鐵道工程實務

工程師們除了嫻熟工務規章，同時也必須認識各項規定所依據的力學原理、幾何觀念，除了實務經驗，更重要的是對於軌道狀況、線形、輪軌作用等專業知識基礎的掌握。

本書作者以深入淺出的方式解說艱澀的鐵道知識，期望使初入門的學生也能輕鬆閱讀，即使是工程界專業人士，或某些對鐵道工程有興趣的人，都能從中獲益，遨遊豐富多彩的鐵道世界。

 陳鴻麟

學經歷：

台灣屏東人，1982年淡江大學土木系畢業，1993年交通大學交通運輸研究所畢業。

1986年進入鐵路局服務，歷任施工所主任，土木組長，工務段工程司、副段長、段長，工務處工務員、幫工程司、隧道、橋梁股長、橋隧科科長、副處長專案處處長等職；現任營造公司主任技師。

本書由來，原係作者應台鐵員工訓練中心之邀，為台鐵工務同仁編寫的講義。調訓的進修人員基本上已經具備一定的專業水平，台鐵局希望工程師們嫻熟工務規章，同時也理解各項規定所依據的力學原理、幾何觀念。例如臨時線路的限速，可以限每小時以15 公里慢行、也可以限60 公里慢行通過，現場工程師可有不同的選擇，判斷的標準除了經驗，更重要的是對於軌道狀況、線形、輪軌作用等專業知識的基礎。

鐵路規章部分主要是以台鐵現在的工務規章為依據，進而將高速鐵路及標準軌距的相同類型規章內容，也一併加以說明比較，看似不同的條文規定，其實都是源自相同的原理。後來，為了在大學課程上使用，面對的又是一群未經專業訓練的學生，作者重新以較貼近口語的方式敘
述艱澀情節，希望縱使沒有來上課的學生也能輕鬆閱讀，只是，不知這樣的目標有沒有達成；即便如此，但作者仍懷抱著期待，或許工程界中人、或許某些對鐵道工程有興趣的人，也能輕鬆閱讀，這便是出版成書的目的了！

全書分為七章，每章各自獨立，雖有連貫的脈絡，但不一定要從第一章依序閱讀，任一章皆可為起點，亦可為終點。第一章緒論，不能免俗地談鐵道歷史，著墨較多的仍是台灣鐵路，可能有讀者會對附錄中各式統計表有興趣。全世界的傳統鐵路系統、地下鐵系統、以及最近興起的高速鐵路，洋洋灑灑十幾頁，作者已經追蹤統計廿年以上，但是從來沒有正確過，因為新資料不斷出現。

第二章的基本力學原理，及第三章路線，都難免涉及幾何原理、數學公式，那是非常值得思考的不破真理：牛頓力學與幾何學。若對數學式沒興趣的讀者可以選擇只看文字敘述部分，相信也可以了解公式的用途及各個參數在實務上的物理意義。

第四章道床與路基及第五章軌道養護與管理，則是基於工程師實務上的應用而寫，其中軌道養護也是以台鐵的傳統道碴軌道為背景，不過軌道管理的標準與養護作業項目、工作內容等，各個鐵路系統乃至高速鐵路，大致相同，因為軌道理論基礎是一樣的。

第六章也是頗為獨立的部分，許多軌道類書籍對鐵路道岔作專章討論，這是軌道工程學重要的部分，本書則放在停車場與維修基地這一章，鐵路站場設計是變化多端而有趣的一門學科，實務經驗非常重要，書中主要是介紹場站線路設計的基礎知識。

最末第七章的鐵路立體化建設，是作者「以舒其憤思，垂空文以自見」，乃有感於台灣各城市為了傳統市區鐵路要高架化、還是地下化？眾說紛紜，爭論不休，甚至淪為政治操作的議題，民意也因此而無法聚焦，致公共工程建設停滯，後果則是全民共同承擔。這一章中收集鐵路立體化的評價方法論及各國的施工工法，對各種立體化型式作比較分析，希望能提供國人做合理的思考；然而，行文敘述有時顯露作者個人主觀評論，可能犯了以管窺天的疏失，祈請工程界同好高人前輩們能包涵作者有心求好之下的無心之過。

作者 謹識2015.9.7

第一章　緒論

第一節 軌道簡史
　1.1.1 軌道結構的形成與發展
　1.1.2 世界鐵路系統的發展
　1.1.3 世界鐵路的軌距與接軌方法
第二節 軌道車輛之演進
　1.2.1 用馬拉車的時代
　1.2.2 蒸汽機車時代
　1.2.3 內燃機與柴電機車時代
　1.2.4 電力機車時代
　1.2.5 電聯車
　1.2.6 磁浮列車
第三節 軌道運輸系統簡介
　1.3.1 傳統鐵路
　1.3.2 地鐵系統
　1.3.3 高速鐵路
　1.3.4 城市輕軌系統
　1.3.5 其他軌道系統
第四節 台灣鐵路建設事略
　1.4.1 清朝創辦時期
　1.4.2 日治時期續築
　1.4.3 戰後之復甦與發展
　1.4.4 近代台灣鐵路的重要建設
第五節 鐵道專業技能的範疇
　1.5.1 鐵路定義
　1.5.2 鐵道路線定義
　1.5.3 鐵道工程學的研究範圍
　1.5.4 鐵道專業領域的組織與分工
本章參考文獻

第二章　軌道基本原理

引言
第一節 路線等級與軌道基本設施
第二節 軌道結構
第三節 軌道組成
　2.3.1 鋼軌
　2.3.2 軌枕
　2.3.3 道床與路基
　2.3.4 聯結扣件
　2.3.5 道岔
　2.3.6 鋼軌接頭與軌縫
　2.3.7 長焊鋼軌及伸縮接頭
　2.3.8 其他配件
第四節 軌道上的作用力
　2.4.1 垂直力
　2.4.2 橫向水平力
　2.4.3 縱向力（鋼軌軸向力）
　2.4.4 反作用力
第五節 垂直載重之靜力分析
　2.5.1 連續彈性支承梁理論
　2.5.2 等間隔彈性點支承梁理論
　2.5.3 支撐間隔可變分析
　2.5.4 支承係數可變分析
　2.5.5 有限元素分析
第六節 橫向水平力之靜力分析
　2.6.1 橫向力靜力分析
　2.6.2 橫向力與列車脫軌分析
　2.6.3 列車脫軌形態
第七節 軌道上軸向力之靜力分析
　2.7.1 溫度變化造成之軸向力
　2.7.2 列車啟動與制動所造成之軸向力
　2.7.3 軸向力作用下的軌道變形
本章參考文獻

第三章　路線與線形

引言
第一節 鐵路車輛行走機制
　3.1.1 輪對
　3.1.2 輪軌接觸狀態
　3.1.3 車輪踏面與軌頭截面的相互關係
　3.1.4 輪軌硬度的相互匹配
　3.1.5 轉向架
　3.1.6 軸距
第二節 軌距
第三節 車輛界限與建築界限
第四節 軌道幾何形位
　3.4.1 水平
　3.4.2 高低
　3.4.3 方向
　3.4.4 軌道不整
　3.4.5 軌底坡度
第五節 曲線超高
　3.5.1 外軌超高度計算
　3.5.2 最大超高度之限制
　3.5.3 超高不足量
　3.5.4 考慮旅客舒適度的超高佈設
　3.5.5 曲線上的速限原理
　3.5.6 台鐵的曲線限速
第六節 曲線上的軌距加寬
　3.6.1 轉向架通過曲線狀況
　3.6.2 曲線軌距加寬的計算
　3.6.3 曲線上的最大容許軌距
　3.6.4 軌距加寬的標準與遞減方式
第七節 路線平縱面線形
　3.7.1 緩和曲線（介曲線）
　3.7.2 豎曲線與縱坡
　3.7.3 路線不良條件之湊合
第八節 路線上結構物
　3.8.1 橋樑
　3.8.2 隧道
　3.8.3 道床與路基
　3.8.4 電務設施
本章參考文獻

第四章　道床與路基

第一節 定義
第二節 道床
　4.2.1 傳統道碴道床
　4.2.2 無碴道床
第三節 道床係數與道床阻力
　4.3.1 道床係數
　4.3.2 道床橫向阻力與測定方法
　4.3.3 道床縱向阻力
　4.3.4 增加道床阻力的方法
　4.3.5 長焊鋼軌區間道床阻力計算
第四節 路基
　4.4.1 路基型態
　4.4.2 路基斷面與寬度
　4.4.3 路基強度
　4.4.4 無碴道床之土石路基
第五節 道床壓力與路基壓力
第六節 軌道強度計算
　4.6.1 鋼軌強度計算
　4.6.2 軌枕強度計算
　4.6.3 道床與路基強度計算
第七節 噴泥及改善對策
　4.7.1 噴泥及其發生原因
　4.7.2 各種噴泥對策工法
參考文獻

第五章　軌道養護與管理

引言
第一節 軌道鋪設
　5.1.1 鋪軌前的準備工作
　5.1.2 軌框組裝
　5.1.3 軌框運輸
　5.1.4 軌框鋪設
　5.1.5 備碴與鋪碴
　5.1.6上碴整道基本作業
第二節 軌道路線養護維修
　5.2.1 路線常見損壞型式及其影響因素
　5.2.2 軌道路線養護維修工作內容
　5.2.3 經常養護與軌道結構強化
　5.2.4 軌道路線養護規範
第三節 養護組織與人力
　5.3.1 軌道養護人力與配置
　5.3.2 軌道養護組織
第四節 軌道管理
　5.4.1 路線防爬
　5.4.2 曲線加強
　5.4.3 挫屈防止
　5.4.4 鋼軌斷裂及其處理
　5.4.5 路線軌道檢查
第五節 主要的軌道養護作業
　5.5.1 標準作業程序
　5.5.2 長焊鋼軌區間
　5.5.3 鋼軌更換作業（UIC60）
　5.5.4 道岔抽換
第六節 養路設備與施工機械
　5.6.1 鋪軌及架線機械
　5.6.2 軌道路線機械
　5.6.3 軌道檢查車
　5.6.4 橋隧檢查車
第七節 軌道養護機械聯合作業
參考文獻

第六章　停車場與維修基地

引言
第一節 停車場站分類
第二節 場站線路
　6.2.1 停車場站內線路名稱
　6.2.2 路線連接：道岔
6.2.2.1 道岔種類
6.2.2.2 道岔線形相關之計算
6.2.2.3 布置道岔之限制條件
6.2.2.4 列車過岔速度
　6.2.3 線路連接：警衝標與號誌機
　6.2.4 線路連接：渡線
　6.2.5 道岔群
　6.2.6 有效長度
　6.2.7 路線容量
第三節 客運車站
　6.3.1 站房
　6.3.2 旅客月台
6.3.2.1 月台型式
6.3.2.2 月台尺寸
6.3.2.3 月台雨棚及其他附屬設施
　6.3.3 旅客通路(天橋及地下道)
　6.3.4 兼辦貨運之客車站
第四節 貨運站場
　6.4.1 貨物站的設備
　6.4.2 貨物站規模計算
6.4.2.1 推算辦理的貨物量
6.4.2.2 貨物站規模計算
6.4.2.3 路線設備
6.4.2.4 拖上線
6.4.2.5 摘掛、聯結線、特殊轉送線
6.4.2.6 貨車停留線
　6.4.3 貨物站的基本配線
　6.4.4 駝峰調車場
第五節 車輛基地
　6.5.1 車輛基地類型
　6.5.2 機車維修基地
　6.5.3 客車維修基地
　6.5.4 貨車維修基地
　6.5.5 台鐵富岡基地
第六節 高速鐵路停車場站
　6.6.1 高鐵站的分布與站間距離
　6.6.2 高速鐵路站場線路配置
　6.6.3 高鐵與傳統鐵路共構車站
　6.6.4 三鐵共構車站
參考文獻

第七章　鐵路立體化建設

引言
第一節 鐵路平交道立體化
　7.1.1 鐵公路平交道問題
　7.1.2 平交道問題的研究
　7.1.3 公路地下或高架化的解決策略及其瓶頸
　7.1.4 鐵路地下化的解決策略
　7.1.5 鐵路高架化的解決策略
第二節 市區全段鐵路立體化
　7.2.1 鐵路立體化的影響因素
　7.2.2 鐵路地下化的解決策略
7.2.2.1 最初的台北市區鐵路地下化經驗
7.2.2.2 台北市區鐵路地下化的持續建設
7.2.2.3 高雄市區鐵路地下化
7.2.2.4 台灣各城市的鐵路地下化風
　7.2.3 世界城市鐵道運輸系統高架化的趨勢
7.2.3.1 世界各大城市地鐵概況
7.2.3.2 傳統鐵路市區路段立體化趨勢
7.2.3.3 鐵路高架化的新主張
7.2.3.4 鐵路高架陸橋及隧道經費分析
　7.2.4 鐵路高架化的解決方案
7.2.4.1 宜蘭市區鐵路高架化
7.2.4.2 台中都會市區鐵路高架化經驗
7.2.4.3 員林市區鐵路高架化
　7.2.5 綜合性的立體化方案
7.2.5.1 台北都會市區鐵路地下走向高架
7.2.5.2 高雄都會市區鐵路地下化延伸至鳳山
7.2.5.3 屏東潮州間鐵路立體化
7.2.5.4 鐵路立體化擴及全台
　7.2.6 全面高架的高鐵軌道
第三節 桃園都會區鐵路立體化
　7.3.1 桃園都會區的鐵路立體化課題
　7.3.2 高架與地下的抉擇
　7.3.3 高架方案的規劃設計