[发明专利]轨道运输的监测控制系统

说明书

技术领域

本发明是关于一种运输系统轨道安全的监测技术，特别是关于一种轨道运输的监测控制系统。

背景技术

轨道运输系统对于人员、货物运送扮演着极为重要的交通工具。除了轨道车辆本身的安全应予以重视之外，轨道的结构安全对于大众运输系统而言是非常重要的。如果未能在轨道的结构安全产生变化之前预先察知进而做维护与保养，其产生的危害与事故往往会危及旅客的性命安全。

传统的铁道系统的轨道维护大都仍通过定期以及密集的人力维护以为之，此传统作法不但耗费人力、物力，而且可靠性不佳，容易提高人因之疏失未能察觉轨道的结构异常状况而导致意外事故的可能性。

为了要克服传统方法的缺失，在先前技术中已有各种不同的监测技术，但这些技术事实上仍无法达到目前轨道运输安全的需求。在先前专利技术中，亦可以发现有各种不同的相关技术。

例如美国发明专利第6,860,453号专利案中，其揭示了一种用可检测轨道车辆出轨状况的方法及装置，其在轨道车辆的轮子结合了一振动感测器，该振动感测器可以感测出轮子的振动状况，并将振动信号传送至一微控器，该微控器依据该接收到的振动信号而可产生一脉冲监测信号，微控器可将产生的即时信号与一参考临限值作比较之后，而产生一警示信号。

又如美国发明专利第5,579,013号专利案中，其揭示了一可用来监测轨道车辆异常状况的技术，其在轨道车辆的轮子处设一转速感测器，以测量轨道车辆的轮子转速状况。一位移感测器安装在车上，用来感测轨道车辆的行进。微控器即依据该接收的转速信号及位移信号据以计算及判别出轨道车辆异常状况。

发明内容

铁道安全除了机电系统是否能正常运作之外，轨道的结构是否在长期的运作下产生异常的状况亦为铁道安全所重视。特别在轨道运输系统的特性中，即使是一根螺栓的稍微松动、轻微的材料疲劳、人为破坏、焊接不良、假焊等状况，但在经过密集的车辆行进、振动之后，其轨道结构的异常却往往会产生重大的意外事故。但传统的铁道系统的轨道维护是通过定期以及密集的人力维护以为之，此传统作法不但耗费人力、物力，而且可靠性不佳，容易提高人因之疏失未能察觉轨道的结构异常状况而导致意外事故的可能性。

对于开放式的轨道而言，人为的破坏往往令维护人员防不胜防。是故轨道安全的监测系统对于一般的大众运输系统而言，不但为一必要的设置，而且可以有效保障使用乘客的性命安全及提升保养维修的智慧化及可靠度。

如果能提出一种智慧化轨道监测的设计理念，将属于土木结构安全的轨道定期维护工作整合至机电系统及远端监测系统中，便可以随时监控轨道结构的异常状况，杜绝人为疏失造成的意外事故。

缘此，本发明的主要目的即是提供一种轨道运输的监测控制系统，该监测控制系统配合数个布建在轨道的选定监测点的数个感测器组来监测轨道上各个监测点的动态信号，以判别轨道的异常状况。

本发明为解决现有技术的问题所采用的技术手段是将多个感测器组布建在轨道的选定监测点，每一个感测器组包括至少一作用力感测器及振动感测器。一轨道动态信号处理电路连接于该感测器组，用以分别将该感测器组的作用力感测器测量到的作用力时域信号及振动感测器所测量到的振动时域信号予以接收及转换后，送至一信号计算及处理单元，该信号计算及处理单元包括一作用力信号时域/频域转换电路、一振动信号时域/频域转换电路以及一频率响应函数计算单元，其中该频率响应函数计算单元将接收的作用力频域信号与振动频域信号相除后产生一输入输出反应频谱信号，可据以判别该轨道的异常状况。

本发明提出的轨道运输的监测控制系统包含振动及应变的感测器结合于轨道的焊接端或选定监测点，利用监测系统长期撷取振动信号及应变信号，并规定监测参数以监测该参数的变化，以便对于轨道安全的维护提供适当的信息，进而保障乘客的生命安全。此发明的内容包含感测器的安装以及监测信号的判别。本发明将提出以长期参数监测为主的轨道安全预知系统，预期未来应可应用于铁路运输、捷运或是高速铁路等大众运输系统，以提供相关系统的安全维护以及保养的可靠信息。

附图说明

图1显示本发明配置在轨道的示意图；

图2显示本发明感测器组的实施例剖视图；

图3显示本发明感测器组内部构件的立体图；

图4显示本发明感测器组内部构件的立体分解图；

图5显示本发明的控制系统电路图；

图6显示图5中监控装置的进一步控制电路图；

图7显示图6中偏移量基准值储存装置中储存有自然频率偏移量、频率响应偏移量、动刚性偏移量；