文／郭詠澧

今日最高營運速度達到每小時200公里以上的鐵路運輸系統，稱作「高速鐵路」。1964年，日本開始營運的東海道新幹線，是世界上第一個商業營運速度達到時速200公里以上的高速鐵路系統。

台灣高鐵路線全長350公里，最高營運時速達300公里。目前世界上擁有最大的高速鐵路網在中國大陸，其路線長度達到4萬公里，占全世界高鐵總長度的2/3。

輪軌列車 兩類動力



高速鐵路（簡稱高鐵）可分為傳統的「輪軌列車」及使用管道運輸的「磁懸浮列車」（簡稱磁浮列車）兩大類。輪軌列車有兩種發動模式：「動力分散式」與「動力集中式」。台灣高鐵是屬於傳統輪軌列車，採用動力分散式系統，動力來源是分散在每個車廂上的馬達，動力分散式的好處，是運行中可以減低整列車體的重量與軌道的負荷，來提高速度的增加及爬坡的效率。而動力集中式是將整列車的動力集中在車頭，牽引著後面無動力的車廂，來移動整列火車；近年來動力集中式系統，已利用車頭以及該列加上動力的車尾一起推動的方式，來提升整列車行進的速度。目前高鐵系統若需要較頻繁加速減速與爬坡路段，都使用動力分散式系統，達到節省路線規畫的成本。所以動力分散式系統是台灣高鐵最佳的選擇。

磁浮列車 磁性原理



高速鐵路的磁懸浮列車可細分為「電磁懸浮」與「超導電動懸浮」兩種類別。電磁懸浮是利用正負磁性相吸的原理，發展出「T形導軌」的常導型。超導電動懸浮是利用相同磁性相斥的原理，發展出「U形導軌」的超導型。兩者都是透過列車下方的電磁鐵來達成能量的轉換，使列車懸浮於空中，因此需要消耗大量能源來運作，列車的載運量會有限制的考量。而傳統輪軌列車使用「鋼輪鋼軌」，整體列車的支撐不需要用到其他能源，且載運量可以非常大，因此目前各國高鐵仍舊使用傳統的輪軌列車。目前輪軌列車的世界最快速紀錄，是由法國TGV Euroduplex列車所創造的，每小時可行駛至574.8公里。

電動懸浮的原理是利用電流經過超導材料時，直流電阻率降為零，不發生熱損耗，因而可以承載更大電流，從而產生超強磁場，超導電動懸浮系統是依靠車上裝置了超導磁體，與地面的懸浮線圈相互作用，實現自懸浮、自導向、自穩定的特性，來讓車廂行進。相對於超導電動懸浮而言，電磁懸浮技術的發展比較快，日本自1970年代就已經開始研究磁懸浮高速列車，2015年日本的磁懸浮列車運行速度試驗達到每小時603公里，創造了世界紀錄。上海機場2006年已經建有世界上第一座電磁懸浮列車運行的專線，現行營運時速為300公里。超導電動懸浮技術，近日也取得了重大進展，日本中央新幹線東京到名古屋段，正在研發全線採用超導電動懸浮技術的設計，已預計2027年正式投入運行。中國大陸的長春軌道公司，自主研發的高溫超導電動懸浮運行系統試驗已成功，顯示了在此領域已經有了技術突破，也就是高鐵這項交通工具，將可進入每小時600公里的行進速度的投入營運，將為期不遠了。一般飛機的飛行時速大約800〜900公里，而未來這款磁懸浮列車時速可達600公里以上，若加上真空管運行設施，時速可達到1000公里以上，比起飛機的飛行速度還要快，可稱為貼地飛行器了。

科技突飛猛進，讓高速鐵路在速度上不斷地刷新紀錄，搭乘高鐵增加了人們便捷的生活方式，加上高速鐵路能源消耗比起飛機少得多，空氣汙染也非常少，這些優勢都是航空運輸業難以匹敵及取代的。