109年度「合適輪緣槽間距研究計畫」

• 委託單位：阿里山林業鐵路及文化資產管理處
• 研究主持人： 郭治平
• 研究人員：劉邦諒、劉美君、吳晉維
• 摘要：

       阿里山林業鐵路為臺灣仍在營運的高山林業鐵路系統，亦是臺灣第一個國家級重要文化景觀，其各路線主要位於嘉義市與嘉義縣境內，但祝山線部分區段則位於南投縣信義鄉。該鐵路乃是日治時代為了將阿里山林場產出之林木向外輸送而建設；林場砍伐業務結束後，客運與觀光成為該鐵路的主要功能。整個系統主要有一條起點自嘉義市嘉義車站、終點在嘉義縣阿里山鄉阿里山車站的主線，以及眾多遍布阿里山山區的林場線所構成。今日開放客運的部分，包括主線及其部分區間的「神木線」、「沼平線」、一條為觀日而修築的「祝山線」。阿里山林鐵尚有幾條「林場線」是以眠月及東埔兩線為主幹分歧出的幾條支線，不過幾乎已經停用廢棄。

       阿里山林業鐵路近年為提升安全性與運量，積極逐步地更新軌道組件，其中包含道岔。道岔(Turnout)是鐵路機車車輛從一軌道轉入另一軌道的線路間連接與交叉設備總稱。軌道線路連接有各種類型的單式道岔和複式道岔；交叉有垂直交叉和菱形交叉；連接與交叉的組合又有交分道岔和交叉渡線等。最常見的是單式道岔和複式道岔，它是允許軌道在同時交叉將一個軌道分為兩個和三個軌道的設備。道岔構造包含轉轍器與交叉部分。轉轍器包括基本軌(Stock rail)、尖軌(switch blades)和轉轍機械是主要控制列車在道岔上行駛方向的活動部件。通常由人工或電信號控制。交叉部分包括岔心和兩側的護軌，其中交叉部分包括固定或可動岔心(Crossing nose或frog)、翼軌(Wing rail)及護軌(Check rail)。設置於定位與反位交叉處的設備，使車輛行於一軌，輪緣可以通過另外一軌，由於道岔岔心處留有「有害空間」，危害行車安全，故在與岔心對應的外側軌道需要安裝護軌以保證列車行駛方向。連接部分主要由四根軌條構成，材質及形狀皆與一般軌條相同。包括內、外直連接軌( Straight Closure Rail)、內、外曲連接軌 ( Curved Closure Rail)。道岔系統示意圖如圖1-1所示，包含軌尖區與岔心區；其中岔心區示意圖如圖1-2所示，包含翼軌、岔心兩個重要構件。其中翼軌最短間距定義為喉寬，因類似吞嚥食物(車輪)時通過咽喉(翼軌間)最窄處而名，其寬度為決定車輪是否順利踏上岔心(否則造成道岔失效，如圖1-4所示)與可能造成之摩擦與後續損耗，為本案之研究背景，而透過基本學理計算與確認現地實驗觀察統計法之可行性，做為日後後續實驗之參考為本案之動機與目的。