鐵路列車

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電力驅動的雙軌列車
1944年的火車

鐵路列車,簡稱列車,俗稱火車,是指在鐵路軌道上行駛的車輛,通常由多節車廂所組成,可以載運乘客或是貨物

列車:系指編成的車列並掛有機車及規定的列車標誌。單機、自輪運轉特種設備,雖未完全具備列車條件,亦應按列車辦理。(摘自《鐵路技術管理規程》)


火車的動力來源可以來自個別的鐵路機車或是將動力分散到每個車廂的動力分散式列車。19世紀早期的火車的鐵路機車以蒸汽機車為主,1910年代起開始更換為柴油機車,較不耗人力,也比較乾淨,但較複雜及昂貴,後來也逐漸換成電力機車(電力由高架電纜第三軌提供),客車也開始採用動力分散式列車。其他的動力來源包括馬、纜線、重力、氣動、電池或是燃氣渦輪發動機。火車軌道一般會由二條、三條或是四條鐵軌組成,不過也有單軌鐵路及不需要軌道的磁懸浮列車。火車一詞英文train的字根是來自古法語trahiner,此詞是來自拉丁文trahere,意思是拉[1]

火車包括一個或多個鐵路機車及載人或載貨的鐵路車輛,也有可能是每個車廂都有動力的動力分散式列車。有許多種針對不同用途設計的火車,除一般火車外,還有大氣鐵路英語Atmospheric railway單軌鐵路高速鐵路磁懸浮列車膠輪路軌系統纜索鐵路齒軌鐵路等。

客車是指載運乘客的火車,一般長度較長,速度也較快。其中高速鐵路是以速度快及長距離著名,為了讓時速超過500 km/h(310 mph),近年來已在研究磁懸浮列車,到2014年時,中國的上海磁浮示範運營線和日本的東部丘陵線是仍在商業運營的兩條磁懸浮列車。

在英國等國家,有軌電車和火車的差異很明確,而且在法律中規定。有些現代的有軌電車會用「輕軌運輸」這個名稱,不過輕軌運輸也可能是指界於有軌電車和火車之間的運輸方式,類似捷運,可是有捷運中沒有的平交道

貨物列車利用貨運車廂來載運貨物或原料,貨物列車也是指那些設計不是用來載客的車輛。

發展[編輯]

俄羅斯原始的鐵路運輸系統。
1930年代英國鐵路餐車。

1807年,英國威爾斯出現第一個鐵路列車。[2]

1831年8月9日,德威特·柯林頓·普爾德駕駛著火車行駛在紐約奧爾巴尼客運鐵路線。1840年代,開始使用機械臂板號機。1857年,人們開始使用比鍛鐵鐵軌更堅固的鋼軌。1863年,英國倫敦建成第一條地下鐵路[3],也就是大都會鐵路

1864年,喬治‧M‧普爾曼設計出一種新型的臥鋪車。1879年,世界最早的電力火車開始運行。1931年,第一條從東到西橫越非洲大陸本格拉一加丹加鐵路在南部非洲建成通車。 1910年,九廣鐵路通車

動力[編輯]

最初的列車是由繩索、重力或馬匹[4]拉動的。到了十九世紀,多數的列車都改由蒸汽機車牽引。1940年代以後蒸汽機車漸由較清潔及需要較少勞力的柴油機車取代,後來又出現電力機車以及動力分散在各個車廂的動力分散式列車。1970年為止,大部份國家日常使用鐵路機車至少都已內燃化英語dieselisation或是採用更新的技術,當時只有一些煤和人工便宜的地方仍使用蒸汽機車,例如中國最後運營的大型蒸汽機車是於2005年12月9日在內蒙古退役[5]。不過許多國家的觀光鐵路仍使用蒸汽機車,只是針對休閒觀光或是鐵道迷的市場。

電氣化鐵路的最初投資很大,但按每里計算則是運作成本最低的。因此只有高流量的線路才適合電氣化。電氣化列車可能使用高架電纜第三軌取電。

最近已在進行電力機車使用燃料電池驅動的研究[6][7]。燃料電池電力機車結合了非電力機車不需要供電系統以及電力機車零排放的優點。不過至2014年為止,燃料車輛英語Fuel cell vehicle的初期成本仍非常高。

以動力的單位千瓦特(KW)除以能夠牽引的重量公噸(Ton)來計算動力機車頭的效能稱為牽引能力比,蒸汽機車效能最低,其次是柴油機車(電力傳動比液力傳動效益高),電力機車或是電聯車相對而言就經濟的多。因為不需消耗額外的動能來牽引產生動力的引擎。

牽引動能比由小排到大依序為:(客運飛機、摩托車、一般家庭的汽車、公路上跑的卡車、農用牽引機、全掛拖車、)蒸氣機車、柴油液力傳動機車、柴油電力傳動機車、電力機車、柴油動車租、高鐵動車組、電力動車組(、客輪、漁船、油輪)。

若考慮單位燃料或是單位動力的成本來營運軌道車輛,是以小編組來做區間運轉有最佳能量使用經濟效益,也就是4車一編組。每站都停的通勤電聯車最具效益。[來源請求]

種類[編輯]

按不同條件區分,火車可以有多個分類,主要的分類是載客列車及貨運列車,以下是一些其他的分類。

路軌[編輯]

按路軌分類,列車可分為普通軌道單軌磁懸浮。亦有登山鐵路特別使用的齒軌鐵路、及由纜索拉動的纜索鐵路

列車動力[編輯]

按列車的動力來源,有使用蒸汽機車柴油機車電力機車牽引,亦有使用自走的動車組

某些列車由多過一個的機車牽引。在北美洲,貨車經常是由三、四個以至五個機車重聯牽引。另外也有把機車置於列車頭尾及中間位置牽引,如大秦鐵路

也有列車是專門為軌道維修而設的。

區間列車[編輯]

日本愛知環狀鐵道線的區間列車

區間列車指的是在只在兩點間來回、中間不停靠的鐵路列車,一般提供的是頻繁的短程列車服務。[8][9] 世界上很多國家的鐵路都有區間列車。[10]

載客列車[編輯]

機車牽引的客車
日本新幹線於仙台站E5系

載客的列車用客車廂,把乘客從車站運送列另一車站。車站間的距離可能不足一公里,亦有可能長達數百公里。載客列車可以是本身有動力的動力分散式列車,也可以是鐵路機車配合無動力的鐵路客車。乘客會在火車站上下車,一般而言載客列車有固定的公共運輸時刻表貨物列車需要禮讓載客列車先行。

載客列車會有列車長監督列車的正常運行,列車長也會和其他列車的工作人員合作,例如服務員或是搬運工。在北美火車客運的鼎盛時期,列車上會有兩個列車長,其中一個負責臥鋪車的人員。

高速鐵路[編輯]

高速鐵路是一種營運速度比較普通鐵路高的鐵路運輸|鐵路運輸系統。截至2013年,世界上主要運行的高鐵系統的最高營運時速大約都設定在300公里(包括德國日本臺灣義大利英國韓國的系統),少部分系統擁有比較高的時速。

第一個正式營運的高速鐵路是日本的新幹線,在於1964年10月1日東京奧運前夕開始通車營運。

若是距離不超過500至600 km(311至373 mi),多半高速鐵路在時間及價格上都比飛機划算,因為機場報到英語check-in及登機大約共需二個小時[11]。而且若考慮飛機起飛時的耗油,火車單位距離的運營成本也比較航空要低。不過當距離變長,起飛耗油與高空飛行使佔總成本的比例降低,加上節省下來的時間,空運就比較有競爭力了。

部份高速列車的車身可以擺動,稱為擺式列車,以便在轉彎時無需降低車速。例如潘多利諾的電聯車及新幹線N700系電聯車等。

長途客車有時會有臥車,但一般的高速鐵路很少有臥車,因為它們一般在入黑以前便會到抵達目的地。

高速列車的車體大量的採用了複合材料。由複合材料做成的構件重量輕、強度高、剛性大,不僅大大減輕了車廂重量、降低噪聲、振動,還提高安全性、舒適性,增加了列車的壽命並降低了維修成本[12]。在軌道佳通內部設施與裝飾材料方面,常採用複合材料、夾層結構材料、AIREX PET泡沫夾層結構、巴沙輕木(BALTEK)等,而作為車輛的承重結構,車體如今也已開始採用諸如碳纖維(CF)、玻璃纖維(fiberglass)、環氧樹脂(Epoxy resin)和酚醛樹脂(PF)等複合材料,而用蜂窩、夾層泡沫結構也比傳統的鋁結構質量減輕了30%。這都為高速列車的性能提升奠定了基礎。

磁浮列車[編輯]

磁浮鐵路是鐵路列車中較先進的新發明,是為了讓時速超過500 km/h(310 mph)而開始的研究。世界上首條商業運營的磁浮列車線路是英國伯明罕磁浮英語AirRail_Link。到2014年時,中國的上海磁浮示範運營線和日本的東部丘陵線是仍在商業運營的兩條磁懸浮列車,上海磁浮示範運營線的速度最快,約有430 km/h(270 mph)。

長程列車[編輯]

長程列車會經過數個城市,或一國家的幾個區域,有時甚至會經過數個國家,一般會附帶餐車方便乘客在路途中用餐,若是過夜的車次也會有臥車。若距離超過五百英哩以上的旅程多半會選擇搭飛機,但長程列車也是一個受歡迎的選擇,而且也可能是少數較便宜的選擇。

城際列車[編輯]

城際列車是連結城市間的鐵路運輸服務。可以提供旅客商務旅行、觀光等多方面的服務。

城際列車和及其他軌道運輸最大的不同點在於:[13]

  • 運輸距離較長(距離通常會超過200公里)
  • 停靠站數較少
  • 營運速度較快
  • 列車內裝較豪華,跨夜行駛的列車甚至會連結臥舖車

短程列車[編輯]

城市之間不停沿途小站的市際列車稱為快車特快。各小站都停的稱為普通客車普客慢車

市區內列車[編輯]

有些大城市有短距離的通勤列車往來市郊住宅區及市中心。這些通勤列車經常亦是城市軌道交通系統的一部分。很多的通勤車都是以站立為主,座位較少。有些地區會用雙層客車來增加載客。而高速列車及臥車亦有是雙層的。

城市軌道交通系有時被稱作地下鐵路,但它們在市中心以外可能會在路面或架空路軌上行走。這類列車的加速及減速一般都比長途車快,通常亦有更多的車門以供乘客上落。

路面電車輕便鐵路一般最多只會有兩個車廂一同行走。路面電車通常會與其他車在同一條馬路上行駛。輕便鐵路是對很多現代化路面電車的稱謂,因為它們介乎路面電車重鐵(即一般鐵路列車)之間。路面電車跟輕便鐵路其實沒有很明確的分野,很多時分類都是約定俗成。

單軌鐵路是鐵路列車中較先進的新發明,不過應用仍然很少。

地下鐵路輕便鐵路、通勤列車有時會被統稱為快速運輸系統

貨運列車[編輯]

貨運列車拖動的是貨車載貨車廂

貨運列車

世上鐵路運輸使用得最多的是鐵路貨運。美國的鐵路主要是用作貨運。

在合適的情況下,鐵路貨運比道路貨運便宜很多,亦更節省能源。鐵路貨運最適合用來長途運載大量的貨物。但對於短途或小量的貨物則較為不適合。鐵路貨運的最大缺點是缺乏彈性。在不少國家鐵路貨運正漸被以道路貨運取代。但亦有很多政府因為環境的考慮,而設法鼓勵使用鐵路。

鐵路使用的載貨車廂有多種,現代最常見的是貨櫃集裝箱)車。它們可以由起重機吊起,從車廂運到船或貨車上。 有些國家的貨櫃車廂採用附帶方式,又稱為「背載式運輸英語Piggy-back (transportation)」,貨櫃車可以把貨櫃連拖架駛上列車車廂上。到達目的地後直接由貨櫃車頭把貨櫃開走。英國法國之間的英法海峽隧道鐵路線便是採用這種設計。

其他的貨車車廂包括有:運送車輛的平車、散裝貨物的敞車、冷凍食物的冷藏車、運送豬或牛等動物的棚車、運送煤炭壙物穀類的漏斗車、運送汽油等液體的罐車及運送闊大貨物的大物車等等。

轉向架[編輯]

美規的鐵路轉向架及軸套

機械術語中,轉向架(bogie,英語發音:/ˈbɡi/ BOH-ghee))是一個連接在車廂上,有輪子底盤或框架。轉向架可以在車子下方固定的位置,像貨運卡車一様,也可以用連接式設計,轉向架在兩個車廂之間,或像履帶車輛一様放在懸吊系統。一般一個車廂或鐵路機車會有兩個轉向架,一頭一個。另一個作法會將轉向架放在兩個車廂之間。大部份的轉向架有兩個輪軸,這也是最簡單的設計,不過有些設計乘載重載的轉向架最多會到五個輪軸。重載的車廂可能會有兩個以上的轉向架,利用跨度墊(span bolster)平衡負載,並連接轉向架和車廂。通常列車的車廂地板會比轉向架高,不過車廂的地板也可以比轉向架低,例如雙層列車,在符合高度限制的條件下增加車內的空間,或是一些沒有階段的低地板火車。

相冊[編輯]

火車的動畫[編輯]

相關[編輯]

參考文獻[編輯]

  1. ^ Train (noun). (definition – Compact OED). Oxford University Press. [2008-03-18]. 
  2. ^ 《Discovery Channel Magazine探索頻道雜誌》,第1刊,6頁,ISSN:2306-5486
  3. ^ 科學月刊. 科學月刊雜誌社. January 1992. 
  4. ^ 顏進儒. 運輸學. 五南圖書出版股份有限公司. 2006: 149–. ISBN 978-957-11-4246-3. 
  5. ^ 最後一批蒸汽機車退役
  6. ^ Hydrogen trains. Hydrogencarsnow.com. [2014-05-18]. 
  7. ^ Vehicle Projects Inc. Fuel cell locomotive. Bnsf.com. [2014-05-18]. 
  8. ^ Shuttle. Collins English Dictionary. Collins. [6 February 2013]. 
  9. ^ shuttle train. Merriam-Webster Dictionary. Merriam-Webster, Incorporated. [6 February 2013]. 
  10. ^ Glossar Öffentlicher Verkehr. Institute for Transport Planning and Systems website. ETH Zurich. [6 February 2013].  (德文)
  11. ^ Central Japan Railway. Central Japan Railway Data Book 2006. 2006: 16. 
  12. ^ 蔣鞠慧,陳敬菊. 複合材料在軌道交通上的應用與發展. 玻璃鋼/複合材料. 2009,第6期. 81~85.
  13. ^ 建構臺灣都會區域整合性通勤鐵路之芻議. [2013-02-13].