200703151128歐洲高鐵軌道系統考察報告﹝一﹞
﹝作者註：本報告雖然於十年前完成提出，如今回過頭來看，個人滿欣慰的是；也許不一定是這篇報告的建議使得公司做了重大改變，但所有高鐵橋梁的軌道系統由原先的道碴改為道版是不爭的事實。另外，由於相片加入有困難，暫時無法與您分享，特此致歉。﹞
歐洲高鐵軌道系統考察報告﹝一﹞
壹、依據：本﹝大陸工程﹞公司行政處人力發展部作業程序書出差管理辦法相關 規定辦理。
貳、出差之業務目的與重點
本公司參與目前世界最大之公共工程民間投資﹝BOT﹞案 – 興建暨營運台灣南北高速鐵路計畫﹝以下簡稱本案﹞與其他四家國內著名之民間企業﹝包括長榮、富邦、東元及太平洋電信電纜等集團﹞共同成立了台灣高速鐵路企業聯盟﹝Taiwan High Sped Rail Consortium, 以下簡稱本聯盟﹞與本案另一合格申請人中華高速鐵路企業聯盟競標。
本聯盟有鑑於本﹝1997﹞年八月底已準時且圓滿將本案投資計畫書與報價單送交政府主辦機關 – 交通部高速鐵路工程局﹝以下簡稱高鐵局﹞，為了能讓更多參與本案之同仁有機會實地瞭解本聯盟所採用之歐洲高鐵﹝EUROTRAIN﹞系統之性能及其組織運作情形，同時為因應後續高鐵局針對本聯盟所提計畫書與報價內容不明之處提出說明，特派遣一支14人的訪問團，前往德、法兩國分別考察他們高速鐵路的車輛系統、號誌系統、通訊系統、供電系統、軌道系統、維修基地等設施及其運作情形。職此次奉派代表﹝唯一﹞公司參加訪問團中與土建工程有界面關係之軌道組，其詳細行程內容﹝如附件一、出差行程計畫表含變更部分共三頁﹞、訪問對象、具體心得及建議事項等如后。
叁、特定對象資料﹝如附件二往來對象名片影本二頁﹞
茲將各個與本人接觸之人員及其所屬公司詳細說明如下：
一、德商SIEMENS公司Mr. Robby Stumpt為一車輛系統工程師，負責本訪問團最初之接待工作，以及後續分組行程之安排協調事宜，此君個性溫和、思慮周詳及服務熱心，是一個可以共事的好夥伴。
二、德商SIEMENS公司Mr. Frank Barthel與Mr. Michael Muller為在德國分組行程中陪同參觀柏林市MRT系統軌道線型檢查車操作與道版軌道更新工程施工情形之兩位軌道工程師。他們兩位雖然都很年輕，但英語流利、待人熱忱及頗具專業素養，均允諾保持聯繫，並可進一步提供資訊。
三、德商CEMAFER公司之業務經理Mr. Gerard Bohler；該公司生產與軌道及軌枕有關之各項施工機具與產品，至於攜回之該公司產品型錄將另案陳公司圖書室存查。
四、德商PFLEIDERER交通工程公司合夥人之一Mr. Hans Bachmann；該公司目前正負責柏林市MRT系統部分路段軌道更新工程之施工，亦答應保持聯繫，並可進一步提供資訊。
五、法商SYSTRA工程顧問公司Mr. Gerard Cervi為一軌道設計方面之資深顧問，在巴黎的兩天參觀行程由其安排並全程陪同。此君曾來台參與本聯盟短期工作，其學驗俱豐、行事沉穩，亦允諾保持聯繫，並進一步提供資訊。建議本聯盟軌道組應可與其深入發展關係。
六、法商COGIFER為一跨國性之鐵道工程公司，其經營之範圍涵蓋軌道製造、安裝、維修、號誌、電纜及通訊等系統工程。Mr. Henri DEHE為該公司董事長，但不懂英語，Mr. Philippe MUGG為技術處處長，對於軌道、道岔之製造、舖設及維修工程等均甚熟稔，且極富熱忱，亦為可深入發展關係之對象。
肆、具體心得
一、參觀訪問本聯盟所採用之參考系統：
本聯盟預計未來採用之高速鐵路車輛系統、號誌系統、通訊系統、供電系統以及軌道系統為融合現有德﹝ICE﹞、法﹝TGV﹞兩國之優良系統。此點可由德國國鐵﹝DB﹞的鐵路網連接了歐洲13個國家的200個城市，與城際特快列車﹝ICE﹞每日營運的最大區段長達1140公里，以及法國國鐵SNCF系統之高速鐵路TGV列車營運之悠久歷史，與其零故障、零事故之紀錄即可驗證。
此次參訪行程前三天﹝0906 ~ 0908﹞，本團曾經被安排搭乘德國高鐵ICE列車自Frankfurt至北邊之Hannover，再自Hannover回Fulda，沿途我們除參觀車廂內各項設施聽取說明外，還分組前往駕駛室﹝如圖一﹞實地瞭解列車之啟動、運轉、加速、減速及駕駛室內其它設施之功能。在Fulda車站附近，我們參觀了變電站﹝Substation，如圖二﹞、車輛維修工廠、軌道轉轍器﹝Point Machine，如圖三﹞、道岔﹝Turnout，如圖四﹞，並進入位於Kirchheim之行控中心﹝如圖五﹞瞭解整個行車通訊控制流程。領隊SIEMENS公司之Mr. Gerhard Bischoff應我們團員的要求，還帶我們到附近1.5公里長之Schickeberg隧道口﹝如圖六﹞，體會一下高速列車通過的感覺；也的確滿驚人的，真有武俠小說中那種說時遲那時快的境界。
說實在的，參觀完德、法兩國的高鐵系統，心中有非常興奮的感覺，尤其當置身在列車駕駛室中親眼目睹極速280km/h時，旁邊高速公路上時速180km的小轎車被遠遠拋在腦後，高速鐵路列車猶如飛機在地上飛一樣，使我們對國內正要興建的高鐵計畫充滿了信心。因為在台灣西部走廊台北及高雄南北兩大都會間陸上的運輸網，無論公路鐵路其運量均已達到飽和時，而目前之航空網運量有限票價又高，也確實需要一條南北高速鐵路來紓解。
由於此次訪問考察的重點在高速鐵路的軌道系統，所以其他方面此處就不贅述。
二、軌道系統：
高速鐵路軌道系統包括道碴、軌道版、鋼軌、軌枕、扣件、舖設作業、道碴墊﹝高架橋﹞，以及版式軌道所需之路盤混凝土等軌道結構。在高速鐵路系統裡，軌道系統與土建設施均緊密地結合在一起，兩者之間因路線上土建結構型式的不同，而衍生出維修、沉陷、噪音及震動等問題。是故，為解決該等問題，對軌道系統之選擇與配置應有所不同。
本聯盟基於上述考量，於路基結構較穩定之隧道中採用非道碴式軌道，對於路堤、路塹及高架橋梁段，則因具有隆起或沉陷顧慮，而採用道碴式軌道。
經過長期的觀察及審慎的評估，我們瞭解德國DB鐵路系統以道版﹝非道碴﹞軌道見長，而法國SNCF鐵路系統則以道碴軌道著名。這也是本聯盟規劃採用的方向，和軌道組此次考察行程安排的原則；在德國看道版軌道，在法國看道碴軌道。由於訪問時間緊迫，後半段專業分組考察之行程在德國柏林及法國巴黎兩地各只停留兩天。另因時機不巧，兩地又均無新建之軌道工程施工，所以能看到的東西有限。茲就實際考察之項目與搜集之資料報告如下：
﹝一﹞德國的MRT道版軌道系統
在德國柏林的兩天﹝0909 ~ 0910﹞是由SIEMENS公司安排參觀柏林市的MRT系統，據告知柏林市內所有軌道車輛路線總長度約400公里，此數量不可謂不大。詳細參觀過程紀錄如下：
1. 第一天是參觀由CEMAFER公司負責的柏林市軌道線型檢核工作與軌道維修工廠操作情形。由於高速鐵路列車是行駛於軌道上，而軌道是架設在土建結構上，因此軌道系統是介於車輛系統與土建結構之間最重要的一個介面。為保障行車安全，軌道必須能夠維持其設計之幾何線型，所以平常時間軌道線型之檢核工作非常重要，一旦發現了變位問題，立即予以維修調整。
軌道線型之檢核是由一部鋁製之電動軌道線型檢測車﹝Track Geometry Control Unit ECG7，如圖七﹞，以4km/h之定速行駛於軌道上，透過兩個作業手操作車上之電腦﹝如圖八﹞來量測和記錄軌道之軌距、傾斜度、扭曲度、高程及線型變率，其精確度可達 ±1mm，並據以調整軌道。此設備可使用於新工及養護階段，且其原理亦通用於高速鐵路軌道線型之檢核。
本日最後行程為參觀軌道維修工廠之軌道彎曲機﹝如圖九﹞與切割機﹝如圖十﹞實地操作情形。
2. 第二天在SIEMENS公司先聽取PFLEIDERER交通工程公司合夥人之一的Mr. Hans Bachmann簡報其正在施工中之MRT系統道版軌道更新工程，接著參觀工地，如圖十一道版軌道之雙塊式﹝Twin Block﹞鋼筋混凝土軌枕已定位，路盤混凝土之補強筋亦已完成，準備澆注混凝土。圖十二加入彎鉤筋後，縱向每7.8m一節之路盤混凝土澆注完成，而每塊路盤混凝土包括12支軌枕﹝@60cm﹞。圖十三可以看到已經完成通車之路線兩軌間有一種深褐色由木材與混凝土混合而成的特殊材料，據說有吸音的效果。圖十四為道版層完成且右側鋼軌已經定線，並以支撐架定位完畢，準備施作左側鋼軌。雖然此次看的道版軌道是MRT系統，但據告知用在高速鐵路上的原理及結構配置是幾乎相同的。
﹝二﹞法國高速鐵路道碴式軌道系統
在法國巴黎的兩天﹝0911 ~ 0912﹞是由SYSTRA工程顧問公司安排參觀巴黎近郊高速鐵路之兩處道岔、特殊軌道製造工廠及軌道維修基地。
1. 第一天先到巴黎東郊約30公里外之Marne la Vallee車站，在站區軌道路線旁參觀了高速鐵路進站道岔﹝Turnout如圖十五及十六﹞。隨即轉往Fere en Tardenois去參觀一家著名工業公司COGIFER的道岔及一些特別軌道之製造工廠﹝如圖十七﹞，廠內操作人員甚少，從生產到檢驗一切全自動電腦化，由於他們視此為Know-how，並不准參觀者攝影，圖十七為自該公司型錄所翻拍。其實道岔對於未來營運階段之行車安全及維修方面扮演著極重要的角色，本計畫全線配合不同的土建結構與實際需要如橫渡線﹝見圖十八﹞共需佈置142組道岔。一般直線段沒有速限，道岔段則因曲率而定有速限。
2. 第二天行程
(1) 上午08:30在巴黎Montparnasse車站與SYSTRA公司的Mr. Gerard Cervi碰面，然後搭乘高速鐵路﹝TGV﹞列車至西南方約180公里處之VENDOME參觀SNCF之軌道維修基地。在基地主管之簡報中瞭解該基地共有員工170人，管轄範圍約280公里。其組織架構為在經理之下分軌道、號誌信號電纜及行政管理等三組；軌道組下分三個區隊共74人，每個區隊下又分成二至三個小隊，每個區隊之責任範圍約80 ~ 90公里。根據該基地主管推算平均需要人力為每公里0.1 ~ 0.15人，通常軌道例行的檢查分為TAMS﹝Track Acceleration Measurement System﹞及TGMS﹝Track Geometry Measurement System﹞兩大系統，其實施的頻率為每兩週各一次，如下圖：
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1 Week TAMS |
1 Week TGMS |
1 Week TAMS | |
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時間 |
於駕駛室以目力檢視 |
至於道岔部分各區隊應每五週派人檢查一次，路權則每兩個月檢查一次。而各小隊領班應每十週目視檢查軌道一次，每五週檢查道岔與路權各一次。上述各項檢查均應提出報告，報告內容涵蓋組成軌道系統之各個項目；如道碴、軌道版、鋼軌、軌枕、扣件、道碴墊及路盤混凝土等材料之狀況，以及軌道線型之變率。
(2) 在VENDOME往西南的高速鐵路上，我們參觀了路線工作人員一般情況跨越鐵軌之自動安全燈號系統；先按鐵路旁的控制按鈕﹝如圖十九﹞，等待綠燈亮後﹝如圖二十﹞始得橫越，但每次只容許一人通過。另若需較長時間佔用軌道工作，則應以路線上專用電話與行控中心聯絡﹝如圖二十一﹞，並告知工作位置與大約使用時間，獲得允許後才可通行，工作完成後同樣要以電話通知行控中心取消管制，但每次使用時間不得超過30分鐘。
(3) 在St Pierre des Corps我們最後參觀了附近一座長跨徑﹝L=1,600m﹞的高鐵橋梁CHER River Bridge﹝如圖二十三﹞平均每跨長度約55公尺，爬上橋端隧道口旁，看到了軌道伸縮縫﹝如圖二十二﹞，其位置恰好在橋梁的伸縮端介於橋台與隧道口之間，且每組軌道伸縮縫有兩處全長為61.4公尺，中間段為固定式，軌道伸縮縫的最大伸縮量為600mm﹝如圖二十四﹞。
三、綜合討論
由於軌道系統在未來高速鐵路營運中扮演著極重要的角色，而本聯盟規劃採用的方向也是以歐洲德、法兩國的混合系統為主，茲就本人此次在德、法兩國針對軌道系統各組件項目考察所見綜合討論如下：
﹝一﹞為安全考慮，所有軌道之終止端﹝不一定位於車站﹞，並依不同的行車速度均設置有止衝檔，德國高鐵與法國高鐵止衝檔之差異，請參考圖二十五及圖二十六，看起來好像德國的比較安全。
﹝二﹞鋼軌的傾角在德國一般為1/40，道岔段為垂直於地面，而在法國則全為1/20，故軌道與車輪之接觸面在德國較靠內側﹝如圖二十七﹞，在法國則在軌道之中央﹝如圖二十八﹞。由於1/20的傾角有下列優點，故顯然這種設計是未來的趨勢，本聯盟應考慮選用此設計：
1. A better distribution of the strains in the turnout.
2. Suppression of transition zones.
3. Absolute continuity between current track/turnout while maintaining the contact zone rail/wheel homogeneous and uninterrupted.
4. The 1/20 solution is more economical because of the suppression of transition zones.
5. Reduces the effect of swaying for bogies.
6. A better distribution of vertical strains. Hence, less wear and tear of turnout and of its fastenings.
﹝三﹞以同樣是道碴系統來論，德國的軌道扣件系統種類比較多且複雜﹝如圖二十九﹞，而法國的軌道扣件系統則單純得多﹝如圖三十﹞，此點似乎法國系統較佔優勢。
﹝四﹞高速鐵路鋼軌下之軌枕採用混凝土製，在一般路段為雙塊式﹝Twin Block﹞鋼筋混凝土軌枕，在道岔段則為單體式﹝Mono Block﹞預力混凝土軌枕。
﹝五﹞法國道碴軌道系統之次道碴層軌枕外路肩寬為50公分，邊坡斜率3：2，電桿內緣至最近軌道中心距為三公尺。
﹝六﹞根據瞭解本聯盟軌道組曾針對道碴式軌道與非道碴式軌道之施工造價做詳細比較，其差距不大。事實上，無論就初期之施工成本或營運後兩種系統性能的優缺點來分析，很難說哪一種比較好。在德國有以道版軌道取代道碴軌道之趨勢。附件三為摘錄自德國的一篇最新有關兩種軌道型式的各項比較。在法國，據SYSTRA公司的資深顧問Mr. Gerard Cervi亦私下透露；若橋梁長度夠長的話，他建議可考慮用道版軌道。至於長度到底要多長才算長，他只說要看情況，並沒有給一個明確的數字。這一點似乎與本聯盟的規劃稍有出入，當然，歐洲的地理環境與台灣大不相同也是原因之一。
伍、建議事項
有關軌道在高鐵工程中之重要性，以及其牽涉之技術層面甚廣，不是三言兩語可以說得清楚。上述內容有些拉雜，可謂此次隨團赴歐考察德、法兩國高速鐵路軌道系統之一些個人不成熟的意見及心得。對於軌道工程未來之設計、施工及維護最後有下列兩項建議：
一、本聯盟應於得標後儘速派遣軌道工程之主辦人員前往歐洲及日本等國去考察，甚至給予短期的專業訓練，以進一步瞭解各種系統之優缺點，選出一個對聯盟的最佳方案。
二、前述對道碴與非道碴軌道系統之說明，加上歐洲方面專家們的建議，橋梁之上可以採用道版軌道。本計畫橋梁數量佔全部土木結構之70%以上，聯盟似乎可以考慮指定專人，針對長期以來觀察地層沉陷量甚小之絕大部分高架橋梁區域進行評估，在克服施工期較長的困難情形下，是否考慮在橋梁上採用道版軌道。因為既然兩者初期之建造經費差不多，而道版軌道未來之維修費用卻只有道碴軌道之10%，使用年限前者又是後者的兩倍，更何況前者之重量較輕，連帶其下之土建結構體積亦可相對縮小並節省經費。請注意，據知我們的競爭對手中華高速鐵路企業聯盟在同一計畫中，使用道版軌道之比率竟高達88.5%，我們何不試試？
陸、附件
一、出差行程計畫表。﹝略﹞
二、往來對象名片影本。﹝略﹞
三、TRACK SYSTEM (BALLASTED TRACK vs. FIXED TRACK)。
﹝請參考歐洲高鐵軌道系統考察報告﹝二﹞﹞
