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高鐵輪軌式高速鐵路系統

從第一臺蒸氣火車開始,臺灣在交通運輸方式上,就出現一連串的革新。這當中尤其以高速鐵路的發展最為亮眼,它高速地行駛縮短了空間的距離。那麼是什麼樣的原理,可以讓列車如此快速地奔馳呢?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。
 
 
從第一臺蒸氣火車開始,臺灣在交通運輸方式上,就出現一連串的革新。這當中尤其以高速鐵路的發展最為亮眼,它高速地行駛縮短了空間的距離。那麼是什麼樣的原理,可以讓列車如此快速地奔馳呢?

把軌距加寬之後呢,可以有效降低車子的重心,讓車體的本身的結構就像飛機一樣。有效地降低風阻也是一個重點,現在的動力技術一直在更新,車子採用 VVVF 或是 IGVT 的一些馬達,它可以使火車出力非常地強大,這些都是使高速鐵路可以跑得這麼快的重要關鍵。

臺灣引進的是日本新幹線的技術,屬於傳統輪軌式的高速鐵路。輪軌式的列車有兩種發動模式,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 push pull(動力集中)幾乎是不可能的事情。EMU(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。

2007年東森電視台《科學大解碼》第一期
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