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運輸工程組


資料發布日期 108-09-30
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本會於民國88年建置飛航紀錄器實驗室(Flight Recorders Lab),民國90年5月更名為調查實驗室(Investigation Lab),民國108年8月運安會成立後改制為運輸工程組。本組主要執掌為運輸事故現場之精密量測、殘骸偵蒐、證物鑑定及分析、運輸事故紀錄器資料解讀與分析、資訊整合及動畫製作模擬、運輸事故之工程分析及模擬,以及各項調查工程技術之研發。

為確認運輸事故發生過程之事件序列(sequence of events),透過工程技術重建運輸事故之發生經過、人員的決策與處置、裝備故障情況、運具之動力與狀態,及周遭環境之變化,以協助調查小組研判事故之可能肇因及潛在風險。此外,本組亦接受國、內外相關機關(構)委託辦理運具紀錄器解讀及分析事項。

. 飛航紀錄器

飛航紀錄器泛指航空器機載之各種記錄裝備,其中飛航資料紀錄器及座艙語音紀錄器具備受損保護的功能,主要用途為記錄航空器系統狀態、飛航組員與航管人員之對話等。有助於研判飛航事故之發生經過、航機性能衰退、系統狀態與故障過程、人員操作與疏失原因等。

此外我國軍/民用航空器、超輕型載具、地面車輛及船舶等運具普遍使用GPS接收機。重大運輸事故發生後,常因遭受強烈的撞擊或火災致GPS接收機受損,受損GPS晶片解讀屬於重要技術,本組具備各式航空器之飛航紀錄器及受損GPS接收機的解讀能量。

飛航紀錄器解讀圖1  飛航紀錄器解讀

波音787新型飛航紀錄器解讀裝備外觀圖圖2  波音787新型飛航紀錄器解讀裝備外觀圖

. 船舶航程資料紀錄器與鐵道運具資料解讀

船舶航程資料紀錄器,如同航空器的飛航紀錄器,可記錄船舶相關操作與運行參數以及駕駛室人員語音,並具有抗撞毀保護功能,可用以作為調查重大水路事故的肇因與其衍生風險。

鐵道運具記錄資料則依據不同列車種類,可能包括列車自動防護系統ATP記錄資料、列車控制監視系統TCMS資料、與駕駛艙對內/外之影像紀錄資料。此等資料不具有抗撞毀保護功能,因此在嚴重事故發生時資料殘存的機率較低,或需要特殊處理技術才得以還原資料。

本組正積極建置水路與鐵道運具紀錄裝置解讀能量,預計在兩年內陸續完成相關設備採購與人員專業訓練。

. 事故現場精密量測

運輸事故發生後,首要工作為地面測量及空中勘查事故現場。本組主要使用GPS進行現場測量,以滿足時效性及準確性。依據現場環境及精度需求,選用次公尺或公分等級之GPS定位裝備。此外,視任務需求可搭配雷射測距儀,及其他測量儀器。近年,為快速整合事故現場資訊,導入輕便型無人機進行空拍,並與地面測量整合。

面對大型複雜事故現場,本組正規劃大範圍無人機空照系統、中短距光達、手持式雷射掃描儀、圖資後處理平台等現場測繪能量,以期能以高效率及短時間內完成事故現場調查作業。

精密型GPS定位系統與雷射測距儀
圖3  精密型GPS定位系統與雷射測距儀

應用手持式雷射掃描儀進行直昇機殘骸立體測繪及建模圖4 應用手持式雷射掃描儀進行直昇機殘骸立體測繪及建模

 

無人機空拍影像與地面量測軌跡套疊
圖5 無人機空拍影像與地面量測軌跡套疊

. 運具性能分析

以航空器性能為例,計算其飛航軌跡需處理飛航資料及地面觀測資料。飛航資料包括:飛航紀錄器、快速擷取紀錄器及機載GPS等;地面觀測資料可包括:航管雷達、機場場面雷達、都卜勒氣象雷達、剖風儀、風速計與雨量計、能見度與風切警告、場站監視錄影資料等。由於飛航紀錄器記錄之飛航參數有限,為能獲取更多與事故相關之飛航參數,需透過航空器運動方程式及性能方程式以進行航空器之性能分析,以利分析事故發生之原因,歷年來已陸續發展性能分析相關研究,包括風場估算、風切識別因子、彈道軌跡分析、跑道面摩擦係數估算、航空器煞車減速性能分析、航空器升力及阻力係數估算、航空器積冰性能研究、亂流強度分析、航空器機腹觸地分析、衝/偏出跑道航空器性能分析以及空中接近分析等。

某型機之煞車減速性能分析圖
圖6  某型機之煞車減速性能分析圖

. 事故動畫製作

以飛航事故為例,事故動畫模擬主要資料來源為飛航資料紀錄器記錄之航空器操作及機械狀態,如航空器位置、姿態、控制面、駕駛桿位置,引擎狀態,以及座艙語音紀錄器記錄之座艙情境。此外能見度、下雪、下雨等影響飛航操作之環境因素,有時亦須整合於動畫中。首先必須將所有的資料(飛航紀錄器、雷達軌跡、現場量測及地理資訊系統GIS圖層等)經過時間與空間同步處理,唯有在資料同步後,才能顯示出駕駛員、飛機與環境之間的相對關係,進而精確地以動畫模擬還原飛航事故發生的過程。

直昇機飛航動畫模擬圖圖7  直昇機飛航動畫模擬圖

定翼機飛航動畫模擬圖圖8  定翼機飛航動畫模擬圖(1)

定翼機飛航動畫模擬圖圖9  定翼機飛航動畫模擬圖(2)

. 飛航紀錄器水下定位系統

為爭取飛航紀錄器搜尋及打撈之時效性,本會於民國94年度開始發展飛航紀錄器水下定位系統(FRULS),配合GPS、水下聽音器、地理資訊系統GIS及定位定向估測程式,估算飛航紀錄器於水下之位置。目前已研發進展至第三代之可攜式之飛航紀錄器水下定位系統(FRULS III),提升原有系統硬體操作靈活性,適用於海洋、湖泊及水庫等不同事故現場環境,並搭配智慧型攜帶裝置、聲音訊號處理與紀錄器水下偵搜軟體工具,大幅提升演算精確度與技術人員操作容易度。

黑鷹直昇機紀錄器水下定位作業
圖10 黑鷹直昇機紀錄器水下定位作業

. 損壞航電裝備解讀與分析裝備

小型民用航空器及公務航空器多數未安裝飛航紀錄器,超輕型載具也未安裝紀錄器,若此類航空器發生事故,具備資料儲存功能的航電裝備(GPS接收機、電子飛行儀表或機載攝影機等)成為關鍵證物,然而這類裝置不具備墜毀存活(Crash Survivability)規格,事故發生後容易受損。本會與台灣國際航電公司(Garmin)、法國飛航事故調查局(BEA)以及俄羅斯州際航空委員會(IAC)等國內外專家技術合作,建置航電裝備解讀與分析能量。

目前具備熱風拆銲台、可程式化乾燥熱風箱、高倍光學顯微鏡以及DIP、TSOP及BGA封裝之NOR、NAND記憶晶片解讀工具。未來規劃建置紅外線拆銲系統、免植球晶片解讀模組及新式解讀工具等,以對應新式航電設備之記憶體解讀及分析需求。

損壞航電晶片拆銲作業情形圖11 損壞航電晶片拆銲作業情形

. 工程失效鑑定分析

工程失效鑑定分析流程包含背景資料蒐集、檢測與測試、工程模擬分析等。在背景資料蒐集方面,包括蒐集事故運具基本資料以及相關維修紀錄、檢視事故運具、以及蒐集相關類似失效案例與相關技術通報;在檢測與測試方面,包括拆解事故運具零件、巨觀觀察、微觀觀察、化學成分分析、金相分析、硬度試驗、掃描式電子顯微鏡觀察斷裂面等;在工程模擬分析方面,包括有限元素分析、多體動力學分析以及結構碰撞分析等。綜合各項觀察與分析結果,據以研判失效破壞模式,並找出事故肇因,提出具體有效的改善與防制對策,以避免類似失效再度發生。

工程失效鑑定分析

圖12 工程失效鑑定分析

 

 

最後異動時間 108-09-30
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