鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 前 言 鐵 路 行 車 制 度 之 發 展 過 程 與 分 類 列 車 自 動 控 制 系 統 的 發 展 鐵 路 之 運 輸 能 力 與 路 線 容 量 結 論 與 建 議 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-2
前 言 本 章 前 半 部 將 對 於 鐵 路 行 車 制 度 的 發 展 沿 革 與 列 車 自 動 控 制 系 統 加 以 介 紹, 後 半 部 則 將 介 紹 鐵 路 之 運 輸 能 力 及 其 容 量 之 計 算 與 影 響 因 素 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-4
鐵 路 行 車 制 度 之 發 展 過 程 與 分 類 鐵 路 之 行 車 制 度, 猶 如 鐵 路 世 界 之 法 律, 其 發 展 過 程 說 明 如 下 : 人 工 嚮 導 階 段 隔 時 法 隔 地 法 鐵 路 行 車 分 類 嚮 導 閉 塞 行 車 制 度 通 訊 區 間 閉 塞 行 車 制 度 牌 券 閉 塞 行 車 制 度 電 氣 路 牌 閉 塞 行 車 制 度 無 證 閉 塞 行 車 制 度 聯 鎖 閉 塞 制 自 動 閉 塞 行 車 制 度 中 央 行 車 控 制 制 度 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-6
人 工 嚮 導 階 段 在 西 元 1825 年 英 國 人 史 帝 文 生 建 造 了 世 界 上 第 一 條 公 共 服 務 鐵 路 時, 由 於 當 時 鐵 路 上 僅 單 獨 行 駛 一 部 列 車 車 速 不 快, 鐵 路 所 負 擔 之 任 務 極 為 單 純, 因 此 僅 以 人 工 騎 馬, 並 手 持 紅 旗 於 列 車 前 方 擔 任 嚮 導 任 務 ; 或 在 兩 站 間 備 嚮 導 員 一 人, 列 車 由 此 唯 一 合 法 之 嚮 導 員 隨 車 嚮 導, 始 能 在 兩 站 間 行 駛 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-7
隔 時 法 所 謂 隔 時 法 是 依 據 事 先 排 定 的 列 車 時 刻 表 行 駛, 規 定 列 車 須 按 此 時 刻 表 行 車 由 於 每 班 列 車 都 必 須 嚴 格 遵 守 時 間, 以 達 到 列 車 運 轉 順 利, 所 以 列 車 長 與 調 度 員 都 必 須 具 備 良 好 的 判 斷 能 力, 以 控 制 列 車 在 一 定 時 間 內 到 達 交 會 點, 此 種 行 車 方 法 又 稱 為 行 車 命 令 制 此 種 方 法 易 產 生 命 令 傳 送 上 之 人 為 錯 誤, 安 全 性 較 低, 一 般 僅 用 於 車 次 少, 速 度 不 快 之 鐵 路 如, 集 集 線 為 單 一 閉 塞 區 間,ㄧ 次 只 有 一 列 車 進 出 往 返 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-8
隔 地 法 隔 地 法 是 將 整 條 鐵 路 線 上 劃 分 成 若 干 個 閉 塞 區 間, 在 同 一 個 時 間 中 每 一 閉 塞 區 間 內 只 允 許 一 部 列 車 通 過, 以 避 免 發 生 事 故 由 於 此 一 制 度 剛 開 始 實 施 時, 是 以 每 兩 個 車 站 之 間 為 一 個 單 位 的 閉 塞 區 間, 所 以 此 一 行 車 制 度 又 稱 為 車 站 本 位 制 此 法 安 全 性 較 高, 因 此 世 界 各 鐵 路 皆 採 用, 台 鐵 亦 然 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-9
隔 地 法 ( 區 間 閉 塞 制 ) 區 間 閉 塞 制 又 可 分 為 絕 對 區 間 閉 塞 (absolute block system, ABS) 和 權 宜 區 間 閉 塞 制 (permissive block system, PBS) 絕 對 區 間 閉 塞 : 在 區 間 內 僅 容 許 一 列 車 行 駛, 其 他 列 車 絕 對 禁 止 進 入, 一 般 用 於 客 運 車 之 調 度 權 宜 區 間 閉 塞 : 當 列 車 遇 險 阻 號 誌 時 可 以 略 作 小 停, 並 可 減 速 緩 行, 以 便 望 見 前 行 之 列 車 時 可 以 隨 時 停 止, 通 常 以 貨 運 為 主 之 鐵 路 較 常 使 用 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-10
鐵 路 行 車 制 度 發 展 過 程 單 一 列 車 ( 嚮 導 閉 塞 ) 行 車 制 度 通 訊 區 間 閉 塞 行 車 制 度 憑 證 ( 牌 劵 ) 閉 塞 行 車 制 度 憑 證 ( 電 氣 路 牌 ) 閉 塞 行 車 制 度 無 證 區 間 閉 塞 行 車 制 度 聯 鎖 閉 塞 制 自 動 區 間 閉 塞 行 車 制 度 中 央 控 制 行 車 制 度 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-11
嚮 導 閉 塞 行 車 制 度 (pilot block system) 1825 年 鐵 路 剛 發 展 時 的 起 步 階 段, 列 車 行 駛 速 度 很 慢, 時 速 約 僅 25 公 里 左 右, 而 且 僅 以 一 部 列 車 往 來 行 駛 於 鐵 軌 上, 因 此 列 車 的 行 駛 只 需 注 意 排 除 路 線 上 的 障 礙 物 以 免 發 生 危 險, 故 列 車 前 方 常 以 騎 手 手 持 手 旗 做 為 列 車 嚮 導, 此 乃 是 屬 於 人 工 閉 塞 制 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-12
通 訊 區 間 閉 塞 行 車 制 度 (communication block system) 隨 著 鐵 路 運 輸 需 求 增 加, 單 線 鐵 路 上 必 須 雙 向 行 駛 列 車 才 能 提 供 足 夠 服 務 需 求 時, 首 先 必 須 解 決 的 是 列 車 可 能 發 生 撞 車 危 險 因 此 各 鐵 路 車 站 或 區 間 之 間 乃 以 電 話 或 電 報 交 換 彼 此 的 行 車 訊 息, 此 種 行 車 制 度 稱 為 通 訊 區 間 閉 塞 制 但 是 此 種 行 車 方 式 常 易 發 生 人 為 上 的 疏 忽 與 錯 誤, 而 導 致 行 車 事 故 此 亦 是 屬 於 人 工 閉 塞 制 之 行 車 制 度 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-13
牌 劵 閉 塞 行 車 制 度 (staff and ticket block system) 由 於 通 訊 閉 塞 行 車 制 度 有 上 述 之 缺 點, 鐵 路 業 者 認 為 必 須 將 行 車 命 令 予 以 具 體 化 實 施, 才 能 使 行 車 安 全 獲 得 充 分 的 保 障, 因 而 發 明 了 以 一 種 牌 劵 作 為 行 車 的 許 可 證 明, 每 一 列 車 在 開 出 站 之 前 都 必 須 先 取 得 此 一 許 可 牌 劵, 司 機 員 若 是 沒 有 取 得 牌 劵 就 無 法 將 列 車 開 出, 因 此 可 以 使 行 車 安 全 獲 得 初 步 的 保 障, 稱 之 為 牌 劵 閉 塞 行 車 制 度 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-14
電 氣 路 牌 閉 塞 行 車 制 度 (electric tablet block system) 隨 著 科 技 的 進 步, 逐 漸 發 展 成 電 氣 路 牌 閉 塞 器, 其 使 用 方 法 是 在 兩 站 均 裝 設 此 一 機 器, 若 有 一 站 欲 開 出 列 車 時 必 須 兩 站 相 互 配 合 按 下 路 牌 機, 取 得 一 枚 路 牌 交 予 司 機 員 將 列 車 開 出 此 種 電 氣 路 牌 閉 塞 行 車 制 度 雖 已 經 較 前 者 進 步, 但 其 閉 塞 器 之 操 作 方 法 與 兩 站 閉 塞 器 內 之 路 牌 手 續 仍 然 相 當 繁 雜, 所 以 每 日 所 能 容 許 之 列 車 行 車 密 度 僅 能 達 到 七 十 車 次 左 右 牌 劵 閉 塞 與 電 氣 路 牌 皆 屬 於 憑 證 閉 塞 制 行 車 制 度 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-15
圖 5-2(a) 餅 型 電 路 牌 閉 塞 器 現 代 運 輸 學 Chapter 5 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 輸 能 力 5-16
無 證 閉 塞 行 車 制 度 (tokenless block system) 此 種 行 車 制 度 是 在 相 鄰 兩 站 均 設 置 簡 易 的 聯 動 閉 塞 器, 若 有 一 站 欲 開 出 列 車, 必 須 先 取 得 鄰 站 之 同 意 並 搬 下 電 鍵, 使 出 發 站 之 出 發 號 誌 燈 顯 示, 平 安 訊 號, 列 車 將 到 達 站 之 出 發 號 誌 燈 則 顯 示 險 阻, 表 示 已 經 完 成 閉 塞, 允 許 列 車 行 駛 於 此 閉 塞 區 間 內 此 種 行 車 制 度 已 完 全 節 省 了 人 工 傳 遞 路 牌 的 手 續, 唯 一 缺 點 是 仍 需 人 工 彼 此 擔 任 聯 繫 與 按 下 聯 動 閉 塞 器 的 工 作 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-17
聯 鎖 閉 塞 制 (controlled manual block system) 兩 站 間 之 號 誌 同 時 受 電 氣 磁 鎖 之 控 制, 而 此 項 電 鎖 號 誌 不 受 本 站 人 員 之 控 制, 由 前 一 站 人 員 控 制 之 某 列 車 駛 進 甲 站, 甲 站 即 通 知 乙 站, 若 前 次 列 車 已 駛 出 乙 站, 則 乙 站 電 氣 開 啟 甲 站 之 號 誌 柄, 使 甲 站 之 號 誌 置 於 平 安 位 置, 於 是 列 車 通 過 甲 站, 甲 站 之 號 誌 隨 即 歸 於 險 阻 位 置 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-18
自 動 閉 塞 行 車 制 度 (automatic block system) 隨 著 列 車 行 駛 班 次 愈 來 愈 繁 密, 人 工 協 調 與 簡 易 聯 動 閉 塞 制 已 無 法 再 適 用, 此 時 業 者 發 明 了 軌 道 電 路 軌 道 電 路 係 指 利 用 軌 道 作 為 電 氣 回 路, 即 選 擇 一 適 當 長 度 之 閉 塞 區 間, 將 鋼 軌 之 間 用 銅 線 連 接 使 電 流 暢 通 而 構 成 一 旦 車 輛 行 駛 在 設 有 軌 道 電 路 之 閉 塞 區 間 時, 利 用 電 流 走 最 短 路 徑 之 原 理, 則 鋼 軌 將 與 列 車 鋼 輪 形 成 一 回 路, 並 配 合 繼 電 器 之 作 用 使 號 誌 的 燈 光 變 換, 完 成 號 誌 機 的 顯 示 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-19
圖 5-3 自 動 區 間 閉 塞 之 軌 道 電 路 (Track Circuit) 示 意 圖 現 代 運 輸 學 Chapter 5 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 輸 能 力 5-20
中 央 行 車 控 制 制 度 (Centralized Traffic Control, CTC) 轉 轍 器 與 相 關 號 誌 之 間 互 相 聯 動 之 連 鎖, 並 將 同 時 控 制 轉 轍 器 號 誌 與 路 線 調 度 的 工 作 統 一 集 中 於 控 制 中 心 辦 理, 而 發 展 出 最 新 式 的 中 央 行 車 控 制 系 統 即 列 車 在 一 定 地 段 之 單 線 複 線 或 多 線 軌 道 上 行 駛, 其 經 過 閉 塞 區 間 或 交 會 車 站 等 種 種 行 動, 完 全 受 號 誌 之 指 示, 路 線 上 所 有 進 出 口 的 號 誌 機 及 重 要 轉 轍 器 均 由 固 定 定 點 統 一 操 縱 台 鐵 在 縱 貫 線 ( 基 隆 高 雄 ) 之 間 皆 採 用 中 央 控 制 行 車 制, 在 運 務 處 內 設 調 度 總 所, 下 轄 四 個 調 度 所 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-21
隔 時 法 (Time Interal): 行 車 時 刻 表 與 行 車 命 令 制 (Time Table and Train Order System) 人 工 閉 塞 制 (Manual Block System) 通 訊 閉 塞 式 嚮 導 閉 塞 式 行 車 制 度 非 自 動 號 誌 區 段 憑 證 閉 塞 制 (Token Block System) 電 氣 路 牌 式 牌 券 閉 塞 式 隔 地 法 (Space Interal) 自 動 號 誌 區 段 無 證 閉 塞 式 聯 動 閉 塞 制 (Interlocked Block System) 聯 鎖 閉 塞 式 計 軸 閉 塞 式 自 動 閉 塞 制 (Automatic Block System, ABS) 中 央 行 車 控 制 (Centralized Traffic Control, CTC) 圖 5-4 鐵 路 行 車 制 度 分 類 現 代 運 輸 學 Chapter 5 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 輸 能 力 5-22
雖 已 發 展 出 中 央 控 制 行 車 制 度, 鐵 路 的 行 車 方 式 在 命 令 傳 達 上 與 資 訊 顯 示 已 可 達 到 即 時 狀 態 ; 但 是 對 於 在 鐵 道 上 行 駛 的 列 車 則 完 全 缺 乏 直 接 控 制 能 力, 因 此 若 司 機 員 在 列 車 行 駛 過 程 之 中, 因 為 健 康 或 氣 候 因 素 致 使 列 車 無 法 遵 循 號 誌 命 令 行 車 時, 仍 將 可 能 發 生 嚴 重 行 車 事 故, 乃 有 鐵 路 列 車 自 動 控 制 的 構 想 產 生, 以 便 列 車 在 行 駛 過 程 中 若 有 違 規 發 生 時 可 以 即 時 制 止, 以 避 免 重 大 意 外 事 故 的 發 生 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-24
列 車 自 動 控 制 系 統 的 發 展 列 車 自 動 警 告 及 停 車 裝 置 (ATW/ATS) 列 車 速 度 自 動 控 制 裝 置 列 車 自 動 運 轉 裝 置 (ATO) 列 車 自 動 控 制 系 統 (ATC) 列 車 自 動 監 督 系 統 (ATS) 列 車 自 動 防 護 系 統 (ATP) 列 車 自 動 操 作 系 統 (ATO) 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-25
列 車 自 動 警 告 及 停 車 裝 置 (automatic train warning/automatic train stop, ATW/ATS) 列 車 自 動 警 告 感 應 器 W( 設 於 號 誌 前 方 約 1500-1800 公 尺 處 ) 及 停 車 裝 置 設 施 S( 號 誌 機 前 方 150 公 尺 處 ) 已 可 初 步 達 成 列 車 自 動 控 制 之 目 標, 可 在 列 車 冒 進 時 自 動 將 列 車 剎 車 裝 置 啟 動, 迫 使 車 輛 停 止 下 來 當 號 誌 機 顯 示 險 阻 時, 列 車 經 過 警 告 感 應 器 W 處 會 發 出 聲 響 警 告 司 機 員, 司 機 必 須 在 4 秒 內 按 鈕 確 認, 否 則 列 車 將 自 動 啟 動 剎 車 裝 置 若 是 列 車 超 過 了 停 車 感 應 器 S 未 停 車, 則 列 車 亦 將 自 動 剎 車 停 止 前 進 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-26
列 車 速 度 自 動 控 制 裝 置 (automatic speed control) 此 項 裝 置 最 初 使 用 於 1964 年 日 本 新 幹 線 高 速 鐵 路 上, 不 僅 可 控 制 列 車 冒 進 ; 更 可 控 制 列 車 依 照 各 行 車 區 間 之 限 制 速 度 前 進, 若 是 司 機 員 超 速, 則 列 車 會 自 動 減 速 以 達 限 制 速 度 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-27
列 車 自 動 運 轉 裝 置 (automatic train operation, ATO) 列 車 自 動 運 轉 裝 置 是 要 達 到 列 車 之 運 轉 完 全 自 動 化, 無 論 是 調 度 或 行 車 都 可 經 由 CTC 控 制 中 心 之 電 腦 加 以 控 制, 人 力 只 需 處 理 緊 急 例 外 狀 況 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-28
列 車 自 動 控 制 系 統 (automatic train control, ATC) 列 車 自 動 控 制 系 統 不 同 於 1964 年 日 本 新 幹 線 所 使 用 之 列 車 速 度 自 動 控 制 裝 置, 而 是 一 種 將 列 車 運 轉 過 程 全 部 加 以 整 合, 並 採 自 動 控 制 方 式 營 運 的 系 統, 是 目 前 世 界 上 最 先 進 的 列 車 營 運 控 制 系 統 包 括 下 列 三 個 子 系 統 : 列 車 自 動 監 督 系 統 列 車 自 動 防 護 系 統 列 車 自 動 操 作 系 統 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-29
1. 手 控 及 目 視 控 制 2. 號 誌 控 制 系 統 路 測 號 誌 駕 駛 號 誌 自 動 號 誌 3. 區 間 閉 塞 制 絕 對 區 間 閉 塞 制 權 宜 區 間 閉 塞 制 4. 連 鎖 制 號 誌 機 與 轉 轍 器 號 誌 機 與 號 誌 機 轉 轍 器 與 轉 轍 器 號 誌 機 與 脫 軌 器 5. 中 央 控 制 行 車 系 統 (CTC) 號 誌 連 鎖 系 統 (Signal Interlocking) 月 台 屏 蔽 門 控 制 (Screen Door) 6. 列 車 自 動 防 護 系 統 (ATP) 8. 列 車 自 動 監 督 系 統 (ATS) 列 車 控 制 7. 列 車 自 動 操 作 系 統 (ATO) 列 車 自 動 控 制 系 統 之 子 系 統 現 代 運 輸 學 Chapter 5 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 輸 能 力 5-30
列 車 自 動 監 督 系 統 (automatic train supervision, ATS) ATS 的 主 要 功 能 是 能 幫 助 控 制 中 心 的 調 度 員, 監 督 整 個 系 統 是 否 依 其 時 刻 表 或 班 距 運 轉 控 制 中 心 內 之 行 車 控 制 板 可 以 顯 示 整 個 系 統 目 前 運 轉 狀 況, 若 系 統 出 現 任 何 問 題 將 自 動 提 醒 調 度 員 注 意, 並 自 動 修 正 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-31
列 車 自 動 防 護 系 統 (automatic train protection, ATP) ATP 主 要 功 能 是 能 監 督 軌 道 的 狀 況 及 列 車 的 行 駛 速 度, 以 保 證 列 車 在 最 安 全 的 狀 況 下 行 駛 其 次 要 功 能 是 要 能 對 列 車 司 機 提 供 適 當 的 資 訊 和 警 告 信 號, 並 保 持 適 當 的 剎 車 距 離, 以 防 止 車 輛 追 撞 或 進 入 未 經 許 可 之 區 間 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-32
列 車 自 動 操 作 系 統 列 車 自 動 操 作 系 統 的 最 終 目 標 是 要 達 成 列 車 在 控 制 和 營 運 上 都 完 全 自 動 化, 不 僅 列 車 無 需 人 員 駕 駛, 調 度 上 也 全 由 控 制 中 心 統 一 完 成, 操 作 上 完 全 採 用 自 動 化 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-33
列 車 自 動 控 制 系 統 具 備 功 能 監 視 ( 或 偵 測 ): 由 調 度 員 從 顯 示 板 監 督 列 車 之 行 駛 指 揮 : 調 度 員 可 透 過 CTC 的 系 統 來 指 揮 各 連 鎖 系 統 執 行 ( 或 操 作 ): 列 車 經 由 號 誌 轉 轍 器 之 現 場 操 作, 以 及 車 上 之 操 作 完 成 調 度 中 心 的 行 車 命 令 回 饋 : 若 有 任 何 問 題, 可 由 司 機 員 立 刻 回 報 到 調 度 中 心 即 時 處 理 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-34
圖 5-6 列 車 自 動 控 制 系 統 之 示 意 圖 現 代 運 輸 學 Chapter 5 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 輸 能 力 5-35
現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-36
鐵 路 之 運 輸 能 力 與 路 線 容 量 一 般 而 言, 鐵 路 的 運 輸 能 力 : Q=P C Q= 運 輸 能 力 ( 旅 客 數 或 噸 數 / 單 位 時 間 ) P= 一 列 車 平 均 載 運 之 旅 客 人 數 或 貨 物 噸 數 ( 旅 客 數 / 列 車 或 噸 數 / 列 車 ) C= 路 線 容 量 ( 車 次 或 旅 客 數 / 單 位 時 間 ), 表 單 位 時 間 所 能 通 過 之 最 多 車 次 或 班 次 數 (5-1) 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-38
鐵 路 之 運 輸 能 力 實 例 設 有 一 條 捷 運 鐵 路, 每 小 時 單 方 向 班 距 為 三 分 鐘, 同 時 每 列 車 可 連 掛 8 節 車 廂 此 外, 由 其 承 載 情 形 可 知 每 個 座 位 平 均 有 兩 個 旅 客 使 用, 每 個 車 廂 共 計 22.5 公 尺 長, 且 設 有 75 個 座 位, 試 求 該 路 線 實 際 之 運 輸 能 力 為 何? 依 上 述 實 際 資 料, 則 可 算 出 該 捷 運 之 運 輸 能 力 如 下 : Q = P C = (8 75 2) (60/3) = 24,000 人 / 小 時 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-39
鐵 路 路 線 容 量 之 影 響 因 素 所 謂 鐵 路 之 路 線 容 量 係 指 在 單 位 時 間 內, 某 區 間 所 能 行 駛 之 列 車 次 數 路 線 容 量 為 影 響 鐵 路 運 輸 能 力 之 最 主 要 因 素 路 線 容 量 (Line Capacity) 之 影 響 因 素 軌 道 性 質 (Track Quality Characteristics): 鋼 軌 之 形 式 與 重 量 軌 枕 之 質 料 與 排 列 密 度 道 碴 之 品 質 與 厚 度 軌 距 之 寬 窄 等 種 種 軌 道 性 質 因 素 都 可 能 會 影 響 列 車 行 車 速 度, 進 而 影 響 鐵 路 容 量 路 線 坡 度 (Grades): 列 車 所 行 駛 之 路 線 若 遇 上 坡 路 段 勢 必 降 低 行 駛 速 度, 若 遇 下 坡 路 段 則 必 須 減 速 以 求 安 全 現 代 運 輸 學 Chapter 5 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 輸 能 力 5-40
鐵 路 路 線 容 量 之 影 響 因 素 路 線 曲 度 (Curvature): 列 車 行 駛 若 遇 曲 道, 由 於 離 心 力 之 故 勢 必 降 低 行 車 速 度 一 般 而 言, 曲 率 半 徑 愈 小, 路 線 曲 度 愈 大, 愈 會 對 行 車 速 度 產 生 阻 力, 降 低 鐵 路 線 容 量 高 速 鐵 路 的 曲 率 半 徑 約 在 4,500 公 尺 ~5,100 公 尺, 較 一 搬 鐵 路 捷 運 系 統 的 180 公 尺 ~300 公 尺 為 大 台 灣 高 鐵 路 線 的 最 小 曲 率 半 徑 為 6,250 公 尺 機 車 性 質 (Locomotives): 各 型 機 車 由 於 其 調 度 性 及 牽 引 力 之 不 同 均 會 影 響 行 車 密 度 車 輛 之 種 類 (Type of Vehicles): 客 車 與 貨 車 因 車 輛 之 種 類 配 備 不 同 均 會 影 響 行 車 速 度, 進 而 使 路 線 容 量 無 法 充 分 利 用 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-41
鐵 路 路 線 容 量 之 影 響 因 素 路 線 內 所 行 駛 之 列 車 等 級 與 特 性 (Train Type and Characteristics): 路 線 內 所 行 駛 之 列 車 的 等 級 與 特 性 若 是 相 當 龐 雜, 勢 必 影 響 整 個 路 線 內 系 統 之 正 常 運 轉 及 路 線 之 容 量 通 常 若 車 種 單 純 各 種 列 車 速 度 差 異 小, 則 其 路 線 容 量 大 ; 同 時 列 車 之 長 度 阻 力 煞 車 特 性 馬 力 與 重 量 之 比 值 等 皆 會 影 響 路 線 容 量 號 誌 與 通 訊 系 統 (Signal and Communication System): 由 於 鐵 路 行 車 首 重 安 全, 因 此 良 好 的 號 誌 與 通 訊 系 統, 均 有 助 於 行 車 速 率 的 提 昇 與 路 線 容 量 的 增 大 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-42
鐵 路 路 線 容 量 之 影 響 因 素 行 車 制 度 (Travel Regime): 不 同 之 行 車 制 度 與 安 全 管 制 方 式 將 會 嚴 重 影 響 路 線 容 量 一 般 而 言, 採 用 中 央 行 車 控 制 (CTC) 及 列 車 自 動 控 制 (ATC) 系 統 之 行 車 制 度, 可 大 幅 提 高 行 車 安 全 與 路 線 容 量 站 間 距 離 (Station Spacing): 站 間 距 離 若 較 長, 較 能 充 分 發 揮 列 車 的 行 駛 速 率, 反 之, 則 行 車 速 率 較 小, 所 以 站 距 亦 會 影 響 路 線 容 量 之 大 小 站 場 軌 道 與 終 點 站 設 施 之 配 置 (Track Configuration and Terminal Characteristics): 站 內 軌 道 之 數 目 與 分 類 月 台 數 目 與 長 度 出 入 口 位 置 側 線 數 目, 以 及 終 點 站 特 性 等 因 素 均 會 影 響 站 內 作 業 時 間, 以 致 影 響 路 線 容 量 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-43
鐵 路 路 線 容 量 之 影 響 因 素 設 備 維 修 與 故 障 : 鐵 路 之 設 備 維 修 故 障 及 發 生 事 故 均 會 降 低 路 線 容 量, 故 須 將 其 列 為 重 要 之 影 響 因 素 軌 道 之 設 置 : 不 同 軌 道 之 設 置, 如 : 單 線 複 線 或 雙 單 線 均 會 影 響 路 線 容 量 單 線 鐵 路, 使 兩 個 方 向 的 列 車 只 可 使 用 同 一 條 路 軌 前 進 單 線 鐵 路 通 常 每 隔 一 段 距 離 就 設 置 一 個 會 車 時 使 用 的 車 站, 稱 為 會 讓 站, 用 於 相 對 行 駛 的 列 車 停 車 避 讓 複 線 鐵 路, 是 指 在 同 一 時 間, 兩 個 相 對 的 通 行 方 向 的 列 車 互 不 干 擾 的 鐵 路 單 線 並 列 在 台 鐵 稱 為 雙 單 線 雙 單 線 在 於 其 中 一 線 因 故 無 法 通 行. 另 一 線 可 以 提 供 單 線 雙 向 通 車 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-44
理 想 鐵 路 路 線 容 量 之 計 算 方 式 由 以 上 之 敘 述 可 知 影 響 鐵 路 容 量 之 因 素 甚 多 一 般 考 慮 鐵 路 行 車 區 間 內 之 路 線 容 量, 則 以 閉 塞 區 間 之 長 度 為 主 要 考 慮 因 素, 因 為 區 間 愈 長 列 車 行 駛 其 上 需 要 愈 久 的 時 間, 而 決 定 行 車 區 間 長 度 之 因 素 則 為 列 車 之 剎 車 距 離 加 上 列 車 彼 此 之 安 全 距 離 剎 車 距 離 則 以 貨 車 或 列 車 兩 者 之 中 所 需 之 較 長 者 為 計 算 標 準, 以 確 保 列 車 之 行 車 安 全 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-45
理 想 鐵 路 路 線 容 量 之 計 算 範 例 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-46
實 際 路 線 容 量 之 計 算 公 式 由 於 在 實 際 狀 況 下, 行 車 區 間 並 非 一 直 處 於 忙 碌 狀 態, 故 區 間 內 列 車 容 量 會 受 路 線 使 用 率 行 車 制 度 效 率 及 不 同 軌 道 設 置 之 路 線 區 間 之 影 響, 車 站 單 線 區 間 車 站 複 線 區 間 車 站 車 站 雙 單 線 區 間 車 站 橫 渡 線 車 站 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-47
單 線 區 間 實 際 路 線 容 量 之 計 算 公 式 1,440 C f f t1 t 2 S 2 1 2 (5-3) 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-48
單 線 區 間 實 際 路 線 容 量 之 計 算 實 例 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-49
複 線 自 動 閉 塞 區 間 實 際 路 線 容 量 之 計 算 公 式 所 謂 複 線 自 動 閉 塞 區 間 乃 指 兩 站 間 為 雙 線, 但 每 一 單 線 僅 能 單 方 向 行 駛 列 車, 並 採 軌 道 電 路 使 用 自 動 閉 塞 行 車 方 式, 司 機 員 依 路 側 號 誌 行 車, 其 行 車 區 間 內 之 列 車 容 量 公 式 如 下 : 其 中 : 1,440 C f1 f2 2 T C: 路 線 容 量 ( 車 次 / 天 ) f 1 : 路 線 使 用 率 ( 行 車 區 間 一 天 24 小 時 之 實 際 使 用 比 率 ) f 2 : 複 線 自 動 區 間 行 車 制 度 效 率 因 素 T: 站 間 上 下 行 平 均 運 轉 時 分 (5-4) 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-50
複 線 自 動 閉 塞 區 間 實 際 路 線 容 量 之 計 算 實 例 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-51
CTC 雙 單 線 區 間 實 際 路 線 容 量 之 計 算 公 式 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-52
CTC 雙 單 線 區 間 實 際 路 線 容 量 之 計 算 實 例 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-53
結 論 與 建 議 從 本 章 之 敘 述 中, 可 知 鐵 路 的 行 車 制 度 從 一 開 始 的 單 一 列 車 行 車 制 度, 到 中 央 控 制 列 車 行 車 制 度 (CTC) 為 止, 鐵 路 已 逐 漸 克 服 行 車 控 制 權 分 散 的 缺 點, 而 達 到 可 將 系 統 上 所 有 行 車 狀 況, 即 時 顯 現 並 控 制 的 功 能, 不 僅 節 省 行 車 上 的 人 事 費 用, 更 提 高 了 列 車 的 安 全 與 營 運 效 率 尤 其 是 當 列 車 自 動 控 制 (ATC) 系 統 發 展 完 成 以 後, 鐵 路 運 輸 已 不 再 是 繁 雜 落 後 的 運 輸 系 統, 而 可 以 由 行 車 控 制 中 心 輕 易 地 控 制 整 個 系 統 的 營 運, 並 對 於 系 統 所 發 生 的 問 題 給 予 即 時 解 決 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-55
結 論 與 建 議 鐵 路 的 運 輸 容 量, 除 了 受 限 於 硬 體 設 備 之 外, 更 會 受 到 行 車 控 制 效 率 及 設 備 維 修 故 障 與 發 生 事 故 的 影 響 因 此 若 要 真 正 發 揮 鐵 路 大 運 量 的 優 點, 必 須 依 照 鐵 路 系 統 之 現 有 設 備, 採 用 最 適 當 之 行 車 制 度 及 管 理 方 式 來 配 合, 才 能 充 分 發 揮 鐵 路 系 統 之 優 良 特 性 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-56
結 論 與 建 議 鐵 路 的 行 車 制 度 攸 關 旅 客 的 安 全 (safety), 而 鐵 路 運 輸 的 路 線 容 量 則 與 營 運 的 效 率 (efficiency) 息 息 相 關, 因 此 為 提 昇 鐵 路 的 行 車 安 全 與 營 運 效 率, 建 議 國 內 應 加 強 鐵 路 行 車 安 全 的 管 理 及 鐵 路 運 輸 路 線 容 量 的 相 關 研 究, 以 全 面 提 昇 國 內 軌 道 運 輸 的 服 務 水 準 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-57
英 翻 中 與 解 釋 名 詞 1.ABS vs. CTC 2.pilot block system vs. token block system 3.ATO vs. CTC 4.Track circuit 5. 雙 單 線, 複 線 現 代 運 輸 學 Chapter 05 鐵 路 運 輸 之 行 車 制 度 與 運 輸 能 力 5-58