TWI551492B - 有軌車輛之行車安全的分析系統 - Google Patents

Description

有軌車輛之行車安全的分析系統

本發明是關於一種行車安全的分析系統，特別是一種有軌車輛之行車安全的分析系統。

鐵路運輸具有快速、運輸量大及不易壅塞等優點，能在短時間內將貨品大量的運送至目的地，使貨暢其流而提升民生經濟，鐵路運輸亦能提供載客的服務，其載客量佔有在台灣交通運輸扮演不可或缺之角色，而台灣現有載客鐵路包括台灣鐵路、高速鐵路及捷運。

然而，鐵路運輸亦有風險性存在，以世界各國之鐵路運輸為例，火車脫軌而造成乘客傷亡的例子不在少數，舉例來說，2005年日本JR福知山線快速電車為趕點超速而造成脫軌意外，導致107名乘客死亡，562名乘客受傷；2014年台灣阿里山小火車因脫軌意外造成；2014年美國芝加哥國際機場地下車站發生地鐵在站脫軌，至少造成32人受傷，諸如此類，不勝枚舉。

再者，台灣為世界上少有同時存在颱風及地震等天然災害之國家，天然災害對於鐵路運輸系統的影響不容小覷，2010年甲仙地震使台灣高鐵在台南站北方脫軌，嚴重時也會危及人類的生命財產安全。

有鑑於此，本發明提出一種有軌車輛之行車安全的分析系 統。

在第一實施例中，有軌車輛之行車安全的分析系統包括軌道車及處理器。軌道車運行於軌道上，前述軌道具有摩擦係數μ及曲線半徑R，且軌道車之輪踏面的延伸線與水平面之間具有輪緣角θ。處理器用以根據下式以考量爬上型脫軌風險來計算軌道車的行車速率的上限值、相對於軌道車之地表加速度PGA之上限值或相對於軌道車之風速Vw之上限值。

在第一實施例中，行車安全的分析系統更包含一偵測器，用以偵測軌距G、超高Ca、風速Vw、風壓係數Cp及地表加速度PGA。處理器於軌道車運行於軌道上時即時地產生行車速率V之上限值、相對於軌道車之地表加速度PGA之上限值或相對於軌道車之風速Vw之上限值。

在第一實施例中，考量滑上型脫軌風險，處理器用以根據下式以計算軌道車的行車速率V的上限值、相對於軌道車之地表加速度PGA之上限值或相對於軌道車之風速Vw之上限值。

在第二實施例中，有軌車輛之行車安全的分析系統包括軌道車及處理器。軌道車運行於軌道上，前述軌道具有摩擦係數μ及曲線半徑R，且軌道車之輪踏面包含錐狀踏面、凹面與平滑踏面，凹面位於錐狀踏 面與平滑踏面之間，平滑踏面的延伸線與凹面鄰近錐狀踏面的延伸線之間具有等效錐度角θ _ec 。處理器用以根據下式以考量爬上型脫軌風險來計算軌道車的行車速率V的上限值、相對於軌道車之地表加速度PGA之上限值或相對於軌道車之風速Vw之上限值。

在第二實施例中，行車安全的分析系統更包含一偵測器，用以偵測軌距G、超高Ca、風速Vw、風壓係數Cp及地表加速度PGA。處理器於軌道車運行於軌道上時即時地產生行車速率V之上限值、相對於軌道車之地表加速度PGA之上限值或相對於軌道車之風速Vw之上限值。

在第二實施例中，考量滑上型脫軌風險，處理器用以根據下式以計算軌道車的行車速率V的上限值、相對於軌道車之地表加速度PGA之上限值或相對於軌道車之風速Vw之上限值。

綜上所述，根據本發明之行車安全的分析系統，透過搭載有處理器之軌道車可以根據地震力參數即風力參數於運行中提早進行減速，以避免因天然災害而造成的脫軌意外，再者，搭載有處理器之軌道車亦可藉由軌道參數及車輛參數來避免因人為疏於養護軌道及軌道車輛之因素而造成的脫軌意外，進而提升運輸穩定性，並可據以作為軌道工程後續營運 計畫調整之用。

10‧‧‧軌道車

101‧‧‧車輪

1011‧‧‧錐狀輪緣

1012‧‧‧平滑踏面

1013‧‧‧凹面

1014‧‧‧錐狀踏面

11‧‧‧偵測器

111‧‧‧軌道偵測器

112‧‧‧地震偵測器

113‧‧‧氣象偵測器

12‧‧‧處理器

13‧‧‧軌道

131‧‧‧內側軌道

132‧‧‧外側軌道

14‧‧‧網際網路

15‧‧‧伺服器

L1‧‧‧平滑踏面之延伸線

L2‧‧‧凹面鄰近錐狀踏面處之延伸線

θ‧‧‧輪緣角

θ _ec ‧‧‧等效錐度角

H‧‧‧重心高度

G‧‧‧軌距

Ca‧‧‧超高

[第1圖]為根據本發明之有軌車輛之行車安全的分析系統的第一實施例之示意圖。

[第2圖]為第1圖之軌道車之車輪運行於軌道上之示意圖。

[第3圖]為第2圖之車輪與軌道之放大示意圖。

[第4圖]為根據本發明之有軌車輛之行車安全的分析系統的第二實施例之等效錐度角的示意圖。

在本實施方式所記載的內容中，行車速率V的單位為km/hr，軌距G、重心高度H及超高Ca的單位為mm，曲線半徑R的單位為m，輪緣角θ的單位為度，軸重W的單位為公噸，風壓係數Cp的單位為kgf/m²，風速Vw的單位為m/s，受風面積A的單位為m²，空氣密度ρ的單位為kg/m³，地表加速度PGA之單位為gal，重力加速度g的單位為m/s²。

請參照第1圖，為根據本發明之行車安全的分析系統之第一實施例之示意圖，揭露一種有軌車輛之行車安全的分析系統。有軌車輛之行車安全的分析系統主要包含軌道車10、處理器12及軌道13。軌道車10係屬於有軌車輛，具有車輪101而運行於軌道13上，而本實施例係以軌道車10運行於具有雙軌之軌道13為例，處理器12可用以計算關於軌道車10之行車安全之各參數的上限值以避免軌道車10發生脫軌意外，維持行車安全。

軌道車10可為台灣鐵路局、台灣高鐵、台北大眾捷運或高雄 捷運之軌道車廂。處理器12可為具運算能力之微處理器、中央處理器控制器或微控制器。在實作上，可將處理器12裝設於電腦、平板電腦或計算機等電子裝置中，並將具有處理器12之電子裝置設置於軌道車10中，由電子裝置透過處理器12執行程式語言、軟體或應用程式(application；APP)來計算前述各參數的上限值。

處理器12係根據公式來計算各參數之上限值，由於軌道車10於運行間可能受到各種外力影響，例如：軌道車10之車輪101與軌道13之間的摩擦力、軌道車10運行於彎曲之軌道13所產生之離心力以及與天然災害有關之風力及地震力，並且，當軌道車10運行於急曲線軌道13時，車輪101與軌道13緊密貼合，此時易發生爬上型脫軌，故軌道車10之行車安全之各參數的上限值與上述因素有關。此外，軌道車10及軌道13的規格亦會影響前述上限值。因此，考量作用於車輪101之各種外力的垂直分力與水平分力之合力關係以產生公式1.1如下：

在公式1.1中，軌距G、超高Ca、曲線半徑R及摩擦係數μ與軌道13的規格有關而屬於軌道參數；輪緣角θ、軸重W、重心高度H及減重率γ與軌道車10的規格有關而屬於車輛參數；風壓係數Cp、風速Vw、受風面積A及空氣密度ρ與軌道車10所受之側向風力有關而屬於風力參數；地表加速度PGA及地震力放大係數α與作用於軌道車10之地震力有關而屬於地 震力參數。以下即針對各參數進行進一步的說明。

請同時參照第2圖及第3圖，第2圖為第1圖之軌道車10之車輪101運行於軌道13上之示意圖，第3圖為第2圖之車輪101與軌道13之放大示意圖。

如第2圖所示，軌距G代表雙軌之間距，其單位為公厘(mm)。雙軌的軌道13包含內側軌道131與外側軌道132，當軌道車10運行於非直線之軌道13時，鄰近曲率圓心之軌道13稱之為內側軌道131，遠離曲率圓心之軌道13稱之為外側軌道132，於此，超高Ca代表外側軌道132與內側軌道131之間的水平高度差，其單位為公厘(mm)。重心高度H代表軌道車10的重心與車輪101底部之間的直線距離，其單位為公厘(mm)。

曲線半徑R代表軌道13的彎曲程度，其單位為公尺(m)。摩擦係數μ代表軌道13與車輪101之間的摩擦力與作用於軌道13上的垂直力之比值而不具有單位，一般而言，摩擦係數μ主要和軌道13的光滑程度有關，舉例來說，乾燥的軌道13的摩擦係數μ約為0.33，濕潤的軌道13的摩擦係數μ約為0.24，潤滑的軌道13的摩擦係數μ約為0.13，生鏽的軌道13的摩擦係數μ約為0.6。

軌道車10之車輪101與軌道13之間的接觸面稱之為輪踏面，如第3圖所示，車輪101包含凸出之錐狀輪緣1011，錐狀輪緣1011之輪踏面的延伸線與水平面之間的夾角即為輪緣角θ，輪緣角θ的單位為度。軸重W代表軌道車10之車輪輪軸的重量，其單位為噸(T)。減重率γ代表軌道車10因運行時搖頭、搖擺、側滾、爬行、蛇行及上浮等行為而使車輪101之重量減少之百分比例，故減重率γ不具有單位。一般來說，減重率γ約為 0.1，若軌道車10搭載具有空氣彈簧的避震器系統而其空氣彈簧損壞時，減重率γ約為0.6，也就是說，當軌道車10的避震效果愈好則減重率γ愈小。

風壓係數Cp代表風力施與軌道車10之側面車廂的壓力大小，風壓係數Cp與風力等級有關，其單位為kgf/m²。風速Vw的單位為m/s。受風面積A代表軌道車10之側面的受風面積，其單位為m²。空氣密度ρ的單位為kg/m³，空氣密度ρ一般約為1.2kg/m³而可視為定值。

地表加速度PGA之單位為gal；地震力放大係數α與軌道13之承托結構有關，用以調整地表加速度PGA對軌道車10所產生之地震力，地震力放大係數不具有單位。舉例而言，位於地面及地下之軌道13對應之地震力放大係數α為1，位於高架之軌道13對應之地震力放大係數α為1.478，於此，當地震發生時，以相同的地表加速度PGA為例，作用於位於高架之軌道13的地震力相較於位於地面及地下之軌道13的地震力為1.478倍。重力加速度g的單位為m/s²。

再者，考量經常使用的行車速率V之單位為km/hr，故公式1.1中的係數3.6即為km/hr與m/s轉換之間所產生的修正項。

請重新參照第1圖，在第一實施例中，根據本發明之行車安全的分析系統更包含偵測器11、網際網路14及伺服器15。偵測器11包含軌道偵測器111、地震偵測器112及氣象偵測器113。處理器12經由網際網路14連線至伺服器15、軌道偵測器111、地震偵測器112及氣象偵測器113。軌道偵測器111、地震偵測器112及氣象偵測器113亦經由網際網路14連線至伺服器15。

軌道偵測器111用於偵測軌道13之軌距G及超高Ca，將軌道 偵測器111裝設於軌道車10之底部，先運行軌道車10而不載客，以透過軌道偵測器111偵測行車路線上軌道13的軌距G及超高Ca，並將沿線之軌距G及超高Ca預先儲存於伺服器15中。

或者，在本實施例之其他實施態樣中，亦可以人工方式或自動量測技術，直接測量軌距G及超高Ca，並預先儲存於伺服器15中。

以台灣鐵路的鐵道為例，實際運行軌道車10後可測得其軌距G約為1067mm，其曲線段與直線段之超高Ca分別約為111.37mm及2mm。在本實施例中，軌道偵測器111可為雷射偵測器，軌道偵測器111藉由發射雷射光來偵測軌距G及超高Ca。

氣象偵測器113用於偵測風壓係數Cp及風速Vw，將氣象偵測器113設置在軌道車10受風力作用之側面車廂上，以即時於軌道車10運行時偵測風壓係數Cp及風速Vw，並透過網際網路14傳送至處理器12。

地震偵測器112用於偵測地表加速度PGA，將地震偵測器112依軌道車10之運行路線沿線設置，以即時偵測地表加速度PGA，並透過網際網路14傳送至處理器12。地震偵測器112之數量可根據成本多少來進行調整。

再者，軌道車10的輪緣角θ、軸重W、重心高度H及其側面車廂所受風力之受風面積A可根據軌道車10的規格而得。以台灣鐵路之電聯車型號EMU-500為例，其輪緣角θ、軸重W、重心高度H及受風面積A分別為68度、16T、1700mm及50m²。

然而，雖然根據軌道車10之規格可知其輪緣角θ，但由於軌道車10可能因每日運行使其車輪101與軌道13之間經常摩擦而耗損其車輪 101之輪踏面，致使輪緣角θ有所改變，故可藉由人工方式或自動量測技術每日、每周或每月測量一次車輪101以獲得輪緣角θ。並且，藉由定期保養軌道車10，以提升輪緣角θ的精確度。

軌道13之摩擦係數μ可根據運行軌道車10用於載客時的天氣以及軌道13的養護狀況即時進行調整，舉例來說，若天氣為雨天則摩擦係數μ可調整為0.24，若天氣非為雨天則摩擦係數μ可調整為0.33，若軌道13未保養而導致生鏽時，摩擦係數μ可調整為0.6。地震力放大係數α可根據軌道13係位於地面、地下或高架即時進行調整。減重率γ可依據軌道車10是否搭載具有空氣彈簧的避震器系統進行設定，以台灣鐵路之電聯車型號EMU-500為例，其減重率γ為0.1。

曲線半徑R可根據軌道車10之載客運行路線以人工方式預先測量而得，或結合地理資訊系統(Geographic Information System；GIS)由列車運行之空間資訊查詢相關資料庫而得，並將所得之曲線半徑R預先儲存於伺服器15中。以台灣鐵路的曲線段與直線段為例，其曲線半徑R分別為400m及9000m。

根據本實施例之不同的實施態樣中，處理器12可根據公式1.1經由參數移項後計算出行車速率V之上限值、相對於軌道車10之地表加速度PGA之上限值或相對於軌道車10之風速Vw之上限值，而本發明不以此為限，處理器12亦可根據公式1.1來計算其他參數之上限值，例如風壓係數Cp、軌距G、超高Ca等。基此，在實際的應用中，以前述上限值為行車速率V之上限值為例，軌道車10上可裝設全球衛星定位系統(Global positioning system；GPS)以於載客運行時即時更新軌道車10之當前位置， 並根據當前位置經由網際網路14即時獲得運行中之軌道13的軌距G、超高Ca及曲線半徑R，再藉由網際網路14即時接收來自地震偵測器112及氣象偵測器113偵測之風壓係數Cp、風速Vw及地表加速度PGA，處理器12以根據公式1.1計算行車速率V之上限值。以台灣鐵路之曲線段(R=400m)為例，當風壓係數Cp、風速Vw及地表加速度PGA分別為2kgf/m²、1.78m/s及250gal時，其行車速率V之上限值為80km/hr。

基此，軌道車10之駕駛人員或者搭載有列車自動控制系統(automatic train control；ATC)之軌道車10得依前述上限值限制軌道車10之行車速率V，使行車速率V小於80km/hr以確保行車安全。

在本實施例的其他實施態樣中，軌道偵測器111亦可於運行軌道車10以載客時藉由軌道偵測器111即時偵測軌距G及超高Ca並透過網際網路14傳送至處理器12。處理器12可即時根據軌道偵測器111、地震偵測器112及氣象偵測器113偵測之軌距G、超高Ca、地表加速度PGA、風壓係數Cp、風速Vw來產生行車速率V之上限值。

或者，處理器12亦可不需透過氣象偵測器113及地震偵測器112來偵測風力參數及地震力參數，處理器12可經由網際網路14以根據中央氣象台之資料庫提供的區域性之風壓係數Cp、風速Vw及地表加速度PGA來計算行車速率V之上限值。

在本實施例的一實施態樣中，行車速率V為軌道車10運行於軌道13時的即時行車速率，處理器12可根據即時行車速率及行車速率V之上限值決定是否發出警告信號，當處理器12判斷即時行車速率大於或等於上限值時，處理器12即時地發出警告信號，使軌道車10之駕駛人員減速以 確保行車安全。或者，處理器12可執行前述之列車自動控制系統來自動控制即時行車速率，也就是說，當即時行車速率超過其上限值時，列車自動控制系統可根據警告信號來啟動自動減速機制，藉由煞車設備使軌道車10減速或停止而使即時行車速率小於其上限值。

此外，在本發明的一實施態樣中，處理器12可根據公式1.1來計算相對於軌道車10之風速Vw的上限值，也就是說，當軌道車10運行於軌道13時，公式1.1中的風速Vw為軌道車10之運行環境之環境風速，處理器12可根據氣象偵測器113或中央氣象台之資料庫提供之數據以獲得環境風速，並據以決定是否發出警告信號；當環境風速大於或等於風速Vw的上限值時，處理器12發出警告信號；當環境風速小於風速Vw的上限值時，處理器12不發出警告信號。舉例來說，當軌道車運行於80km/hr時，風速Vw之上限值為1.78m/s，當氣象偵測器113偵測得之環境風速大於或等於1.78m/s時，處理器12發出警告信號。

並且，在本發明的一些實施態樣中，處理器12亦可根據公式1.1來計算相對於軌道車10之地表加速度PGA的上限值，也就是說，當軌道車10運行於軌道13時，公式1.1中的地表加速度PGA為軌道車10之運行環境之環境地表加速度，處理器12可根據地震偵測器112或中央氣象台之資料庫提供之數據以獲得環境地表加速度，並據以決定是否發出警告信號；當環境地表加速度大於或等於地表加速度PGA之上限值時，處理器12發出警告信號；當環境地表加速度小於上限值時，處理器12不發出警告信號。舉例來說，當軌道車10運行於80km/hr時，地表加速度PGA之上限值為250gal，當地震偵測器112偵測得之環境地表加速度大於或等於250gal 時，處理器12發出警告信號。

如此一來，軌道車10之駕駛人員或者搭載有列車自動控制系統(automatic train control；ATC)之軌道車10可根據警告信號將軌道車10減速或停止，以將天然災害對可能引起的傷害降至最低。

除考量爬上型脫軌風險外，當車輪101行經曲線軌道13時，不平衡離心力使車輪101由錐狀踏面1014滑向平滑踏面1012，此時若輪緣角θ增大且摩擦係數μ減小時，車輪101易發生滑上型脫軌，因此，考慮作用於車輪101之各作用力之垂直分力與水平水力之合力關係以產生公式1.2。公式1.2如下：

基此，處理器12可根據公式1.2計算軌道車10的行車速率V之上限值、相對於軌道車10之地表加速度PGA之上限值或相對於軌道車10之風速Vw之上限值以避免軌道車10發生脫軌意外，維持行車安全。

綜上所述，根據本發明之行車安全的分析系統，透過搭載有處理器之軌道車可以根據地震力參數即風力參數於運行中提早進行減速，以避免因天然災害而造成的脫軌意外，再者，搭載有處理器之軌道車亦可藉由軌道參數及車輛參數來避免因人為疏於養護軌道及軌道車輛之因素而造成的脫軌意外，進而提升運輸穩定性，並可據以作為軌道工程後續營運計畫調整之用。

請參照第4圖，為根據本發明之有軌車輛之行車安全的分析系統的第二實施例之等效錐度角的示意圖。第二實施例與第一實施例之差異在於，公式1.1與公式1.2中的輪緣角θ可以等效錐度角θ _ec 取代而產生公式1.3與公式1.4。公式1.3與公式1.4分別如下：

軌道車10之車輪101因長時間運行於軌道13上而產生磨耗，若未適時旋削修整其輪踏面而具有凹面1013，如第4圖所示，軌道車10之輪踏面包含錐狀踏面1014、凹面1013與平滑踏面1012，凹面1013位於錐狀踏面1014與平滑踏面1012之間，平滑踏面1012之延伸線L1與凹面1013鄰近錐狀踏面1014之延伸線L2之間形成等效錐度角θ _ec 。當車輪13以凹面1013運行於軌道13上時，應由等效錐度角θ _ec 取代輪緣角θ。公式1.3與公式1.4中其餘參數與第一實施例大致相同，於此不再贅述。

在本實施例中，軌道偵測器111亦可偵測等效錐度角θ _ec ，或者，經由人工測量的方式獲得等效錐度角θ _ec 。於此，處理器12可基於公式1.3及公式1.4計算軌道車10之行車速率V的上限值、相對於軌道車10之地表 加速度PGA之上限值或相對於軌道車10之風速Vw之上限值以避免軌道車10發生脫軌意外，維持行車安全。

以上實施例所載之公式1.1至1.4中係以作用於軌道車之10重力、風力、地震力為例，但本發明不以此為限，公式1.1至1.4中亦可視需求加入其他外力參數來調整，調整後所得之公式1.1至1.4可經由參數移項計算出前述其他外力參數之上限值以進行行車安全之分析。

綜上所述，根據本發明之行車安全的分析系統，透過搭載有處理器之軌道車可以根據地震力參數即風力參數於運行中提早進行減速，以避免因天然災害而造成的脫軌意外，再者，搭載有處理器之軌道車亦可藉由軌道參數及車輛參數來避免因人為疏於養護軌道及軌道車輛之因素而造成的脫軌意外，進而提升運輸穩定性，並可據以作為軌道工程後續營運計畫調整之用。

雖然本發明已以實施例揭露如上然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之專利申請範圍所界定者為準。

10‧‧‧軌道車

101‧‧‧車輪

11‧‧‧偵測器

111‧‧‧軌道偵測器

112‧‧‧地震偵測器

113‧‧‧氣象偵測器

12‧‧‧處理器

13‧‧‧軌道

14‧‧‧網際網路

15‧‧‧伺服器

Claims (11)

1. 一種有軌車輛之行車安全的分析系統，包括： 一軌道車，用以運行於一軌道上，該軌道具有一摩擦係數 μ及一曲線半徑 R，該軌道車之輪踏面的延伸線與水平面之間具有一輪緣角 θ；及 一處理器，用以根據下式計算該軌道車之一行車速率 V、相對於該軌道車之一地表加速度 PGA或相對於該軌道車之一風速 Vw之一上限值： 其中 G代表該軌道之一軌距、 Ca代表該軌道之一超高、 Cp代表一風壓係數、 ρ代表一空氣密度、 W代表該軌道車之車輪之軸重、 A代表該軌道車之受風面積、 α代表一地震力放大係數、 g代表重力加速度、 代表該軌道車的車輪受外力影響而造成之一減重率及 H代表該軌道車之一重心高度。
2. 一種有軌車輛之行車安全的分析系統，包括： 一軌道車，用以運行於一軌道上，該軌道具有一摩擦係數 μ及一曲線半徑R，該軌道車之輪踏面包含一錐狀踏面、一凹面與一平滑踏面，該凹面位於該錐狀踏面與該平滑踏面之間，該平滑踏面的延伸線與該凹面鄰近該錐狀踏面的延伸線之間具有一等效錐度角 θ _ec ；及 一處理器，用以根據下式計算該軌道車之一行車速率 V、相對於該軌道車之一地表加速度 PGA或相對於該軌道車之一風速 Vw之一上限值： 其中 G代表該軌道之一軌距、 Ca代表該軌道之一超高、 Cp代表一風壓係數、 ρ代表一空氣密度、 W代表該軌道車之車輪之軸重、 A代表該軌道車之受風面積、 α代表一地震力放大係數、 g代表重力加速度、 代表該軌道車的車輪受外力影響而造成之一減重率及 H代表該軌道車之一重心高度。
3. 一種有軌車輛之行車安全的分析系統，包括： 一軌道車，用以運行於一軌道上，該軌道具有一摩擦係數 μ及一曲線半徑 R，該軌道車之輪踏面的延伸線與水平面之間具有一輪緣角 θ；及 一處理器，用以根據下式計算該軌道車之一行車速率 V、相對於該軌道車之一地表加速度 PGA或相對於該軌道車之一風速 Vw之一上限值： 其中 G代表該軌道之一軌距、 Ca代表該軌道之一超高、 Cp代表一風壓係數、 ρ代表一空氣密度、 W代表該軌道車之車輪之軸重、 A代表該軌道車之受風面積、 α代表一地震力放大係數、 g代表重力加速度、 代表該軌道車的車輪受外力影響而造成之一減重率及 H代表該軌道車之一重心高度。
4. 一種有軌車輛之行車安全的分析系統，包括： 一軌道車，用以運行於一軌道上，該軌道具有一摩擦係數 μ及一曲線半徑 R，該軌道車之輪踏面包含一錐狀踏面、一凹面與一平滑踏面，該凹面位於該錐狀踏面與該平滑踏面之間，該平滑踏面的延伸線與該凹面鄰近該錐狀踏面的延伸線之間具有一等效錐度角 θ _ec ；及 一處理器，用以根據下式計算該軌道車之一行車速率 V、相對於該軌道車之一地表加速度 PGA或相對於該軌道車之一風速 Vw之一上限值： 其中 G代表該軌道之一軌距、 Ca代表該軌道之一超高、 Cp代表一風壓係數、 ρ代表一空氣密度、 W代表該軌道車之車輪之軸重、 A代表該軌道車之受風面積、 α代表一地震力放大係數、 g代表重力加速度、 代表該軌道車的車輪受外力影響而造成之一減重率及 H代表該軌道車之一重心高度。
5. 如請求項1至4中任一項所述之軌道車輛之行車安全的分析系統，其中該行車速率 V為該軌道車運行於該軌道時之一即時行車速率，當該即時行車速率大於或等於該上限值時，該處理器發出一警告信號。
6. 如請求項1至4中任一項所述之軌道車輛之行車安全的分析系統，其中該地表加速度 PGA為該軌道車之運行環境之一環境地表加速度，當該環境地表加速度大於或等於該上限值時，該處理器發出一警告信號。
7. 如請求項1至4中任一項所述之軌道車輛之行車安全的分析系統，其中該風速 Vw為該軌道車之運行環境之一環境風速，當該環境風速大於或等於該上限值時，該處理器發出一警告信號。
8. 如請求項1至4中任一項所述之軌道車輛之行車安全的分析系統，其中該行車安全的分析系統更包含一偵測器，用以偵測該軌距、該超高、該風速 Vw、該風壓係數及該地表加速度 PGA。
9. 如請求項8所述之軌道車輛之行車安全的分析系統，其中該偵測器包含一雷射偵測器，用以偵測該軌距及該超高。
10. 如請求項1至4中任一項所述之軌道車輛之行車安全的分析系統，其中該軌道可為一高架軌道或一平面軌道，該高架軌道對應之該地震力放大係數大於該平面軌道對應之該地震力放大係數。
11. 如請求項1至4中任一項所述之軌道車輛之行車安全的分析系統，其中該處理器於該軌道車運行於該軌道時即時地產生該上限值。