TWI651231B - 道岔監控系統及其方法 - Google Patents

Abstract

一種道岔監控系統，以偵測一道岔裝置。該道岔裝置包括至少一轉轍器，及二可動軌。該道岔監控系統包含一偵測單元、一資訊傳輸單元，及一監控單元。該偵測單元包括一偵測該轉轍器的力量偵測器、一偵測該轉轍器的電流偵測器，及二分別偵測該二可動軌的位置偵測器。該資訊傳輸單元包括一偵測資訊控制器，以取得該偵測單元之偵測資訊。該監控單元包括一道岔監控伺服器，該偵測資訊控制器將該偵測單元之偵測資訊儲存於該道岔監控伺服器，該道岔監控伺服器判斷該道岔裝置是否正常。

Description

道岔監控系統及其方法

本發明是有關於一種監控系統，尤其是一種道岔監控系統及其方法。

道岔(Turnout)設置於鐵路軌道兩線交叉處，作用在於可以讓行駛於鐵路軌道上之列車能安全又順利轉入其它軌道，一般在鐵道路線交叉處與車站周圍會被大量使用，讓列車可以進入正確的軌道路線。

參閱圖1，為一種鐵路道岔系統，該鐵路道岔系統1包含至少一轉轍器11(Switch Machine或Point Machine)、二固定軌12、二可動軌13，及複數岔枕14所組成，該轉轍器11具有一推動桿111及一偵測桿112，該轉轍器11移動該推動桿111以推動該二可動軌13，進一步改變列車之行駛路線。該偵測桿112可偵測該二可動軌13的移動位置。

早期之鐵路道岔系統1因為列車行駛速度較慢，設置之規模較小，因此早期之鐵路道岔系統1只需一個轉轍器11即可推動該二可動軌13，並準確偵測該二可動軌13的移動位置。

但是現代的列車行駛速度越來越快，因此鐵道上之鐵路道岔系統的規模必須擴大，以使鐵軌的弧度變 小，讓列車可以安全地通過該鐵路道岔系統。而擴大之鐵路道岔系統更細分為岔尖區及岔心區，並於岔尖區及岔心區設置多數個轉轍器來將該二可動軌推動至準確位置。

續上所述，當鐵路道岔系統的規模越來越大，加上日夜溫差的溫度變化，以及列車高速通過時所造成的震動，使的鐵路道岔系統容易造成故障，單純地藉由該轉轍器之偵測桿是無法確實偵測該二可動軌的移動位置。

參閱圖2，為習知之鐵路道岔監控系統2，是一種以中央集權的監控模式，包含一主監控設備21，及複數連接該主監控設備31之從監控設備22，並將整段鐵路區分成複數段落，每一段落設置一個從監控設備22，以負責儲存該段鐵路之複數鐵路道岔系統的偵測資訊。

該主監控設備21具有一預警判斷程式，可依序至該複數從監控設備22中抓取該段落鐵路之鐵路道岔系統的偵測資訊，再判斷該複數鐵路道岔系統的運作是否正常，因此該主監控設備21必須負責判斷全部鐵路道岔系統是否正確運作。

早期鐵路道岔系統規模較小，偵測資訊也較為簡單，該主監控設備21之預警判斷程式可以快速並有效檢查每一鐵路道岔系統的偵測資訊。但隨著鐵路道岔系統規模的擴大，偵測資訊繁多，受限網路封包之限制，以中央集權的模式進行預警判斷，將受到嚴苛的考驗。

因此，如何因應行駛速度越來越快之列車， 可以安全地通過鐵路道岔系統，並快速且準確地判斷所有設置於軌道之鐵路道岔系統是否正常，是相關技術人員亟需努力的目標。

有鑑於此，本發明之一目的是在提供一種道岔監控系統，用以偵測至少一道岔裝置，該道岔裝置包括至少一轉轍器、二與該轉轍器連接之可動軌，及二分別設置於該二可動軌外側之固定軌。該道岔監控系統包含一偵測單元、一資訊傳輸單元，及一監控單元。

該偵測單元包括一偵測該轉轍器之推力的力量偵測器、一偵測該轉轍器之運轉電流的電流偵測器，及二組分別偵測該二可動軌與該二固定軌之相對位置的位置偵測器。

該資訊傳輸單元與該偵測單元連接，並包括一偵測資訊控制器，以取得該偵測單元之偵測資訊。

該監控單元包括一與該偵測資訊控制器連接之道岔監控伺服器，該偵測資訊控制器將該偵測單元之偵測資訊儲存於該道岔監控伺服器，該道岔監控伺服器判斷該道岔裝置是否正常。

本發明的又一技術手段，是在於上述之道岔監控伺服器具有一用以判斷該道岔裝置是否正常作動之預警模組，及一用以即時對外推播資訊之推播模組。

本發明的另一技術手段，是在於上述之監控單元更包括一與該道岔監控伺服器連接之資訊整合伺服 器。

本發明的再一技術手段，是在於上述之偵測單元更包括一用以偵測鐵軌溫度之鐵軌溫度偵測器，及一用以偵測該道岔裝置周遭環境溫溼度之環境溫溼度偵測器。

該二位置偵測器分別具有一用以偵測所在之可動軌是否與相對應之固定軌靠密的閉合偵測件，及一用以偵測所在之可動軌是否與相對應之固定軌分離的開口偵測件。

本發明之另一目的是在提供一種種道岔監控方法，包含一裝置設置步驟、一道岔偵測步驟、一資訊取得步驟、一資訊儲存步驟，及一預警步驟。

首先執行該裝置設置步驟，於一轉轍器設置一力量偵測器及一電流偵測器，於該轉轍器推動之二可動軌上分別設置一位置偵測器，設置一與該位置偵測器、該力量偵測器，及該電流偵測器連接之偵測資訊控制器，設置一與該偵測資訊控制器連接之道岔監控伺服器。

接著執行該道岔偵測步驟，該力量偵測器偵測該轉轍器之推力，該電流偵測器偵測該轉轍器的運轉電流，該二位置偵測器分別偵測該二可動軌的位置。

然後執行該資訊取得步驟，該偵測資訊控制器分別取得該力量偵測器所偵測之一轉轍器推力資訊、該電流偵測器所偵測之一轉轍器電流資訊，及該二位置偵測器所偵測之二可動軌位置資訊。

接著執行該資訊儲存步驟，該偵測資訊控制器將該轉轍器推力資訊、該轉轍器電流資訊，及該可動軌位置資訊，儲存於該道岔監控伺服器，以使該道岔監控伺服器運算出一運轉時間資訊。

最後執行該預警步驟，該道岔監控伺服器具有一預警模組，以分析儲存之資料並判斷該轉轍器是否正確推動該二可動軌。

本發明的又一技術手段，是在於上述之預警步驟中，該道岔監控伺服器更具有一推播模組，當該預警模組判斷該轉轍器發生故障時，對外推播故障訊息。

本發明的另一技術手段，是在於上述之道岔監控方法，更包括一資訊整合步驟，該道岔監控伺服器連接一資訊整合伺服器，該資訊整合伺服器可測試該道岔監控伺服器是否失聯，當該資訊整合伺服器判斷該道岔監控伺服器失聯時，接替該道岔監控伺服器以取得該轉轍器推力資訊、該轉轍器電流資訊，及該二可動軌位置資訊，並判斷轉轍器是否正確推動該二可動軌。

本發明的再一技術手段，是在於上述之預警步驟中，該道岔監控伺服器之預警模組分析該運轉時間資訊的運轉時間過長時，再分析該可動軌位置資訊，當該可動軌位置資訊為正常時判別為電氣異常。

本發明的又一技術手段，是在於上述之預警步驟中，該道岔監控伺服器之預警模組分析該運轉時間資訊的運轉時間過長時，再分析該可動軌位置資訊，當該可 動軌位置資訊為異常時判別為機械異常。

本發明的再一技術手段，是在於上述之預警步驟中，當該道岔裝置以複數轉轍器推動時，該道岔監控伺服器之預警模組分析每一轉轍器推動該道岔裝置之可動軌位置資訊，當其中之一可動軌位置資訊與其他可動軌位置資訊不一致時判別為道岔錯位。

本發明之有益功效在於，藉由設置於該轉轍器之力量偵測器及電流偵測器，以及設置於該二可動軌上之位置偵測器，可以更精準地偵測該轉轍器推動該二可動軌之作用力、運轉電流、停止位置及運轉時間，不僅可以判斷該道岔裝置是否正確作動，更可以進一步分析故障的種類，讓鐵路維修人員順利進行維修作業。

3‧‧‧道岔裝置

31‧‧‧轉轍器

311‧‧‧推動桿

32‧‧‧可動軌

33‧‧‧固定軌

34‧‧‧岔尖區

35‧‧‧岔心區

4‧‧‧偵測單元

41‧‧‧力量偵測器

42‧‧‧電流偵測器

43‧‧‧位置偵測器

431‧‧‧閉合偵測件

432‧‧‧開口偵測件

44‧‧‧鐵軌溫度偵測器

45‧‧‧環境溫溼度偵測器

5‧‧‧資訊傳輸單元

51‧‧‧偵測資訊控制器

511‧‧‧轉轍器推力資訊

512‧‧‧轉轍器電流資訊

513‧‧‧可動軌位置資訊

514‧‧‧鋼軌溫度資訊

515‧‧‧環境溫溼度資訊

516‧‧‧運轉時間資訊

517‧‧‧轉轍器功率資訊

6‧‧‧監控單元

61‧‧‧道岔監控伺服器

611‧‧‧預警模組

612‧‧‧推播模組

62‧‧‧資訊整合伺服器

901~906‧‧‧步驟

圖1是一裝置示意圖，說明習知一種鐵路道岔系統；圖2是一示意圖，說明習知一種鐵路道岔監控系統；圖3是一裝置示意圖，說明本發明道岔監控系統之一較佳實施例；圖4是一示意圖，說明該較佳實施例之配置態樣；圖5是一裝置示意圖，說明該較佳實施例之一道岔裝置中設置複數轉轍器之態樣；圖6是一裝置示意圖，說明該較佳實施例之一閉合偵測件；圖7是一裝置示意圖，說明該較佳實施例之一開口偵 測件；圖8是一示意圖，說明該較佳實施例之一監控單元；圖9是一步驟示意圖，說明該較佳實施例之監控方法；圖10是一流程示意圖，說明該較佳實施例之偵測判斷一道岔裝置之流程圖；及圖11是一圖表，說明該較佳實施例之轉轍器作動時，其時間與作用力及電流之關係。

有關本發明之相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。

參閱圖3、4、5，為本發明道岔監控系統之較佳實施例，用以偵測至少一道岔裝置3的運作狀況，該道岔裝置3包括至少一轉轍器31、二與該轉轍器31連接之可動軌32，及二分別設置於該二可動軌32外側之固定軌33，該二可動軌32受該轉轍器31之推力或拉力，使該二可動軌32於該二固定軌33中移動，進一步與該二固定軌33靠密或分離，用以控制列車的行駛軌道。

該道岔裝置3之目的主要是改變列車前進的軌道，因此行駛於該道岔裝置3之列車隨著軌道進行有彎度的前進，當列車的重量越重且速度越快，就必須增加該道岔裝置3的規模，減緩列車轉彎的弧度，以避免轉彎弧度過急而造成列車脫軌或翻覆。

續上所述，每一道岔裝置3區分成岔尖區34 及岔心區35，配合設置規模地大小於岔心區35及岔尖區34分別設置1+0、2+0、3+0、3+1、3+2、4+3、5+3、6+3等等數量的轉轍器31，以利用該複數轉轍器31推動沉重之二可動軌32，使該二可動軌32可以改變位置，也維持順暢的弧度，以使列車順暢通過該道岔裝置3。

本發明道岔監控系統包含一偵測單元4、一資訊傳輸單元5，及一監控單元6。在本較佳實施例中，該道岔裝置3之岔尖區34設置兩個轉轍器31，該道岔裝置3之岔心區35設置三個轉轍器31，是屬於3+2型的道岔裝置3。

該資訊傳輸單元5連接設置於道岔裝置3中之偵測單元4，再藉由網路連接該監控單元6，以使該監控單元6可以監控該道岔裝置3的運作。

該偵測單元4包括一偵測該轉轍器31之推力的力量偵測器41、一偵測該轉轍器31之運轉電流的電流偵測器42、二分別偵測該二可動軌32與該二固定軌33之相對位置的位置偵測器43、一設置於鐵軌上之鐵軌溫度偵測器44，及一設置於鐵道附近之環境溫溼度偵測器45。

其中，該二位置偵測器43是鎖設於軌枕上，並設置於該轉轍器31之推動桿311推動該二可動軌32之傳動機構的附近，該二可動軌32之一側設置一組位置偵測器43，以分別準確偵測該二可動軌32被該轉轍器31之推動桿311所推動之位置資訊。

該鐵軌溫度偵測器44設置於鐵軌的下方，以 直接偵測鐵軌的金屬溫度，該環境溫溼度偵測器45的設置位置，與該道岔裝置3間隔一段距離，以直接偵測周遭環境的溫溼度。

該轉轍器31的運轉機制是以電力來驅動馬達轉動，帶動齒輪及螺桿來推動或拉動該二可動軌32，該力量偵測器41設置於該轉轍器31之推動桿311推動該二可動軌32的傳動機構的連接處，用以偵測該轉轍器31推動或拉動該二可動軌32的力量(作用力)。

該二可動軌32為金屬材質，堅硬並附有彈性，因此該轉轍器31必須利用齒輪及螺桿產生巨大推力，才能順利推動或拉動該二可動軌32。當以電力驅動馬達轉動來產生推力或拉力時，該電流偵測器42可偵測馬達的運轉電流。較佳地，該電流偵測器42為一種渦電流偵測器，設置於於馬達電線上，以感應的方式偵測馬達的運轉電流，且不影響馬達的作動。

該二可動軌32設置於該二固定軌33的內側，並藉由該轉轍器31之推動於該二固定軌33中移動，以分別靠密或分離該二固定軌33，進一步改變列車的行進軌道。該二位置偵測器43分別偵測二可動軌32與該二固定軌33靠密或分離的資訊。

於該較佳實施例中，該二位置偵測器43分別具有一用以偵測該二可動軌32是否與相對應之固定軌33靠密的閉合偵測件431(close sensor)，及一用以偵測該二可動軌32是否與相對應之固定軌33分離的開口偵測件 432(open sensor)。

配合參閱圖6，為該道岔裝置3之其中一側的可動軌32與固定軌33靠密的態樣。較佳地，該閉合偵測件431為一種磁控開關，鎖設於該固定軌33中，而該可動軌32之側面再設置一磁吸體。當該可動軌32與該固定軌33分離時，該閉合偵測件431無法感應該磁吸體，該資訊傳輸單元5發出該側之可動軌32與固定軌33沒有靠密的資訊。當該可動軌32與該固定軌33靠密時，該閉合偵測件431將感應該磁吸體，該資訊傳輸單元5發出該側之可動軌32與固定軌33已靠密的資訊。

配合參閱圖7，為該道岔裝置3之其中一側的可動軌32與固定軌33分離的態樣。較佳地，該開口偵測件432為一種磁控開關，鎖設在可偵測該可動軌32分離位置的地點，再於該可動軌32另一側面再設置一磁吸體。當該可動軌32與該固定軌33靠密時，該開口偵測件432無法感應該磁吸體，該資訊傳輸單元5發出該側之可動軌32與固定軌33沒有分離至設定地點的資訊。當該可動軌32與該固定軌33分離，且該可動軌32移動至設定地點時，該開口偵測件432將感應到該磁吸體，該資訊傳輸單元5發出該側之可動軌32與固定軌33已分離，且該側之可動軌32已到達設定地點的資訊。

上述使用磁控開關之閉合偵測件431及開口偵測件432只是本較佳實施例之舉例，實際實施時，該閉合偵測件431及該開口偵測件432也可以使用其它的位置 偵測元件，不應以此為限。

該資訊傳輸單元5與該偵測單元4連接，並包括一偵測資訊控制器51，以取得該偵測單元4之力量偵測器41、電流偵測器42、位置偵測器43、鐵軌溫度偵測器44，及環境溫溼度偵測器45的偵測資訊。

該偵測資訊控制器51是整合該道岔裝置3中所有轉轍器31之偵測元件的偵測資訊，當該道岔裝置3中設置複數轉轍器31來推動該二可動軌32時，該偵測資訊控制器51與設置每一個轉轍器31上之力量偵測器41、電流偵測器42，及位置偵測器43電性連接。再與設置於該道岔裝置3之鐵軌溫度偵測器44，及環境溫溼度偵測器45電性連接。

該監控單元6包括一與該偵測資訊控制器51連接之道岔監控伺服器61，該偵測資訊控制器51將該偵測單元4之力量偵測器41、電流偵測器42、位置偵測器43、鐵軌溫度偵測器44，及環境溫溼度偵測器45的偵測資訊，儲存於該道岔監控伺服器61中，該道岔監控伺服器61內存有複數之應用程式，可以分析儲存的資訊以判斷該道岔裝置3是否正常運作。

該道岔監控伺服器61設置於網路上，並且可以與複數偵測資訊控制器51以網路相連。舉例來說，一般鐵道系統會設置二鐵道，以分別提供順行及逆行之列車使用，因此鐵道中會設置道岔裝置3來調整列車行駛的鐵道，且車站及維修站更會分設出多條鐵道，都是利用道岔裝置 3來控制列車的行駛鐵道，以使列車到達預定的區域。因此每一道岔裝置3都會設置一個偵測資訊控制器51負責進行該道岔裝置3之偵測資料的整合。

續上所述，整個鐵道系統通常會以一個車站為區分的段落，將鐵道系統分成多個區段，每一區段設置一偵測資訊控制器51，每一偵測資訊控制器51負責該鐵道段落中所有的道岔裝置的監控。實際實施時，鐵道系統之區段的分隔方式，應以實際狀況為主，不應以此為限。

該道岔監控伺服器61具有一用以判斷該道岔裝置3是否正常作動之預警模組611，及一用以對外推播資訊之推播模組612。該道岔監控伺服器61之預警模組611可以分析每一力量偵測器41、電流偵測器42，及位置偵測器43的數據，以判斷該轉轍器31之運作是否正常，當發現其中之一轉轍器31發生問題時，可以即時透過該推播模組612對外推播警示資訊，以通知維修人員該轉轍器31發生故障，且快速到場進行維修。

配合參閱圖8，該監控單元6更包括一與該道岔監控伺服器61連接之資訊整合伺服器62，該資訊整合伺服器62主要為鐵道系統的中控伺服器，可以彙整全部鐵道的預警資訊。舉例來說，當鐵道系統區分成複數區段，且每一區段以一個道岔監控伺服器61負責該區段之該複數道岔裝置3之預警判斷時，該資訊整合伺服器62將利用網路與每一道岔監控伺服器61連接，用以整合所有道岔監控伺服器61的預警資訊。

較佳地，該道岔監控伺服器61之推播模組612即時將故障資訊推播至維修部門的電子裝置(包括維修人員所使用之電腦、及行動通訊裝置)之外，更即時將故障資訊推播至該資訊整合伺服器62，以使該資訊整合伺服器62可以掌握並監控整個鐵道系統的運作狀況。

由上述說明可知，該資訊整合伺服器62是利用程式來分析該複數道岔監控伺服器61的推播資訊，進以掌握整個鐵道系統的運作狀況，因此該資訊整合伺服器62並不需要逐一抓取每一道岔監控伺服器61所儲存的偵測資料，再分析每一筆資料來判斷是否有轉轍器31異常，使該資訊整合伺服器62之硬體所執行的數位資訊量減輕，並將故障判斷的能力託付於該複數道岔監控伺服器61，是一種地方分權的概念，有效改善早期以中央集權的模式所進行的道岔裝置3監控作業。

除此之外，該資訊整合伺服器62中儲存有一伺服測試模組，是一種區段伺服器測試程式，用以對每一道岔監控伺服器61進行系統運作的測試，可判斷該複數道岔監控伺服器61是否正常運作，以確認每一個道岔監控伺服器61都可以正常分析所負責之道岔裝置3的偵測訊。

當該資訊整合伺服器62進行區段伺服器測試作業，並發現其中之一道岔監控伺服器61當機或失聯，立刻開啟儲存於該資訊整合伺服器62中之一預警應用程式，以使該資訊整合伺服器62以網路連接該當機或失聯 之道岔監控伺服器61所負責的偵測資訊控制器51，並執行相關預警的作業，避免該道岔監控伺服器61當機，無法對負責之道岔裝置3進行監控，進一步來維持列車通行的安全。

除此之外，如果該資訊整合伺服器62判斷該道岔監控伺服器61對外的網路中斷，該資訊整合伺服器62不僅帶代替該道岔監控伺服器61執行該道岔裝置3的預警的作業，更將該道岔監控伺服器61所連接之偵測單元4的偵測資訊儲存起來，待網路連線恢復後，再將儲存的偵測資訊回存至該道岔監控伺服器61中。

參閱圖9，為該較佳實施例之道岔監控方法，包含一裝置設置步驟901、一道岔偵測步驟902、一資訊取得步驟903、一資訊儲存步驟904、一預警步驟905，及一資訊整合步驟906。

首先執行該裝置設置步驟901，於該道岔裝置3中所設置之轉轍器31上設置該力量偵測器41及該電流偵測器42，於該轉轍器31推動之二可動軌32上分別設置該位置偵測器43，並於該道岔裝置3上設置該鐵軌溫度偵測器44，及該環境溫溼度偵測器45。

該道岔裝置3旁設置一與該位置偵測器43、該力量偵測器41、該電流偵測器42、該鐵軌溫度偵測器44，及該環境溫溼度偵測器45電連接之偵測資訊控制器51。

於網路上設置一與該偵測資訊控制器51連 接之道岔監控伺服器61，該偵測資訊控制器51是藉由網路技術與該道岔監控伺服器61進行資訊傳遞。

接著執行該道岔偵測步驟902，該力量偵測器41偵測該轉轍器31推動該二可動軌32之推力，該電流偵測器42偵測該轉轍器31馬達的運轉電流，該二位置偵測器43分別偵測該二可動軌32與該固定軌33的相對距離位置。

然後執行該資訊取得步驟903，該偵測資訊控制器51分別取得該力量偵測器41所偵測之一轉轍器推力資訊511、該電流偵測器42所偵測之一轉轍器電流資訊512、該二位置偵測器43所偵測之二可動軌位置資訊513、該鐵軌溫度偵測器44所偵測之一鋼軌溫度資訊514、該環境溫溼度偵測器45所偵測之一環境溫溼度資訊515。

接著執行該資訊儲存步驟904，該偵測資訊控制器51將該轉轍器推力資訊511、該轉轍器電流資訊512、該可動軌位置資訊513、鋼軌溫度資訊514，及環境溫溼度資訊515，儲存至該道岔監控伺服器61中。該道岔監控伺服器61利用儲存的偵測資訊計算出一運轉時間資訊516，及一轉轍器功率資訊517。

較佳地，該運轉時間資訊516為該轉轍器31馬達電源開啟的時間。舉例來說，當該道岔裝置3執行鐵道變換程序時，將會開啟該道岔裝置3的電源開關，驅動該轉轍器31之馬達轉動，進以推動該二可動軌，直到該二可動軌到達預定位置時，或是電源開啟的時間超過設定值 時，都將關閉該道岔裝置3的電源開關，該運轉時間資訊516為電源開啟至關閉的時間。

除此之外，該道岔監控伺服器61將利用該轉轍器31之電壓值及電流值，計算出該轉轍器功率資訊517，以進一步判斷該道岔裝置3中所設置的電子電機設備，其用電量是否超出電力線設計的容量，或是該道岔裝置3之電力提供是否發生問題。

該鋼軌溫度資訊514可以判斷鐵軌的溫度是否過高，因為過高的鋼軌溫度資訊514將會造成鐵軌的變形，進而影響列車的安全。該環境溫溼度資訊515可以判斷環境的溫溼度是否過於潮濕，避免環境之溫溼度過高造成自動控制之電子零件產生錯誤的動作。

其中，該偵測資訊控制器51的預設指令是將該偵測單元4之偵測的資訊儲存於該道岔監控伺服器61中，當該偵測資訊控制器51接收外部之指令時，可以改變儲存路徑，將偵測的資訊儲存於該資訊整合伺服器62中，以使該資訊整合伺服器62接替該道岔監控伺服器61的預警作業。

然後執行該預警步驟905，該道岔監控伺服器61中除存有一預警模組611，用以分析儲存之該轉轍器推力資訊511、該轉轍器電流資訊512、該二可動軌位置資訊513、該運轉時間資訊516，及該轉轍器功率資訊517，來判斷該轉轍器31是否正確推動或拉動該二可動軌32。除此之外，該道岔監控伺服器61之預警模組611也可判 斷該鋼軌溫度資訊514，及該環境溫溼度資訊515是否符合設定值，避免發生列車事故。

當該預警模組611判斷該轉轍器31發生故障狀況，藉由該推播模組612即時對外推播故障訊息。較佳地，該推播模組612可藉由電信或網路之技術，將故障訊息即時推播出去，使維修人員第一時間取得該道岔裝置3的故障資訊，判斷故障狀況是否會危及列車行駛之安全，並以最佳的對應方式維修該道岔裝置3。由於資訊推播之技術已為業界所知悉，並運用於許多網路資訊商品中，在此針對推播技術不再詳加贅述。

舉例來說，如果該二可動軌32未移動至設定位置時，就必須立刻停止列車的行動，並馬上指派維修人員到達故障現場進行維修，以維持鐵道安全避免列車脫軌。

但是如果該二可動軌32可以準確到達位置，但是分析有設備即將故障，將可以將該道岔裝置3之維修任務排入維修時間，以在非營運時間進行維修保養任務，在列車還可以安全通過該道岔裝置3的狀況時，讓營運列車通行，避免列車停駛所造成之營運損失。

值得注意的是，一般該轉轍器31之工作模式為下達一推進指令或一拉回指令時，該轉轍器31導通電流驅動馬達轉動，帶動螺桿推動該二可動軌32，當該二可動軌32到達定位後馬達停止運作，達成該道岔裝置3改變鐵道路線之功效。

其中，每一個轉轍器31推動該二可動軌32 之移動距離為固定，該轉轍器31之馬達驅動之電力為固定，加上該二可動軌32條件為固定(可動軌重量及傳動機械結構)，在正常的狀態下，每一次轉轍器31運轉時間、推動力量，及運轉電流的偵測數值應該相同。

配合參閱圖10，為該道岔監控伺服器61判斷該轉轍器31每一次運轉的流程圖。首先，在該轉轍器31每一次運轉時，利用該力量偵測器41、該電流偵測器42，及該二位置偵測器43偵測該轉轍器31推動該二可動軌32之運作狀態。

該偵測資訊控制器51將該可動軌位置資訊513、該轉轍器推力資訊511，及該轉轍器電流資訊512儲存於該道岔監控伺服器61中。該道岔監控伺服器61由該可動軌位置資訊513、該轉轍器推力資訊511，及該轉轍器電流資訊512，計算出該轉轍器31之運轉時間資訊516，及轉轍器功率資訊517。

配合參閱圖11，為該較佳實施例之轉轍器31運轉時，其運轉時間與作用力及電流之關係圖，其中，縱軸為該轉轍器31之作用力的數值，橫軸為該轉轍器31之運轉時間。虛線為該轉轍器31之電流變化，實線為該轉轍器31推動該二可動軌32之作用力變化。

接著，該道岔監控伺服器61之預警模組611分析該運轉時間資訊516是否符合設定，當該運轉時間資訊516符合設定時，再比對該轉轍器推力資訊511是否合乎設定值。其中，是判斷該轉轍器推力資訊511之鋒值(最 大值)及平均值是否超出設定值。如果該轉轍器推力資訊511之鋒值或平均值超出設定值表示該二可動軌32的機械結構出現問題，造成該轉轍器31必須以更大之力量來推動該二可動軌32，該道岔監控伺服器61對外發出可動軌異常資訊。

當該道岔監控伺服器61之預警模組611分析該運轉時間資訊516不符合設定，且該運轉時間資訊516超出正常的時間時，再分析該二可動軌位置資訊513，當該二可動軌位置資訊513為正常，表示該轉轍器31推力不夠，必須花費較長的時間來推動該二可動軌32，有可能是該轉轍器31本身發生問題，該道岔監控伺服器61判別為電氣異常，並對外發出電器訊號異常資訊。

當該運轉時間資訊516的超出設定值時，且該可動軌位置資訊513異常時，表示該二可動軌32的機械結構發生異常，該轉轍器31無法推動該二可動軌32到達設定位置，該二可動軌32無法完整與該二固定軌靠密或分離，該道岔監控伺服器61判別為機械異常，並對外發出機械訊號異常資訊。

當該道岔監控伺服器61之預警模組611分析該運轉時間資訊516的運轉時間過短，表示該二可動軌32與該轉轍器31之連結機構發生異常，或是該轉轍器31之控制電路發生異常，無法將該二可動軌32正常推動至預定位置，該道岔監控伺服器61判別為該道岔裝置發生異常，再對外發出轉轍器運轉時間過短異常資訊。除此之 外，更必須將異常資訊即時推播至鐵道管理中心，禁止該道岔裝置3之列車通行權限，避免發生意外。

一般轉轍器31在固定的機械結構及固定的電源條件下，運轉的時間應當固定，但不同之轉轍器31，其運轉時間應當不同。舉例來說，當該轉轍器31更換為新品，其運轉時間就會改變。除此之外，不同之傳動結構，也會影響運轉時間。

因此，該道岔監控伺服器61將記錄該道岔裝置3之轉轍器31的運轉時間，並由維修保養人員各別為每一轉轍器31設定出適當運轉時間，作為該轉轍器31運轉時間的設定值。當分析該轉轍器31運轉時間過長時，意謂該台轉轍器31出現異常，恐為機械結構異常或電氣迴路異常。

除此之外，當該道岔裝置3規模較大，是以複數轉轍器31推動該二可動軌32時，該道岔監控伺服器61之預警模組611分析每一轉轍器31推動該道岔裝置3之可動軌位置資訊513，當其中之一可動軌位置資訊513與其它之可動軌位置資訊513之資訊不一致時判別為道岔錯位，對外發出道岔錯位資訊。

一般來說，當該道岔裝置3規模較大時，所設置之二可動軌32長度較長，無法使用單一轉轍器31推動，因此必須設置複數轉轍器31，每一轉轍器31推動該二可動軌32之一部份，合作推動該二可動軌32，甚至設置於該道岔裝置3末端因結構的設置只剩一個可動軌31， 使該道岔裝置3末端所設置之轉轍器31只推動一個可動軌31。

續上所述，當設置複數轉轍器31之道岔裝置3運作時，該複數轉轍器31會依序啟動，避免該複數轉轍器31之啟動電流集中在同一時間，造成電力系統的負擔。

回顧圖8，最後執行該資訊整合步驟906，該道岔監控伺服器61連接一資訊整合伺服器62，該資訊整合伺服器62可測試該道岔監控伺服器61是否失去監控該道岔裝置3的能力。

當該資訊整合伺服器62對該道岔監控伺服器61進行測試，並判斷其中之一道岔監控伺服器61失去監控該道岔裝置3的能力時，該資訊整合伺服器62對該道岔監控伺服器61所負責的偵測資訊控制器51發出指令，以使該偵測資訊控制器51將該道岔裝置3所偵測的資訊上傳至該資訊整合伺服器62，使該資訊整合伺服器62可以接替該道岔監控伺服器61之工作，進一步取得每一個轉轍器推力資訊511、轉轍器電流資訊512，及二可動軌位置資訊513，再以程式判斷該轉轍器31是否正確推動該二可動軌32，避免該道岔監控伺服器61故障，而導致道岔監控系統失效，造成列車通過該道岔裝置3時有危險的疑慮。

由上述說明可知，本發明道岔監控系統及其方法確實具有下列功效：

一、確保列車行駛安全

該偵測單元4之力量偵測器41、電流偵測器42，位置偵測器43可以準確偵測該道岔裝置3中所設置之轉轍器31的運作狀況，再藉由該道岔監控伺服器61的分析，可以預先判斷設備或零件即將損壞，通知相關維修人員維修保養，確保每一道岔裝置3中的轉轍器31都為良好狀態，進一步確保列車行駛的安全。

二、預先判斷故障種類

該道岔監控伺服器61之預警模組611可以分析該偵測單元4之偵測資料，初步分析出該轉轍器31的故障種類，再藉由該推播模組612即時將故障資訊推播至維修人員，使維修人員可以完善進行維修準備。

三、避免系統離線

該資訊整合伺服器62可以依序對該複數道岔監控伺服器61進行測試，確保該複數道岔監控伺服器61是否正常運作，當其中之一道岔監控伺服器61失聯時，該資訊整合伺服器62對該道岔監控伺服器61所負責的偵測資訊控制器51發出指令，以使該偵測資訊控制器51將該道岔裝置3所偵測的資訊上傳至資訊整合伺服器62，以使該資訊整合伺服器62接替該道岔監控伺服器61的監控功能，避免該道岔監控伺服器61故障導致道岔監控系統失效。

四、縮短反應時間

當該預警模組611判斷該轉轍器31發生故障狀況，不僅利用具有聲光的警報裝置對外發佈警報，更利用該推播模組612藉由電信或網路之技術，即時將故障訊息即時推播出去，使鐵路維修人員第一時間取得道岔故障資訊，縮短鐵路維修的反應時間。

綜上所述，本發明首先於每一轉轍器31上設置該力量偵測器41，該電流偵測器42，及該位置偵測器43，準確偵測該複數轉轍器31是否將該二可動軌32推動到位。再分析偵測的資訊，判斷每一轉轍器31或所推動之可動軌32是否出現「雖然可以正常作動，但是即將損壞的故障狀況」，通知維修人員在零件損壞前進行維修保養，以使該道岔裝置3維持於正常工作的狀態，避免該道岔裝置3中的設備損壞，導致列車停駛所造成的損失。

除此之外，該道岔監控伺服器61之推播模組612將故障資訊即時推播至該資訊整合伺服器62，可以使該資訊整合伺服器62彙整所有道岔監控伺服器61的監控資訊，還可以有效減輕該資訊整合伺服器62的工作負擔，該資訊整合伺服器62具有測試程式，以逐一測試的方式來測試該複數道岔監控伺服器61，當發現有道岔監控伺服器61當機或失聯時，馬上代替該道岔監控伺服器61的監控作業，針對所負責之道岔裝置3進行偵測並持行預警程式，以確保設置於鐵道上所有的道岔裝置3，都在正常的 狀況下作業，維持列車通行的安全，故確實可以達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (10)

1. 一種道岔監控系統，用以偵測至少一道岔裝置，該道岔裝置包括至少一轉轍器、二與該轉轍器連接之可動軌，及二分別設置於該二可動軌外側之固定軌，該道岔監控系統包含：一偵測單元，包括一偵測該轉轍器之推力的力量偵測器、一偵測該轉轍器之運轉電流的電流偵測器，及二分別偵測該二可動軌與該二固定軌之相對位置的位置偵測器；一資訊傳輸單元，與該偵測單元連接，並包括一偵測資訊控制器，以取得該偵測單元之偵測資訊；及一監控單元，包括一與該偵測資訊控制器連接之道岔監控伺服器，該偵測資訊控制器將該偵測單元之偵測資訊儲存於該道岔監控伺服器，該道岔監控伺服器判斷該道岔裝置是否正常。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之道岔監控系統，其中，該道岔監控伺服器具有一用以判斷該道岔裝置是否正常作動之預警模組，及一用以即時對外推播資訊之推播模組。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之道岔監控系統，其中，該監控單元更包括一與該道岔監控伺服器連接之資訊整合伺服器。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之道岔監控系統，其中，該偵測單元更包括一用以偵側鐵軌溫度之鐵軌溫度偵 測器，及一用以偵測該道岔裝置周遭環境溫溼度之環境溫溼度偵測器，該二位置偵測器分別具有一用以偵測所在之可動軌是否與相對應之固定軌靠密的閉合偵測件，及一用以偵測所在之可動軌是否與相對應之固定軌分離的開口偵測件。
5. 一種道岔監控方法，包含下列步驟：一裝置設置步驟，於一轉轍器設置一力量偵測器及一電流偵測器，於該轉轍器推動之二可動軌上分別設置一位置偵測器，設置一與該位置偵測器、該力量偵測器，及該電流偵測器連接之偵測資訊控制器，設置一與該偵測資訊控制器連接之道岔監控伺服器；一道岔偵測步驟，該力量偵測器偵測該轉轍器之推力，該電流偵測器偵測該轉轍器的運轉電流，該二位置偵測器分別偵測該二可動軌的位置；一資訊取得步驟，該偵測資訊控制器分別取得該力量偵測器所偵測之一轉轍器推力資訊、該電流偵測器所偵測之一轉轍器電流資訊，及該二位置偵測器所偵測之二可動軌位置資訊；一資訊儲存步驟，該偵測資訊控制器將該轉轍器推力資訊、該轉轍器電流資訊，及該可動軌位置資訊，儲存至該道岔監控伺服器，以使該道岔監控伺服器運算出一運轉時間資訊；及一預警步驟，該道岔監控伺服器具有一預警模組，以分析儲存之資料並判斷該轉轍器是否正確推動該二 可動軌。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之道岔監控方法，其中，於該預警步驟中，該道岔監控伺服器更具有一推播模組，當該預警模組判斷該轉轍器發生故障時，對外推播故障訊息。
7. 依據申請專利範圍第6項所述之道岔監控方法，更包括一資訊整合步驟，該道岔監控伺服器連接一資訊整合伺服器，該資訊整合伺服器可測試該道岔監控伺服器是否失聯，當該資訊整合伺服器判斷該道岔監控伺服器失聯時，接替該道岔監控伺服器以取得該轉轍器推力資訊、該轉轍器電流資訊，及該二可動軌位置資訊，並判斷轉轍器是否正確推動該二可動軌。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之道岔監控方法，其中，於該預警步驟中，該道岔監控伺服器之預警模組分析該運轉時間資訊的運轉時間過長時，再分析該可動軌位置資訊，當該可動軌位置資訊為正常時判別為電氣異常。
9. 依據申請專利範圍第8項所述之道岔監控方法，其中，於該預警步驟中，該道岔監控伺服器之預警模組分析該運轉時間資訊的運轉時間過長時，再分析該可動軌位置資訊，當該可動軌位置資訊為異常時判別為機械異常。
10. 依據申請專利範圍第9項所述之道岔監控方法，其中，於該預警步驟中，當該道岔裝置以複數轉轍器推動時，該道岔監控伺服器之預警模組分析每一轉轍器推動該道岔裝置之可動軌位置資訊，當其中之一可動軌位置資 訊與其他可動軌位置資訊不一致時判別為道岔錯位。