採用之無線傳輸方式可以提供600公尺以上的傳輸距離，使該列車T之駕駛員能夠提前了解列車行進路線前方之鐵軌R的狀況。據此，當該鐵軌R上存在障礙物時，透過鐵道影像I提前警示，可確保駕駛員具有足夠的反應時間及距離將該列車T煞停，確實具有提升列車行駛安全性之功效。

再者，本發明較佳實施例之鐵道警示系統1可以利用一整合控制單元13分別耦接該無線通訊單元12及該影像擷取單元11，該整合控制單元13係包含一相互耦接影像處理單元131，用以接收該鐵道影像I並據以進行影像分析，以判斷該鐵道影像I中的鐵軌R上是否存在障礙物。據此，當該影像處理單元131完成影像分析後係偵測到該鐵軌R上存在障礙物，將能夠即時產生一障礙警示訊號並經由該無線通訊單元12輸出至該列車T，以提醒該列車T之駕駛員注意該鐵道影像I，有效避免駕駛員疏於留意該鐵道影像I而無法及時發現該鐵軌R上存在障礙物的情形，確實具有增進系統實用性之功效。

請再參照第6圖所示，係本發明較佳實施例之鐵道警示系統 1之另一實施態樣，該無線通訊單元12中的Wi-Fi發射模組121以前述VT2210型Wi-Fi發射基地台為例，由於其傳輸距離長達4~6公里，遠遠超過市區平交道的分布密度，因此當該較佳實施例之鐵道警示系統1的設置間距小於該Wi-Fi發射模組121之傳輸距離時，該列車T之Wi-Fi接收裝置T1能夠同時接收複數個鐵道警示系統1之影像擷取單元11所拍攝的鐵道影像I，使該列車T之駕駛員能夠同時掌控列車行進路線前方複數個鐵道警示系統1之設置位置的鐵軌R狀況，進一步提升列車行駛安全性。

請參照第7及8圖所示，係本發明另一較佳實施例之鐵道警示系統1，與前述較佳實施例差異之處在於：該無線通訊單元12另包含一行動電話通訊系統(Global System for Mobile,GSM)收發模組122，該GSM收發模組122能夠將該影像擷取單元11所拍攝的鐵道影像I以及該訊號處理單元132所接收之訊號經由一基地台B進行遠距離無線傳輸，以回傳至中央行車調度中心。藉此，中央行車控制中心能夠彙整各個鐵道警示系統1之設置位置的鐵道狀況，以全盤掌控行車調度，一旦其中一鐵道警示系統1之設置位置的鐵軌R上出現障礙物時，可以立即通報需要行經該鐵軌R的所有列車，俾使本發明鐵道警示系統1之運作效率大幅提升。

除此之外，在本實施例之鐵道警示系統1當中另設有一速度偵測模組14，該速度偵測模組14係用以量測該列車T之行進速度，且較佳設置於距平交道二端1000公尺~1500公尺左右的位置。詳言之，該速度偵測模組14係耦接該整合控制單元13之訊號收集模組133，且該速度偵測模組14可以為數個相互間隔設置的紅外線遮斷偵測器，該紅外線遮斷偵測器能夠在該列車T通過時產生一狀態訊號並且輸出至該訊號收集模組133，該訊號處理單元132即可自該訊號收集模組133接收該各該紅外線遮斷偵測器所產生之狀態訊號並據以計算產生該列車T之行進速度。據此，該訊號處理單元132可以依據該列車T之行進速度產生一輸出訊號並輸出 至該無線通訊單元12，用以控制一平交道柵欄C之升降。

藉由設置上述速度偵測模組14，訊號處理單元132可以依據該列車T之行進速度產生一輸出訊號，使得該平交道柵欄C之升降時機能夠根據該列車T之行進速度調整，確保該平交道柵欄C下降後該列車T將在一固定時間內通過該平交道柵欄C。如此可以有效避免慢速車靠近該平交道柵欄C時，該平交道柵欄C過早下降然而火車卻遲遲未通過的情形，間接避免導致用路人不耐煩而降低闖越平交道的事故比率。

綜上所述，本發明鐵道警示系統確可達到提升列車行駛安全性及增進系統實用性等諸多功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧鐵道警示系統

11‧‧‧影像擷取單元

12‧‧‧無線通訊單元

121‧‧‧Wi-Fi發射模組

13‧‧‧整合控制單元

131‧‧‧影像處理單元

132‧‧‧訊號處理單元

133‧‧‧訊號收集模組

Claims (10)

1. 一種鐵道警示系統，包含：一影像擷取單元，用以朝向一鐵軌拍攝取得一鐵道影像；及一整合控制單元，該整合控制單元包含一影像處理單元及一訊號處理單元，該整合控制單元經由該影像處理單元耦接該影像擷取單元，以供接收該鐵道影像並據以進行影像處理，該整合控制單元另經由該影像處理單元耦接一無線通訊單元，以透過無線傳輸方式發送該鐵道影像，該影像處理單元所執行之影像處理包含針對該鐵道影像執行影像分析，以判斷該鐵道影像中的鐵軌上是否存在障礙物，若該影像處理單元完成影像分析後係判定該鐵軌上存在一障礙物，該影像處理單元將產生一障礙警示訊號，該訊號處理單元係耦接該影像處理單元以接收該障礙警示訊號，且該訊號處理單元另耦接該無線通訊單元以輸出該障礙警示訊號；其中，該障礙警示訊號係包含直接在該鐵道影像上，標示出該障礙物。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鐵道警示系統，其中，該無線通訊單元所採用之無線傳輸方式具有600公尺以上的傳輸距離。
3. 如申請專利範圍第1項所述之鐵道警示系統，其中，所述之無線傳輸方式為Wi-Fi傳輸，該無線通訊單元係包含一Wi-Fi發射模組。
4. 如申請專利範圍第1項所述之鐵道警示系統，其中，該影像處理單元所執行之影像處理包含壓縮處理或取樣處理。
5. 如申請專利範圍第1項所述之鐵道警示系統，其中，該整合控制單元還包含一訊號收集模組，用以接收一鐵道運作訊號，且該訊號收集模組係耦接該訊號處理單元，該訊號處理單元分別自該影像處理單元及該訊號收集模組接收該障礙警示訊號及該鐵道運作 訊號，據以進行訊號處理產生一輸出訊號並輸出至該無線通訊單元。
6. 如申請專利範圍第5項所述之鐵道警示系統，其中，該鐵道運作訊號包含一列車之距離訊號、一平交道柵欄機之開關狀態訊號、一紅綠燈狀態訊號以及一鐵軌紅外線阻斷偵測訊號。
7. 如申請專利範圍第3項所述之鐵道警示系統，其中，另包含一Wi-Fi接收裝置供設置於一列車上，該Wi-Fi接收裝置用以自該無線通訊單元之Wi-Fi發射模組接收該鐵道影像，且該Wi-Fi接收裝置能夠同時接收複數個鐵道警示系統之影像擷取單元所拍攝的鐵道影像。
8. 如申請專利範圍第3項所述之鐵道警示系統，其中，該無線通訊單元另包含一行動電話通訊系統收發模組，用以將該影像擷取單元所拍攝的鐵道影像以及該訊號處理單元所接收之障礙警示訊號與鐵道運作訊號經由一基地台進行遠距離無線傳輸。
9. 如申請專利範圍第5項所述之鐵道警示系統，其中，另設有一速度偵測模組，用以量測一列車之行進速度，該速度偵測模組係耦接該整合控制單元之訊號收集模組。
10. 如申請專利範圍第9項所述之鐵道警示系統，其中，該速度偵測模組為數個相互間隔設置的紅外線遮斷偵測器，該紅外線遮斷偵測器在該列車通過時將產生一狀態訊號並且輸出至該訊號收集模組，該訊號處理單元即可自該訊號收集模組接收該各該紅外線遮斷偵測器所產生之狀態訊號並據以計算產生該列車之行進速度。