TWI605172B - 鐵道噴泥監測系統 - Google Patents

Description

鐵道噴泥監測系統

本發明係關於鐵道鋪設工程之技術領域，尤指用以監測鐵道路床噴泥狀況的一種鐵道噴泥監測系統。

現今台灣鐵路之軌道結構大多仍為傳統的由軌道、枕木、道床(路碴)、路床以及原地面所組成，而於軌道之鋪設過程中，係藉由通用之斷面標準圖設計後，進而依照現地之地形與材料等特性而一一地填築到預定之軌道高程與線形。

承上述，為了減少土方運送與購置等成本，傳統工法中係盡可能地採用現地之土石等材料而進行構築與軌道之鋪設，而根據台灣鐵路局所提供之內部統計資料所示，儘管近年來已經逐步地採用較新之路床與路枕結構，不過目前全台仍有將近85%以上之路床為傳統之填土方的形式。

其中，由於傳統的填土方路床相較之下仍具備有容易施作、低材料成本以及可現地塑形等優勢，因此於鐵路局之整體鋪設策略考量下，許多路段仍須保留傳統之路床結構。

請參閱圖1，係現今的鐵道斷面示意圖，如圖1所示，傳統之鐵道結構R係由鋼軌S、枕木W(木造或RC造)、路碴B(Ballast)、路床C(Subballast)、現地地面D(Subsoil)所組成。其中，預定之軌道高程H即藉由路碴B與路床C之填補而達成進而使得鋼軌S與枕木W得以鋪設於相對水平之平面上，而一般所稱之路基即為軌道(包括軌框及路碴)以下，承載軌道的土工構造物，即天然地面經填或挖的加工部份。

而當車輛經過軌道時，其重量所產生之壓力與震動將經由鋼軌S、枕木W及路碴B等而分散並傳導至下方的路基，稱為路基壓力，而路基則必須能經常耐此種壓力，否則有可能因路基不穩而使得軌道產生變位或變形等狀況。

此外，路基可分為路盤與路床兩部份，並且，在路堤地段，路床可再分為上部填方與下部填方兩部份。其中，路盤的功能係為位於道床下、路床上，並用以承受列車通過時道床所傳下的荷重，並同時須提供軌道適當彈性及分散列車、道床傳來的荷重，因而，吾人可以得知，路盤於傳統鐵道架構中，係扮演著不可或缺的角色，並必須具備有下述條件以確保軌道架構之穩固以及列車行駛之安全： 1. 須能適當阻止雨水滲入，並充分排水，以避免噴泥或道床嵌入路盤表面等現象； 2. 自身的承力強度足夠，變形小； 3. 傳至路床的荷重須分散至路床能承受的程度；以及 4. 須有適當彈性。

其中，倘若路基無法承載列車重量所產生的壓力而變形或道碴被壓進路基內時，不僅將助長軌道不整的狀況發生，更往往使得壓進路基的道碴與泥漿形成水窩(water pocket)，而當列車通過時，水窩中的泥漿將沿著道碴空隙上升而發生噴泥(mud pumping)現象，如此，噴出的污泥不僅污染道碴，使道碴失去排水功能、路床掏空，更將加速軌道不整的狀況發生，進而形成惡性循環，嚴重者可能使軌道因差異沉陷而翻轉、傾斜、失去平行，最終導致列車通過時失去平衡而脫軌。

然而，針對上述之噴泥現象，於目前之鐵道工程技術中，係只能以人力進行目視巡檢，並逐一地確認噴泥湧出道碴面後再維修，係相當地緩不濟急且容易發生遺漏等狀況，此外，噴泥現象一般並非對稱發生，亦即在同一區位，可能僅發生於單側，且分布不均，其產生狀況與坍流狀況依照現有技術亦無法確實地掌握，另一方面，考量到主管機關之人力及物力有限，係更加導致鐵道的噴泥狀況無法有效且確實地掌握。

因此，倘若能有更簡易但可更迅速地使得鐵道工程人員判釋噴泥分布及深度與範圍的裝置，將有助於大幅提升巡檢效率與成果，對於鐵道防災有長足地助益。有鑑於此，本案之發明人故極力加以研究發明，終於研發完成本發明之一種鐵道噴泥監測系統，並利用噴泥向上竄升特性，推動浮標，再讓浮標上的記號高於道碴，便可使巡檢人員一目了然。

本發明之主要目的，在於提供一種鐵道噴泥監測系統，主要係將複數個噴泥監測裝置設置於傳統鐵道結構中，進而當鐵道路基因列車駛過之重量而產生噴泥狀況時，其噴泥將推動該些噴泥監測裝置的浮標元件向上產生位移，並再藉由噴泥監測裝置的逆止機制而維持浮標元件之高度，如此，鐵道巡檢員即可透過觀測浮標元件之高度而清楚地掌握該地區之地底噴泥狀態，進而進行相關之因應措施並大幅地提升鐵道巡檢員的巡檢效率。

因此，為了達成本發明上述之目的，本案之發明人提出一種鐵道噴泥監測系統，係由設置於鐵道結構中之複數個噴泥監測裝置所構成，且每一個噴泥監測裝置係包括： 一殼體，係設置於鐵道結構之路基上； 一浮標元件，係設置並可活動於該殼體內，且該浮標元件係由互相連接之一噴泥推動塊與一活動桿所構成，並且，該活動桿係形成有刻度標示； 其中，該殼體係形成有逆止部，且該浮標元件係相對應於該逆止部而形成有至少一逆止凸塊； 其中，當路基所產生之噴泥推動該噴泥推動塊時，該活動桿將向上產生位移並部分露出於該殼體外，並且，藉由該逆止部與該逆止凸塊係使得該浮標元件不會向下滑落至初始狀態。

為了能夠更清楚地描述本發明所提出之一種鐵道噴泥監測系統，以下將配合圖式，詳盡說明本發明之較佳實施例。

請參閱圖1、圖2a至圖2b、以及圖3a至圖3b，係分別為鐵道斷面示意圖、本發明之鐵道噴泥監測系統的噴泥監測裝置剖面圖、以及鐵道噴泥監測系統剖面圖。如圖1、圖2a至圖2b、以及圖3a至圖3b所示，本發明所提出之鐵道噴泥監測系統主要係由設置於鐵道結構R中之複數個噴泥監測裝置1所構成，並透過將多個噴泥監測裝置1沿途地設置於鐵道結構上，進而達到鐵道路段的監測效果。

其中，每一個噴泥監測裝置1主要係由一殼體12與一浮標元件11所構成，且該殼體12係設置於鐵道結構R之路基(路床C)上，並且，該浮標元件11係設置並可活動於該殼體12內，且該浮標元件11係由互相連接之一噴泥推動塊112與一活動桿111所構成，而該活動桿111係形成有刻度標示。

於本發明技術中，該殼體12係形成有逆止部13，且該浮標元件11係相對應於該逆止部13而形成有複數個逆止凸塊14，進而透過該逆止部13與該些逆止凸塊14而形成一逆止機制。其中，當路基所產生之噴泥M推動該噴泥推動塊112時，該活動桿111將向上產生位移並部分露出於該殼體12外，並且，藉由該逆止部13與該逆止凸塊14係使得該浮標元件11不會向下滑落至初始狀態，如此，使用者即可透過直接目視的方式，而參考該活動桿111之刻度標示與殼體12並判斷路基的噴泥狀態。

於本實施例之中，該逆止部13係形成於該殼體12之內壁121上，且該些逆止凸塊14則形成於該噴泥推動塊112外緣。更詳細地，該逆止部13為複數個倒鉤所構成，且當該浮標元件11向上滑動時，該些逆止凸塊14將順向地掠過該些倒鉤，而當該浮標元件11停止時，該些倒鉤則勾住該逆止凸塊14並達到逆止的效果。

此外，該活動桿111之刻度標示為顏色刻度，且該殼體12係形成有一活動桿開孔122，且該活動桿111係透過該活動桿開孔122而突出於該殼體12。於本實施例之中，活動桿111之刻度標示係採用相互間隔之兩種不同顏色，以達到顏色刻度的效果，進而方便使用者得以清楚地藉由顏色區塊之數量而觀察活動桿111之上升高度，進而判斷所在區域的噴泥狀況。值得特別說明的是，於實際產品型態中，亦可採用尺規刻度等方式，而使得使用者可以更精準地得知噴泥高度，而關於刻度標示之相關技術改變係屬於本發明之簡單改變而屬於本發明保護之範圍。

此外，於實際產品設計中，上述逆止部13之複數個倒鉤係可採用可暫時彎折並回復的軟性塑膠倒鉤，而其軟性塑膠倒鉤與逆止凸塊14所產生之支撐力係略大於浮標元件11之重量；如此設計，當鐵道之噴泥狀態獲得改善後，使用者可透過下壓該浮標元件11的方式而使得噴泥監測裝置1回復到初始狀態，進而達到可再次使用的效果。

請參閱圖4，係本發明之噴泥監測裝置的另一實施例剖面圖，如圖4所示，相較於上述實施例，噴泥監測裝置所提出的另一實施例主要差異在於，噴泥監測裝置1’的逆止部13係形成於該活動桿開孔122之內壁上，而逆止凸塊14之數量為複數個並形成於該活動桿111外緣。

如此，上述係已完整且清楚地說明本發明之鐵道噴泥監測系統，並且，經由上述，吾人可以得知本發明係具有下列之優點：

1.請參閱圖5，係本發明的鐵道噴泥監測系統應用示意圖，如圖所示，藉由本發明之應用，鐵道巡檢員P要透過直接目視的方式，即可觀測到鐵道結構R之噴泥監測裝置1與浮標元件11的狀態，而判斷其所在區域的地基噴泥狀態，進而採取相對之應變措施。

2.承上述第1點，透過本發明之應用，係可大幅地提升鐵道巡檢員P檢視鐵道的效率，其中，由於因噴泥汙染道碴而導致道碴更換之成本相當高，藉由本技術裝置之發明，除可提高巡檢效率外，亦可降低大範圍開挖回填重新施作道碴之成本，對鐵道工程界之助益極高。

3.本發明得以直接地應用於現存之鐵道結構中，更可透過矩陣排列的方式而埋設於鐵道結構中，進而掌握整段鐵路之噴泥狀態。

4.本發明之成本相當低廉，但對於現存之鐵道路基噴泥巡檢效率有極大的提升作用，對於鐵道運輸安全提升亦有莫大助益。

必須加以強調的是，上述之詳細說明係針對本發明可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍。

1 噴泥監測裝置 1’ 噴泥監測裝置 11 浮標元件 12 殼體 13 逆止部 14 逆止凸塊 111 活動桿 112 噴泥推動塊 121 內壁 122 活動桿開孔 R 鐵道結構 S 鋼軌 H 軌道高程 W 枕木 B 路碴 C 路床 M 噴泥 D 現地地面 P 鐵道巡檢員

圖1係現今的鐵道斷面示意圖； 圖2a至圖2b係本發明之鐵道噴泥監測系統的噴泥監測裝置剖面圖； 圖3a至圖3b係本發明之鐵道噴泥監測系統剖面圖； 圖4係本發明之噴泥監測裝置的另一實施例剖面圖；以及 圖5係本發明的鐵道噴泥監測系統應用示意圖。

1 噴泥監測裝置 11 浮標元件 12 殼體 H 軌道高程 B 路碴 C 路床 M 噴泥 D 現地地面

Claims (8)

1. 一種鐵道噴泥監測系統，係由設置於鐵道結構中之複數個噴泥監測裝置所構成，且每一個噴泥監測裝置係包括： 一殼體，係設置於鐵道結構之路基上； 一浮標元件，係設置並可活動於該殼體內，且該浮標元件係由互相連接之一噴泥推動塊與一活動桿所構成，並且，該活動桿係形成有刻度標示； 其中，該殼體係形成有逆止部，且該浮標元件係相對應於該逆止部而形成有至少一逆止凸塊； 其中，當路基所產生之噴泥推動該噴泥推動塊時，該活動桿將向上產生位移並部分露出於該殼體外，並且，藉由該逆止部與該逆止凸塊係使得該浮標元件不會向下滑落至初始狀態。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鐵道噴泥監測系統，其中，該逆止部係形成於該殼體之內壁上。
3. 如申請專利範圍第2項所述之鐵道噴泥監測系統，其中，逆止凸塊之數量為複數個並形成於該噴泥推動塊外緣。
4. 如申請專利範圍第1項所述之鐵道噴泥監測系統，其中，該逆止部為複數個倒鉤所構成，且當該浮標元件向上滑動時，該些逆止凸塊將順向地掠過該些倒鉤，而當該浮標元件停止時，該些倒鉤則勾住該逆止凸塊並達到逆止的效果。
5. 如申請專利範圍第1項所述之鐵道噴泥監測系統，其中，該活動桿之刻度標示係為顏色刻度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之鐵道噴泥監測系統，其中，該殼體係形成有一活動桿開孔，且該活動桿係透過該活動桿開孔而突出於該殼體。
7. 如申請專利範圍第6項所述之鐵道噴泥監測系統，其中，該逆止部係形成於該活動桿開孔之內壁上。
8. 如申請專利範圍第7項所述之鐵道噴泥監測系統，其中，逆止凸塊之數量為複數個並形成於該活動桿外緣。