臺灣博碩士論文加值系統

目前世界各地之鐵道系統偵測列車方式，大多以軌道電路或單計軸系統為主，而臺鐵大多使用「軌道電路與計軸並聯」系統，並於近年逐步汰換為「雙計軸系統」。本論文藉由臺鐵使用之列車偵測系統的演進與差異，分析軌道電路、計軸系統、軌道電路與計軸系統並用、雙計軸系統之架構及功能，並以實際使用之故障紀錄，計算及分析雙計軸系統之可靠度(MTBF=1.97×10^3小時)、可維修度(MTTR=31.92分鐘)及可用度(99.97%)，皆優於軌道電路與計軸並聯系統(MTBF=1.09×10^3小時、MTTR=41.34分鐘、可用度=99.94%)。經探討軌道電路與集中式計軸系統之優缺點，總結出集中式計軸系統有較多優勢，並可緩解電務人員人力不足的窘境，為目前較適合運用於臺鐵營運模式之列車偵測系統，以供參考。最後提出未來可發展號誌系統設備的國產化，以研發適合國內氣候及營運機構使用模式之產品，進而增加我國在國際鐵道領域之參與度、能見度，提升國際競爭力。

At present, the majority of the world’s railway networks use either track circuits or single axle counting systems to detect the presence of trains. Taiwan Railways however mostly use “track circuits and axle counting systems in parallel” and are gradually replacing them with “dual axle counting systems”. This paper analyzes track circuit detection systems, axle counting detection systems, the combined use of track circuit and axle counting detection systems and the structure and function of dual axle counting detection systems. The paper references Taiwan Rail’s data from real-world use. Calculations and analysis show the reliability (MTBF=1.97×10^3 hours), maintainability (MTTR=31.92 minutes) and availability (99.97%) of the dual axle counting detection system, are better than the combines track circuit and axle counting detection system which has a reliability (MTBF=1.09×10^3 hours), maintainability (MTTR=41.34 minutes), availability(99.94%). After discussing the advantages and disadvantages of the track circuit and the centralized axle counting detection system, it concludes that the centralized axle counting detection system has many advantages and can alleviate the shortage of available electricians. Finally, this paper proposes locally developing the signaling system equipment catering to Taiwan rail’s environment and use patterns with a view to being visible and participating competitively in the international railway market.

摘要 i
ABSTRACT ii
誌 謝 iii
目 錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 臺鐵軌道區間列車偵測設備發展演進 3
1.3 研究目的與動機 5
1.4 論文大綱 6
第二章 研究與方法 7
2.1 軌道電路架構 7
2.1.1 軌道電路分類 7
2.1.2 軌道電路設備功能 10
2.2 計軸系統架構 11
2.2.1 計軸系統分類 12
2.2.2 計軸系統設備功能 14
2.3 軌道電路與計軸系統並用架構探討 18
2.3.1 軌道電路與計軸系統串聯 18
2.3.2 軌道電路與計軸系統並聯 19
2.3.3 軌道電路與計軸系統並聯之故障操作程序 21
2.4 雙計軸系統架構 24
2.4.1 雙計軸並聯系統架構 24
2.4.2 雙計軸系統故障操作程序 26
2.4.3 雙計軸並聯系統應用實例 32
2.4.4 雙計軸冗餘系統應用實例 36
第三章 結果與分析 38
3.1 障礙紀錄分析 38
3.1.1 可靠度 43
3.1.2 可維護度 44
3.1.3 可用度 45
3.2 分析結果討論 46
3.3 架構及功能分析 48
第四章 結論與未來展望 51
4.1 結論 51
4.2 未來展望 52
參考文獻 53

[1]馬俊強, 劉崑玉, 彭武鵬, 中華民國運輸學會張勝雄, 濮大威及余秀梅等, 2017, “數位時代的整合運輸規劃—以軌道運輸發展為例” , 財團法人中華顧問工程司.
[2]交通部臺灣鐵路管理局, 2017, “臺鐵電務智慧化提升計畫,” 前瞻基礎建設—軌道建設, 交通部, 7月.
[3]交通年鑑-中華民國交通部, [Online]Available: https://www.motc.gov.tw/ch/ home.jsp?id=21&parentpath=0,7
[4]交通部臺灣鐵路管理局, 2019, 中華民國108年臺灣鐵路統計年報, 交通部臺灣鐵路管理局編印, 台北.
[5]交通部臺灣鐵路管理局, 2006, 號誌設備概要, 交通部臺灣鐵路管理局編印, 台北.
[6]林建仁, 2000, “環狀線行車監控系統技術探討,” 捷運技術半年刊, 第43期, 頁23-32, 臺北市政府捷運工程局, 8月23日.
[7]T. Sridhar, 2017, "Safety alert signalling measure in train transportation system and its automated behaviours using GPS," 2017 International Conference on Information Communication and Embedded Systems (ICICES), pp. 1-5, Chennai, India, 23-24 Feb.
[8]J.W. Palmer, 2012, “The Need for Train Detection,” IET Professional Development Course on Railway Signalling and Control Systems (RSCS 2012), pp.60–74, UK: IET.
[9]蔡岡廷, 林錦宏, 黃欽煌, 曾祥一, 林明忠及楊賀評, 2017, “通訊式列車控制系統於臺中捷運之應用, ” 2017臺中學國際研討會論文集, 頁93-102, 臺中市政府研究發展考核委員會, 12月.
[10]梁實端等合編, 史蒂芬生校閱, 2016, 軌道經營與管理, 鼎文, 臺北市.
[11]S. Tetiana, K. Vitaliy, S. Kseniia, N. Anatoliy, K. Yevheniia and K. Alisa, 2019, "Improvement of Technical Service of Track Circuits," 2019 IEEE 6th International Conference on Energy Smart Systems (ESS), pp. 28-32, Kyiv, Ukraine, 17-19 April.
[12]楊濤及何世星, 2011, “西門子 FTG S917 中間饋電型軌道電路簡述, ” 現代城市軌道交通, 第6期.
[13]吳廷忠編製, 2009, 鐵路號誌圖解, 臺灣鐵路管理局員工訓練中心.
[14]交通部臺灣鐵路管理局_首頁>關於臺鐵>認識台鐵>臺灣鐵路電訊, [Online] Available: https://www.railway.gov.tw/tra-tip-web/adr/about-1-6
[15]林文雄, 2009, “軌道配置之原理與實務,” 臺鐵資料季刊, 頁1-45, 交通部臺灣鐵路管理局, 12月.
[16]沈炳璋, 2017, “軌道電路,” 106年號誌技術基礎班課程講義, 交通部臺灣鐵路管理局.
[17]趙林海, 2013, 故障診斷技術及其在軌道電路中的應用, 北京交通大學出版社, 北京.
[18]Alcatel-Lucent編輯, 2009, Axle Counter計軸器系統教育訓練教材, 臺灣.
[19]THALES, 2021, Az LM計軸系統介紹, 鐵道專業職能系統課程, NO.12, 臺灣.
[20]Frauscher, 2021, FAdC計軸器系統, 鐵道專業職能系統課程, NO.13, 臺灣.
[21]Thales, 2018, “Wheel Detection by Fibre Optic Sensors,’’ CIE Seminar Taipei, October.
[22]臺灣鐵路管理局電務處, 2020, “TRAS(K)-S20014計軸器系統規範,” 交通部臺灣鐵路管理局, 2月13日.
[23]鐵路修建養護規則, 2017, [Online] https://law.moj.gov.tw/LawClass/ LawAll.aspx?pcode=K0030002
[24]Jae Sik Choi, Baik Kim and Sung Chan Rho, 2012, “A Train Locating Device Using the Current Phase Difference Upon Magnetic Field Variation,” Journal Of The Korean Society For Railway, VOL.15, NO.6, pp.604-608, December.
[25]Siemens, 2021, 西門子計軸系統介紹與操作課程講義, 鐵道專業職能系統課程, NO.11, 臺灣.
[26]Yanlong Liu, Weiming Tong, Xianji Jin, and Zhongwei Li, 2018, “Magnetic Circuit Modeling and Analysis of Unilateral Axle-Counting Sensor,” IEEE Access, vol. 6, pp. 51834-51842.
[27]彭湃, 2011, “計軸在城市軌道交通中的應用,” 現代城市軌道交通, 頁15-17, 3月.
[28]臺灣鐵路管理局, 2018, “交通部臺灣鐵路管理局計軸器、軌道電路並聯及雙計軸使用須知,” 交通部臺灣鐵路管理局運轉規章, 9月19日
[29]105年~109年電訊中心電氣號誌設備障礙通報日報表.
[30]王燕, 彭金栓, 矯洪偉, 張銘真, 2014, 交通運輸安全系統工程, 中南大學出版社, 長沙.
[31]日商京三製作所股份有限公司台灣分公司, 2017, 系統保證報告, 臺灣.
[32]G. A. Klutke, P. C. Kiessler and M. A. Wortman, 2003, “A critical look at the bathtub curve,” IEEE Transactions on Reliability, vol. 52, no. 1, pp. 125-129, March.
[33]“IEC 61511-1,” 2003, Functional safety - Safety instrumented systems for the process industry sector - Part 1: Framework, definitions, system, hardware and software requirements.
[34]臺灣鐵路管理局電務處, 2017, “TRAS(K)-S20013電子聯鎖系統規範,” 交通部臺灣鐵路管理局, 6月5日.
[35]Voestalpine, 2021, 計軸系統UNIAC SYSTEM應用, 鐵道專業職能系統課程, NO.13, 臺灣.
[36]交通部高速鐵路工程局, 2008, 高速鐵路機電系統工程概述, 交通部高鐵局, 台北縣板橋市.
[37]逢甲大學, 2015, “評估籌備我國鐵道工業推動成果報告書,” [Online]Available: https://tip.railway.gov.tw/tra-tip-web/tip/file/47676649-0d64-435a-aae0-5ec00b35fee1
[38]台灣世曦工程顧問股份有限公司, 2017, “軌道技術研究暨驗證中心計畫核定本,” 前瞻基礎建設—軌道建設, 交通部, 7月.
[39]鐵道產業-產業政策-鐵道科技產業政策-交通部鐵道局, [Online]Available: https://www.rb.gov.tw/showpage.php?lmenuid=45&smenuid=316&tmenuid=460&pagetype=0