TWM502610U - 鐵道轉轍器監測裝置 - Google Patents

Description

鐵道轉轍器監測裝置

本新型是有關一種監測裝置，特別是指一種可以偵測鐵道轉轍器之鐵道轉轍器監測裝置。

轉轍器(Switch Machine)為道岔(Turnout)轉換的動力源，是道岔的核心元件。依照動力不同，轉轍器區分為電動、氣壓與油壓等型式，但以電動轉轍器較為普遍，臺灣皆採用電動式。

電動轉轍器的鎖錠(Lock)，為避免電磁干擾造成不當解鎖，大都採用機械鎖錠(Mechanical Lock)，具有較高的安全性。在正常情況下，轉轍器本身有查核尖軌靠密狀況的機能；一旦「未落鎖(Unlock)」，即發出不安全狀態的信號，限制行車速度。

但是「該落鎖有落鎖」與「不該落鎖未落鎖」是轉轍器正常的安全查核機制，然而很多時候，轉轍器的故障是尖軌密著與機械作用看起來皆很正常，但卻仍常發生「該落鎖而未落鎖」的故障訊號。

參閱圖1，為現有的轉轍器系統1，包括一中空狀殼座11、一活動地穿設於該殼座11中的拉桿12、一受控制地驅動該拉桿12的馬達13、一與一道岔連接之位置桿14，及一偵測該拉桿12位置且偵測該位置桿14位置的偵測器15。該馬達13能推動該拉桿12帶動該道岔移動，以切換列車於鐵道上行駛的方向。該偵測器14是以鎖固該拉桿12的狀況來判斷轉轍器是否正常，此外，該偵測器14也可以偵測該位置桿14位置來判斷該道岔位置是否正常。

由上述說明可知，現有轉轍器針對該馬達13將該拉桿12推出後鎖固的狀態進行偵測，當發生異常時對外發佈拴鎖未確實定位的異常訊息。此外，該道岔移動後帶動該位置桿15，該偵測器14偵測該位置桿14即可得知該道岔的位置，以確保火車行駛的安全。

就我國高鐵而言，目前之轉轍器時常發生之異常警訊包括：拴鎖未確實定位、桿件變動異…等等問題。根據資訊指出：高鐵通車至今，轉轍器共故障超過30次，平均不到2個月就1次，台灣高鐵也很努力追查根源。然而，目前許多問題都需要在高鐵夜間停駛期間進行維修監控，但往往在夜間測試及維護時卻無問題發生。造成維護者疲於奔命，卻仍無法確認真正問題所在。

由於高鐵之轉轍器目前都由德國進口，而台灣與德國的氣候環境不同，且軌道上火車通過的頻率也不一樣，導致由德國進口的轉轍器在台灣使用時容易發生問題，此外轉轍器發出故障的時間皆為白天，而夜晚維修測試時卻一切正常，推斷可能原因是台灣氣候環境比較嚴苛，日夜溫差及日照度大，加上高鐵行駛時的震動，導致發生「該落鎖而未落鎖」的故障訊號。

承上所述，現有轉轍器時常發生該落鎖而未落鎖，或是已落鎖但是卻對外發佈未落鎖的故障訊息，進而導致火車停駛並且耗費大量的時間與檢查人力，更會對交通運輸產業之營運及社會觀感造成傷害。因此，在轉轍器內有限空間中以及基於已安裝之線路上加裝監測防護設備，以防止誤動作或誤通報的情況一再發生，是當前亟需努力的目標。

因此，本新型之目的，即在提供一種鐵道轉轍器監測裝置，適用於監控一鐵道上之道岔移動狀態，並 包含一轉轍器、一第一偵測單元、一控制單元，及一監控單元。

該轉轍器包括一殼體、一設置於該殼體中之動力控制器、一穿設於該殼體並可推動該道岔之動力桿、一與動力控制器電連接並可推動該動力桿之驅動馬達、一穿設於該殼體並與該道岔連動之位置桿，及二設置於該殼體內並可分別鎖固該動力桿及該位置桿之鎖固器

該第一偵測單元包括二設置於該殼體中並可分別偵測該二鎖固器鎖固狀況之鎖固偵測器。該控制單元包括一與該鎖固偵測器及該動力控制器電連接以接收該鎖固偵測器之偵測狀況的偵測控制器。該監控單元包括一與該偵測控制器電連接之伺服器，及一與該伺服器電連接用以儲存該鎖固器鎖固狀況之資料庫。

本新型的另一技術手段，是在於上述之鐵道轉轍器監測裝置更包含一第二偵測單元，其其包括一設置於該位置桿上之第一定位標籤、一位於該位置桿上並與該第一定位標籤間隔設置之第二定位標籤，及一設置於該殼體中並與該偵測控制器電連接之第一位置偵測器，該第一位置偵測器可感測該第一、二定位標籤來得到該位置桿之移動狀況，以確認該道岔的位置。

本新型的又一技術手段，是在於上述之第一、二定位標籤為一雷射刻痕，該第一位置偵測器為一紅外線攝影機。

本新型的再一技術手段，是在於上述之鐵道轉轍器監測裝置更包含一第三偵測單元，其包括一設置於該位置桿上之第三定位標籤、一設置於該殼體上並與該偵測控制器電連接之第二位置偵測器，及一位於該殼體中並與該第二位置偵測器間隔設置並與該偵測控制器電連接之第三位置偵測器，該第二、三位置偵測器可分別感測該第三定位標籤來得到該位置桿之移動狀況，以確認該道岔的 所在位置。

本新型的另一技術手段，是在於上述之第三定位標籤為一磁鐵，該第二、三位置偵測器為一磁簧開關。

本新型的又一技術手段，是在於上述之鐵道轉轍器監測裝置更包含一設置於該殼體中之第四偵測單元，其包括一用以偵測該驅動馬達之電性資訊並與該偵測控制器電連接的電性偵測器，以及一用以偵測該驅動馬達之轉動速度並與該偵測控制器電連接的轉速偵測器。

本新型的再一技術手段，是在於上述之第四偵測單元更包括一設置於該殼體中並與該偵測控制器電連接之第一溫濕度偵測器，及一設置於該殼體外並與該偵測控制器電連接之第二溫濕度偵測器。

本新型的另一技術手段，是在於上述之鐵道轉轍器監測裝置更包含一第五偵測單元，其包括一設置於該道岔上並與該偵測控制器電連接之道岔位置偵測器，用以偵測該道岔位置。

本新型的又一技術手段，是在於上述之道岔位置偵測器為接觸式極限開關。

本新型的再一技術手段，是在於上述之控制單元更包括一與該偵測控制器及該監控單元電連接之區域控制器。

本新型之有益功效在於軌道旁之轉轍器上設置多個偵測器來確認該轉轍器的工作狀況並加以儲存，以確認該轉轍器是否發生故障，並且提供維修人員維護該轉轍器時的參考數據。此外，當該轉轍器發出故障訊息時，該伺服器可以馬上經由偵測數據或錄影影像來初步判斷故障問題，並通知維修人員維修方向以加快維修的時間。

A‧‧‧道岔

2‧‧‧轉轍器

21‧‧‧殼體

22‧‧‧動力控制器

23‧‧‧動力桿

24‧‧‧驅動馬達

25‧‧‧位置桿

26‧‧‧鎖固器

3‧‧‧第一偵測單元

31‧‧‧鎖固偵測器

4‧‧‧控制單元

41‧‧‧偵測控制器

42‧‧‧區域控制器

5‧‧‧監控單元

51‧‧‧伺服器

52‧‧‧資料庫

53‧‧‧監控器

6‧‧‧第二偵測單元

61‧‧‧第一定位標籤

62‧‧‧第二定位標籤

63‧‧‧第一位置偵測器

7‧‧‧第三偵測單元

71‧‧‧第三定位標籤

72‧‧‧第二位置偵測器

73‧‧‧第三位置偵測器

8‧‧‧第四偵測單元

81‧‧‧電性偵測器

82‧‧‧轉速偵測器

83‧‧‧第一溫濕度偵測器

84‧‧‧第二溫濕度偵測器

9‧‧‧第五偵測單元

91‧‧‧岔道偵測器

圖1是一裝置示意圖，說明現有的轉轍器； 圖2是一裝置示意圖，說明本新型鐵道轉轍器監測裝置之較佳實施例；圖3是一裝置示意圖，說明該較佳實施例之元件配置；及圖4是一方塊示意圖，說明該較佳實施例各元件的連接關係。

有關本新型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，將可清楚的呈現。

參閱圖2、3、4，為本新型鐵道轉轍器監測裝置之較佳實施例，適用於監控一鐵道上之道岔A移動狀態，該鐵道轉轍器監測裝置包含一轉轍器2、一第一偵測單元3、一控制單元4、一監控單元5、一第二偵測單元6、一第三偵測單元7、一第四偵測單元8，及一第五偵測單元9。

該轉轍器2包括一殼體21、一設置於該殼體21中之動力控制器22、一穿設於該殼體21並可推動該道岔A之動力桿23、一與動力控制器22電連接並可推動該動力桿23之驅動馬達24、一穿設於該殼體21並與該道岔A連動之位置桿25，及二設置於該殼體21內並可分別鎖固該動力桿23及該位置桿25之鎖固器26。

該第一偵測單元3包括二設置於該殼體21中並分別可偵測該二鎖固器26鎖固狀況之鎖固偵測器31，當該轉轍器2推動或拉動該道岔A後，該轉轍器2必需將該推動該道岔A的動力桿23，及與該道岔A連接在一起的位置桿25分別以該二鎖固器26鎖固住，以保持火車通過該道岔A時的穩定安全性，避免火車通過的晃動力量影響該道岔A的位置。

該控制單元4包括一與該鎖固偵測器31及動力控制器22電連接之偵測控制器41，及一與該偵測控制器41及監控單元5電連接之區域控制器42，該區域控制器42可電連接該複數轉轍器2中之偵測控制器41，並將資料整合回饋至該監控單元5，當該第一偵測單元3之鎖固偵測器31偵測該鎖固器26「該落鎖而未落鎖時」，對外發佈警示訊息。由於鐵道中需要改變火車行進方向的區域通常會設置多個轉轍器2，較佳地，該區域可以設置一個區域控制器42，並與該複數轉轍器2中之偵測控制器41進行電性連接，並以電力載波的技術進行資訊傳輸，能節省網路傳輸線的佈置，此外，該區域控制器42與該伺服器51使用可遠距離傳輸數位資訊的傳輸技術(例如：TCP/IP)來進行資訊傳輸。

該監控單元5包括一與該偵測控制器41電連接之伺服器51，及一與該伺服器51電連接之資料庫52，而該伺服器51也提供複數監控器53資訊連接，每一監控器53為可與該伺服器51資訊傳輸的電腦，並可透過該伺服器51與該複數轉轍器2之偵測控制器41進行監視及控制的功能，該控制單元4之偵測控制器41可將該轉轍器2偵測的數據儲存於該資料庫52中，以提供該複數監控器53查閱。

該第二偵測單元6包括一設置於該位置桿25上之第一定位標籤61、一位於該位置桿25上並與該第一定位標籤61間隔設置之第二定位標籤62，及一設置於該殼體21中並與該偵測控制器41電連接之第一位置偵測器63，該第一位置偵測器63可藉由該第一、二定位標籤61、62來偵測該位置桿25的移動，以確認該道岔A的所在位置。

較佳地，該第一、二定位標籤61、62是使用雷射標籤機將該位置桿25之表面上間隔的雕刻出一雷 射刻痕，該第一位置偵測器63為一可拍攝該第一、二定位標籤61、62之紅外線攝影機，當該位置桿25上的第一定位標籤61移動至該第一位置偵測器63的攝影畫面時，可確定該道岔A位於拉回的位置，反之，當該位置桿25上的第二定位標籤62移動至該第一位置偵測器63的攝影畫面時，可確定該道岔A位於推出的位置，該偵測控制器41可將該第一位置偵測器63的攝影畫面記錄於該資料庫52中，並提供給該複數監控器53查閱，並儲存於該資料庫52中，此外，更可以提供影像辨識軟體來確認其雷射標籤的位置是否位於正確位置，可以確認該道岔A位置是否有微小偏移，可提供維修人員作為維修時的參考。

該第三偵測單元7包括一設置於該位置桿25上之第三定位標籤71、一設置於該殼體21上並與該偵測控制器41電連接之第二位置偵測器72，及一與該第二位置偵測器72間隔一段距離設置於該殼體41中並與該偵測控制器41電連接之第三位置偵測器73，該第二、三位置偵測器72、73可藉由該第三定位標籤73來偵測該位置桿25之移動，以確認該道岔A的所在位置。

較佳地，該第三定位標籤71為一磁鐵，該第二、三位置偵測器72、73為一可感應該第三定位標籤71之磁簧開關，當該第二位置偵測器72感應到該位置桿25上的第三定位標籤71時，可確定該道岔A位於拉回的位置，反之，當該第三位置偵測器73感應到該位置桿25上的第三定位標籤71時，可確定該道岔A位於推出的位置。

該較佳實施例之第一偵測單元3配合該第二、三偵測單元6、7可雙重的確認該位置桿25及該道岔A的確切位置，當該轉轍器2對外發出「該落鎖而未落鎖」，或是該鎖固器26「已落鎖但是卻發出未落鎖」的警告時，該監控器53可於遠端查看該轉轍器2的現場偵測狀 況及拍攝畫面，當確定該鎖固器26已落鎖但是卻發出未落鎖的警告時，該監控器53可遠端操控該動力控制器22重置該轉轍器2，並使該二鎖固器26分別重新鎖固住該動力桿22及位置桿25，以使該道岔A位於正確的位置並使用該鎖固器26鎖固住，可避免因誤警報而造成火車停駛而浪費多於的維修時間。

該第四偵測單元8包括一用以偵測該驅動馬達24之電性資訊並與該偵測控制器41電連接的電性偵測器81、一用以偵測該驅動馬達24之轉動速度並與該偵測控制器41電連接的轉速偵測器82、一設置於該殼體21中並與該偵測控制器41電連接之第一溫濕度偵測器83，及一設置於該殼體外並與該偵測控制器41電連接之第二溫濕度偵測器84。

值得一提的是，該電性偵測器81可偵測該驅動馬達24的電壓及電流的數值，該轉速偵測器82可以偵測該驅動馬達24的運轉轉速。該轉轍器2以驅動馬達24作為該道岔A轉換動力，在正常情況下，應有足夠強大的推拉力以帶動尖軌做定反位的移動。

該轉轍器2電氣物理量狀態監視原理係依據電動機推拉力矩(Torque，T)公式T=KI ψ，即力矩(T)由電流(I)與磁通量(ψ)決定，而磁通量(ψ)又由電流(I)決定。馬達作功的功率(Power，P)公式P=VI，即功率P由電壓(Voltage，V)與電流(Current，I)決定，此一監視基本上已可以檢測出該轉轍器2轉換過程中大部份的異常現象。

本新型之鐵道轉轍器監測裝置，首先，利用該第二、三偵測單元6、7來多重確認該道岔A的位置，再配合該第一偵測單元3確認該鎖固器26鎖固該動力桿23及該位置桿25之狀態，再藉由該電性偵測器81及該轉速偵測器82確認該轉轍器2轉換過程中該驅動馬達24是否出現異常的數值，多重偵測器可以確實偵應該轉轍器2 推動該道岔A的工作狀態，可提前針對異常數值判斷問題並予以解決，以增加火車通行的安全性。

此外，由於台灣的地理位置位於亞熱帶地區，屬於溫濕度變化量較大的地區，加上該轉轍器2內的零件都為金屬材質所製造，尤其以該鎖固器26對於溫度的變化更為敏感，當該鎖固器26因為熱脹冷縮而發生鎖固不完整時，該轉轍器2會對外發佈「該落鎖未落鎖」的故障訊息而使火車停駛。本裝置於該殼體21內設置第一溫濕度偵測器83及該殼體21外設置第二溫濕度偵測器84可偵測該轉轍器2內外的溫濕度數據，並透過該偵測控制器41回饋於該伺服器51並儲存於該資料庫52中，以提供給鐵路維修人員維修上的參考。

在本較佳實施例中，該第五偵測單元9包括一設置於該道岔A上並可偵測該道岔A位置之道岔位置偵測器91。較佳地，該道岔位置偵測器91為兩個接觸式極限開關，分別設置於該道岔A推入及拉出的位置，該道岔位置偵測器91可偵測出該道岔A的觸碰以將該道岔A的位置回饋該伺服器51，可以更確實的感測該道岔A的實際位置，輔助得知該轉轍器2的工作狀況。

經由以上較佳實施例之敘述可知，本新型鐵道轉轍器監測裝置確實具有下列功效增進：

一、減少故障率

本新型鐵道轉轍器監測裝置中所設置的偵測器可偵測出該轉轍器2的各項數值資訊並儲存於該資料庫52中，並由該伺服器51比對及計算出包括電壓、電流、力矩及轉換時間各類數據之異常，通報維修人員及早處理，減少故障率。

二、縮短故障排除時間

當該轉轍器2發生故障時，該監控器53 可於遠端利用該資料庫52所儲存的數據及影像，初步判斷故障的原因，並通知該維修人員維護的方向，迅速排除故障以縮短故障排除時間。

三、增加安全性

該電性偵測器81可偵測該驅動馬達24的電性數據，再配合該驅動馬達24之轉速數值，使維修人員能於該轉轍器2故障前，以儲存的數值下比對正常運轉的數據提前找出問題並予以解決，以增加火車行駛的安全性。

綜上所述，本新型鐵道轉轍器監測裝置之第一偵測單元3可偵測該鎖固器26的鎖固狀況，配合該第二、三、五偵測單元6、7、9可以確時偵測該道岔A的正確位置，此外，該第四偵測單元8可以感測該驅動馬達24的運轉狀況及該轉轍器2內外溫濕度的數據，以提供維修人員維修上的參考，能提早發現問題予以維修或更換，避免火車通行時發生意外導致重大傷亡，故確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之較佳實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即大凡依本新型申請專利範圍及新型說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧轉轍器

22‧‧‧動力控制器

24‧‧‧驅動馬達

26‧‧‧鎖固器

3‧‧‧第一偵測單元

31‧‧‧鎖固偵測器

4‧‧‧控制單元

41‧‧‧偵測控制器

42‧‧‧區域控制器

5‧‧‧監控單元

51‧‧‧伺服器

52‧‧‧資料庫

53‧‧‧監控器

6‧‧‧第二偵測單元

63‧‧‧第一位置偵測器

7‧‧‧第三偵測單元

72‧‧‧第二位置偵測器

73‧‧‧第三位置偵測器

8‧‧‧第四偵測單元

81‧‧‧電性偵測器

82‧‧‧轉速偵測器

83‧‧‧第一溫濕度偵測器

84‧‧‧第二溫濕度偵測器

9‧‧‧第五偵測單元

91‧‧‧岔道偵測器

Claims (10)

1. 一種鐵道轉轍器監測裝置，適用於監控一鐵道上之道岔移動狀態，並包含：一轉轍器，包括一殼體、一設置於該殼體中之動力控制器、一穿設於該殼體並可推動該道岔之動力桿、一與動力控制器電連接並可推動該動力桿之驅動馬達、一穿設於該殼體並與該道岔連動之位置桿，及二設置於該殼體內並可分別鎖固該動力桿及該位置桿之鎖固器；一第一偵測單元，包括二設置於該殼體中並可分別偵測該二鎖固器鎖固狀況之鎖固偵測器；一控制單元，包括一與該鎖固偵測器及該動力控制器電連接以接收該鎖固偵測器之偵測狀況的偵測控制器；及一監控單元，包括一與該偵測控制器電連接之伺服器，及一與該伺服器電連接用以儲存該鎖固器鎖固狀況之資料庫。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之鐵道轉轍器監測裝置，更包含一第二偵測單元，其包括一設置於該位置桿上之第一定位標籤、一位於該位置桿上並與該第一定位標籤間隔設置之第二定位標籤，及一設置於該殼體中並與該偵測控制器電連接之第一位置偵測器，該第一位置偵測器可感測該第一、二定位標籤來得到該位置桿之移動狀況，以確認該道岔的位置。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之鐵道轉轍器監測裝置，其中，該第一、二定位標籤為一雷射刻痕，該第一位置偵測器為一紅外線攝影機。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之鐵道轉轍器監測裝置，更包含一第三偵測單元，其包括一設置於該位置桿上之第三定位標籤、一設置於該殼體上並與該偵測控制器電連接之第二位置偵測器，及一位於該殼體中並與該第二位置偵測器間隔設置並與該偵測控制器電連接之第三位置偵測器，該第二、三位置偵測器可分別感測該第三定位標籤來得到該位置桿之移動狀況，以確認該道岔的所在位置。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之鐵道轉轍器監測裝置，其中，該第三定位標籤為一磁鐵，該第二、三位置偵測器為一磁簧開關。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之鐵道轉轍器監測裝置，更包含一設置於該殼體中之第四偵測單元，其包括一用以偵測該驅動馬達之電性資訊並與該偵測控制器電連接的電性偵測器，以及一用以偵測該驅動馬達之轉動速度並與該偵測控制器電連接的轉速偵測器。
7. 依據申請專利範圍第6項所述之鐵道轉轍器監測裝置，其中，該第四偵測單元更包括一設置於該殼體中並與該偵測控制器電連接之第一溫濕度偵測器，及一設置於該殼體外並與該偵測控制器電連接之第二溫濕度偵測器。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之鐵道轉轍器監測裝置，更包含一第五偵測單元，其包括一設置於該道岔上並與該偵測控制器電連接之道岔位置偵測器，用以偵測該道岔位置。
9. 依據申請專利範圍第8項所述之鐵道轉轍器監測裝置，其中，該道岔位置偵測器為一接觸式極限開關。
10. 依據申請專利範圍第9項所述之鐵道轉轍器監測裝置，其中，該控制單元更包括一與該偵測控制器及該監控單元電連接之區域控制器。