全面檢討鐵路安全,告別血汗改以科技補強

作者 | 發布日期 2018 年 10 月 29 日 11:13 | 分類 交通運輸 , 網通設備 follow us in feedly

2018 10 21 日普悠瑪出軌事件釀成重大死傷慘劇,如今事故原因仍在釐清,但過去台鐵其實不論列車、機電、軌道,都在長期經費不足、人員短缺就把彈性應變措施當成常態措施,便宜行事之下,已經有諸多嚴重問題。過去出軌事件頻仍,有識之士早已大聲疾呼應該做全系統性的安全補強,只是沒有發生重大傷亡事故,媒體沒有追蹤,輿論也沒有注意。



亡羊補牢,猶未晚矣,如今社會大眾民氣可用,過去台灣發生重大事件,往往推到個人責任,缺乏系統性檢討的知識,現在已經不同,輿論一面倒偏向聲援司機,而要求檢討整個鐵路系統性的問題,這可說是台灣社會的極大進步。

國際管理學權威早就指出,懲處個人,只會適得其反。在飛安領域,管理學者發現:

  • 懲罰只會製造恐懼與不安全感,而恐懼與不安全感是飛航與地面人員出錯的重要因素。
  • 懲處只對施與懲處者有利,想透過懲處進行組織內溝通往往失敗。
  • 懲處的威脅會迫使飛航人員隱暱錯誤。

而軍事管理學者也早就知道:軍中上級的不悅或更嚴重的高壓行為,對減少錯誤幾無幫助,但下級很快學會隱藏錯誤,因此到下一階段更多錯誤爆發,為了修正錯誤損失更多成本。

這點,也不用學者來研究,任何服過兵役的台灣人,都很清楚。

過去台灣也是遇事就要找個人懲處的落後國家,十幾年下來,台灣在沒有政府推動社會教育,也沒有學者特別提倡的情況下,已經成為不追究個人責任,而是要求系統性檢討的先進社會,台灣人民實在相當優秀。

如今我們已經知道要從系統全面檢討,也不只這次意外的成因,而是包括所有會造成安全問題的因素,都要一併全盤思考;但是,這些系統問題,根源是台鐵財務問題重重,經費不足,連帶人員、設備不足,這實務面的問題,又該如何解決?加速投資科技或許是一個出路。

台灣人工智慧學校執行長陳昇瑋投書媒體,認為在缺乏人事經費以至於無法增加巡檢員人力的情況下,人工智慧是可能的解決方案,陳昇瑋認為,可利用無人維護台車每日非服務時段於軌道自動運行,以各種感測裝置取得資料,或利用列車經過時,偵測車輪、車體、軌道的振道、角度、聲音等資訊,取得大量資訊後,交由人工智慧即時診斷。

這個看法,就概念來說是正確的方向,但若是夜間巡軌,無法即時得知日間情況,例如白天鐵軌受熱時發生危險彎曲,夜間巡軌時溫度已經下降而無法察覺;採用列車加裝多重感測器,以行經資訊來分析軌道健康狀況的做法,目前則還在概念階段。

其實類似的想法,已經有成熟的技術,那就是應用光纖感測技術,光纖感測是利用基本光物理原理,光在不同介質中的速度不同,光纖的玻璃是光的介質,只要光纖某一段玻璃受到擠壓或是熱脹冷縮,都會使光在其中傳播發生微小變化,接收端比對發送端的變化,就能藉此偵測到光纖受到的溫度壓力變化,並由變化的時間差除以光速,就能知道發生的位置在光纖何處。

光纖感測是可行技術

透過這樣的物理原理,整條光纖都成為感測器,記錄光波的變化,隨時都能即時取得大量資料,之後也是由人工智慧深度學習,找出各種變化對應的狀況。光纖感測極其靈敏,不僅基本的溫度(熱脹冷縮)、受外界擠壓的壓力(鐵軌變形,地基流失,或是土石流壓迫軌道)、地震震波,甚至連聲音(聲波)都能偵測,在日本、墨西哥,已經應用光纖來測地震,冰島也正在嘗試用光纖來感測地震

事實上,台灣早就引進相關技術,曾於 2018 1 12 日工程創新發展國際研討會發表,中華電信的光纖也早已添加相關設備,一旦光纖因天災人禍斷裂,隨時可知道斷點;工業安全方面,光纖感測也已經應用在諸如煉油廠高溫爐的安全監控,甚至其實台鐵也已小規模測試過沿著鐵軌鋪設光纖,可即時監控鐵軌的溫度與彎曲度變化,避免炎炎夏日鐵軌熱脹冷縮不均發生出軌現象,只是雖然已經取得完整測試數據,卻並未推廣。

光纖感測也可能一併解決此次普悠瑪事件的肇事問題之一:速度偵測問題。列車的速度表不準確、互相衝突,導致司機無法判斷正確速度,是此次肇事的可能原因,而列車高速行進時,過去的幾種主流感測方式,的確都容易產生誤差,最傳統的輪軸脈衝轉速感應器,是感應輪軸的轉速,乘以輪子的圓周間歇換算成車速,這種計算方式的問題在於輪子與鐵軌若發生空轉,或是煞車摩擦使得輪子轉速與車速不一致,速度就會完全不準確。

為了彌補輪軸轉速在上述狀況下的不準確問題,因此往往加裝慣性加速度感應器來彌補,透過慣性,能感應到何時煞車減速,或是車輪打滑,在這些時間就不用輪軸轉速來計算速度,而改以所偵測到的加速度,經運算過後,做出飄移補償,修正輪軸轉速計算出的車速。

這兩種計算方式都是相對性的,可理解會逐漸發生誤差,因此,鐵路往往要每隔一段距離設置地面標記,經過時提供列車的絕對位置資訊,或是經由衛星定位,來修正相對性計算車速造成的誤差。

隨著列車車速越來越提升,過去會造成誤差與困擾的計算車速方式,必須改為更準確的車速計算方式,才不會造成車速不準確,司機無所適從,甚至因為不同儀表車速不同,而對警告掉以輕心,誤以為車速安全,因此鐵路業界正引進許多絕對式的車速計算方式,例如以都卜勒原理來計算車速的絕對準確方式。

光纖感測系統若是全軌鋪設,也可當作車速判斷的輔助工具,因為列車行經軌道時,對軌道造成的應力與聲音,都能即時偵測到,因此控制中心隨時能知道列車真正的位置與速度,當司機因車上儀表混亂而判斷錯誤時,控制中心隨時可警告真實車速過快,也就可能避免此次悲劇。

光纖感測只是可行的技術之一,其他尚有相當多技術可研究、引進。台灣社會已經開始系統性思考,並提出人力不足是否可由科技補強的思維,可說是一大進步,這也是台灣發展物聯網、人工智慧等技術的契機,軌道投資,應優先投資在安全科技,不要再讓基層血汗員工來承擔安全責任了。

(首圖來源:338km [CC BY 3.0 ], via Wikimedia Commons