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鐵路運輸學概要4001-001
一、在鋼軌鋼輪的鐵路系統中,依據牽引力之形式分類,說明二種鐵路系統。說明的內容包括:基本要素、系統特性與鋼軌 鋼輪的功能。

⊙【擬答】:

牽引力:牽引力是指包括汽車、鐵路機車、自行車等輪式車輛載具的傳動系統對車輪產生以旋轉力矩,通過動輪與地面 或鋼軌之間的相互作用而產生。力的作用方向與車輛運動方向相同,力的大小取決於原動機的功率和車輛的運動速度, 可由車輛使用者根據需要而控制。 牽引力之形成分類,說明二種鐵路系統。說明的內容包括:基本要素、系統特性與鋼軌鋼輪的功能: 機車聯掛客貨車牽引之方式:(動力集中式) 動力集中式列車是鐵路運輸中以傳統牽引方式運行的列車,是相對於動力分散式的。主要是由一台動力機車牽引 無動力車輛在軌道上行駛,機車大多是在列車的最前端牽引車輛,亦有自車尾逆推甚至機車置中牽引的情況。後 來也出現由兩台機車前後推拉的動力集中列車模式。除使用於客運外,常見於貨運及軍事用途。例如:台鐵推拉 式自強號。 特性:近年很多的客車改用「推拉」方式運作,列車往一個方向行駛時由機車在前面拉,往另一方向時則由機車 在後面推,由司機在另一端透過駕駛客車操控位於車尾的機車,故稱為推拉式列車;推拉也指兩端各一輛機車頭 一推一拉同步進行。 雙機車推拉式列車由於動軸數加倍,在軸重需求以及加速性能上彌補了單一機車牽引時的缺失,在現代客車應用 上成為一種主流。 另一種方式是不用單獨之機車牽引,而是將駕駛間與客車合在一起,此種車輛鐵路稱之爲機動車(Rail Car)旣可 作長途行駛:(動力分散式) 動力分散式列車是一種動力分布在多個車廂的鐵路列車(俗稱火車),與動力集中式的牽引方式相對,特點是動力 來源分散在列車各個車廂上的發動機或電動機,而不是集中在機車上。動力分散式列車依動力來源可分為兩類, 包括使用柴油的柴聯車,和以架空電車線或第三軌提供電力來驅動牽引電動機的電聯車。 亦可作短途城市間或幹線與支線聯絡之區間行駛,機動方便快速,頗能適應都市間或都市郊區間行旅之需要。 在人口 密集之區間可連續開行,靈活運用;卽在客運淸淡之路線,以代替列車之行駛,尤屬經濟節省,故歐陸及台鐵均十分 盛行。 台鐵柴油客車(Diesel Rail Car)是指臺灣鐵路管理局轄內,以柴油引擎為動力,驅動車輪行走且無需編組行駛 的動力客車(單節即可運行),台鐵部份官方名稱為「機動車」,惟大多數資料仍稱柴油客車;至於一般鐵道車輛 分類中則將該系列的車型定為「自走客車」。 特性:多數的動力分散式列車因加速性能較佳,適合走停很頻繁的通勤客運列車或是縱坡度變化大的崎嶇地形。 但因列車組裡面各車廂的編組需固定,難以靈活變更調度,所以貨運上的使用並不普遍。 EMU 的電動機一般是安裝在車廂底轉向架之上。DMU 一般由柴油發動機透過齒輪機械傳動或以液力變扭器作液力傳 動,但亦存在有「柴電動力」(DEMU)的設計方式,其柴油發動機所產生的動力完全只被用在產生電力上而不與車 輪組之間有任何實質連結,再以電力驅動位於各動力車廂轉向架上的電動馬達來產生推進力。動力分散式列車的 駕駛室空間一般都較為精簡,通常設在列車的兩端。 一列動力分散式列車之內不一定是每個車廂都帶有發動機,列車內無動力的車輛稱為「無動力客車」。為了方 便瞭解列車組的動力車構成,一般為以英文字母「M」(motor/馬達)與「T」(trailer/無動力車廂)來分別代表 動力車廂與無動力車廂的分布。例如,6M2T 表示這列共有 8 節車廂的列車組中,有 6 節動力車廂與 2 節無動力車 廂,而 4M 則表示整列列車四個車廂都為動力客車。 相較於動力分散式,動力只集中在單獨機車(機關車)的牽引方式,稱為動力集中式列車。 發動模式,一種是臺灣應用的「動力分散式」的列車組,動力來源是分散在各個車廂上的馬達,這種方式可以減低 車體的重量和軌道的負荷,提高加速和爬坡的效率。相對於將機車動力集中在車頭,牽引數個無動力的車廂移動, 就是屬於「動力集中式」。近年來更研究出利用列車頭和列車尾推拉的方式,來提升列車移動的速度,不過這種方式 比較適合平緩的地形。 像德國的 ICE3 可以爬坡到千分之四十的大陡坡,這在過去的 pushpull(動力集中)幾乎是不可能的事情。EMU 2 (動力分散)在這方面,如果在節省路線成本,來提高車體性能上,它會是一個未來趨勢的先驅。以臺灣高鐵現在 的環境,我們需要常常加速、減速跟爬坡的話,那麼臺灣高鐵選擇 EMU(動力分散式)系統,無非是最正確的抉擇。 更高速的磁浮列車,發展出T形導軌的常導型和U形導軌的超導型兩種。前者是利用磁性相吸的原理,後者是利用 磁性相斥的原理,都是透過列車下方的電磁鐵來達成能量的轉換,使得列車懸浮於空中,目前最快可創造出超過 500 公 里的驚人時速。 那磁浮列車也許速度最快,但是它對能源的大量消耗,它可以適用於一個國家,作為速度競賽跟科技發展的重 要指標。傳統式的鋼軌它的運量可以非常地大,事實上它是用鋼輪鋼軌,它的支撐不需要其他的能源。這就是為什 麼全球國家,仍然以傳統的輪軌式高鐵來取代所謂磁浮高鐵的原因。科技的進步,讓高速鐵路在速度上不斷地刷新 紀錄,縮短南北之間的距離,為我們創造更便捷的生活模式。正因為高鐵具有這樣的優勢,也難怪對航空界造成不 小的衝擊。

二、請說明「無縫運輸服務」之內涵與目標?並以臺北新竹運輸走廊為例,說明軌道運輸系統在此無縫服務理念下應如何進 行整合。

⊙【擬答】:

(一)無縫運輸服務」之內涵與目標: 1.內涵:所謂的「無縫」包含有空間銜接 無縫(spatial seamless)、時間銜接無縫(time seamless)、運輸資訊 無縫 (information seamless)及運輸服務無縫(service seamless)、運輸財務無縫五項目標。因此,空間銜 接縫隙、時間銜接縫隙、運輸資訊縫隙、運輸服務縫隙、運輸財務縫隙即是影響無縫運輸服務品質的主要關鍵因 素,當縫隙愈大時,顯示無縫服務的品質不佳,反之則服務品質愈佳。 2.目標:發展完善且有效率的公共運輸系統近年來被各先進國家視為重要的公共政策之一,完善的公共運輸系統, 可以滿足民眾基本『行』的需求。考量到公共運輸工具與私人運具最大的落差在於使用便利性、舒適性及自主性, 因此近年來在改善公共運輸服務觀念上,提出「無縫整合」之觀念,以使用者之角度從行前旅次規劃至完成整段 旅運行為以無縫為目標。

(二)以臺北新竹運輸走廊為例,說明軌道運輸系統在此無縫服務理念下之整合:臺灣整體軌道系統層級依其功能,區 分為城際及都會鐵道等 2 層級,城際運輸可區分為 50-150 公里之中途旅次與 150-500 公里之長途旅次,以臺、高 雙鐵為主要運具,由高鐵主司城 際長程運輸,中程運輸則由高鐵與臺鐵合作分工。都會區大致可區分為 30-50 公 里之市郊與 30 公里以下之核心區,建議之運具為臺鐵、捷運與輕軌,因此都會捷運係為高鐵、環島臺鐵聯 外之 鐵道系統,構建完整之城際鐵道運輸系統骨幹,提供城際銜接都會之運輸服務,有關各 鐵道運具的市場發展定位 綜整如表 1。本題範圍界定在城際鐵道系統之高鐵與臺鐵,都會鐵道系統之臺鐵、捷運/輕軌。