113 年 國立成功大學交通管理科學系碩士班丙組《運輸工程》

本題主要考驗考生對運輸工程領域中四個基本名詞的理解與定義。

(一) 墊浮系統 (Suspension System)：
墊浮系統是車輛（如汽車、火車）懸吊系統的總稱，其主要功能是連接車輪與車身，並透過彈簧與避震器來吸收路面不平所造成的衝擊與震動，以提高乘坐舒適性、操控穩定性，並減少對車輛結構的損耗。它能將來自路面的大部分衝擊力隔絕，讓乘客和貨物能處於相對平穩的環境。

【答案】墊浮系統是指車輛用來吸收路面衝擊與震動的懸吊機構，包含彈簧和避震器，旨在提高乘坐舒適性與操控穩定性。

(二) 鋼筋混凝土軌枕 (Steel Concrete Sleeper)：
鋼筋混凝土軌枕是鐵路軌道中的一種組件，用於支撐鋼軌並將列車的垂直與水平載荷傳遞至道碴（碎石層）。相較於傳統的木枕，鋼筋混凝土軌枕具有強度高、耐久性好、不易腐蝕、尺寸穩定等優點，能有效延長軌道的使用壽命，並減少維護成本。其內部由鋼筋增強的混凝土製成，外形通常為梯形或矩形。

【答案】鋼筋混凝土軌枕是鐵路軌道中用於支撐鋼軌並傳遞載荷至道碴的組件，以鋼筋混凝土製成，具有高強度與耐久性。

核心觀念

長程運輸需求預測，是以未來人口、經濟活動、土地使用與運輸服務條件為輸入，推估各地區間的旅次量、運具選擇及路網交通量。需求不是單由人口決定，而是由旅次發生者、活動目的地、運輸成本與服務水準共同形成。

規劃時可先整理各交通分區 $i,j$ 的旅運需求函數：

$$T_{ij}=f(P_i,E_i,L_i,Y_i,C_{ij},A_{ij},S_{ij})$$

其中，$T_{ij}$ 為由分區 $i$ 至分區 $j$ 的旅次量；$P_i$ 為人口及家戶特性；$E_i$ 為就業及經濟活動；$L_i$ 為土地使用；$Y_i$ 為所得；$C_{ij}$ 為運輸成本；$A_{ij}$ 為可及性；$S_{ij}$ 為運輸服務水準。實務上須先預測這些解釋變數，再代入需求模式推估未來需求。

影響旅運需求的因素及預測模式

因素	對旅運需求的影響	常用預測方式
人口與家戶特性	人口規模、年齡結構、家庭人數及家戶數影響旅次產生量與旅次目的	人口推估可用人口成長趨勢法、人口統計推估法或世代組成法；家戶數可依人口與平均家戶人數推估
就業、所得與經濟活動	就業人口、所得及產業分布影響通勤、商務與消費旅次	時間序列趨勢外推、經濟計量迴歸，或以人口、所得、就業等變數建立聯立預測模式
土地使用與活動分布	住宅、商業、工業及公共設施的區位與規模影響旅次起訖分布	依都市計畫、土地使用計畫及開發情境推估；亦可用土地使用與人口、就業關係模式推估
汽車持有與家戶運具條件	汽車可得性改變家戶旅次量與運具選擇	依所得、家庭特性及都市型態，使用迴歸、交叉分類或汽車持有率模式預測
運輸成本與服務水準	旅行時間、票價、燃料及停車成本、班距、轉乘便利性會影響運具選擇與旅次分布	依路網建設、營運計畫及成本情境計算未來旅行時間與費用；可用廣義運輸成本表示
可及性與路網條件	到達就業、教育及服務機會的便利程度影響旅次目的地與出行量	依各方案路網及運輸服務計算可及性指標，例如各目的地機會數加權後的阻抗函數

廣義運輸成本可表示為：

$$GC_{ijm}=VOT\cdot t_{ijm}+c_{ijm}$$

其中，$GC_{ijm}$ 為運具 $m$ 從 $i$ 至 $j$ 的廣義成本，$t_{ijm}$ 為旅行時間，$VOT$ 為時間價值，$c_{ijm}$ 為票價、燃料、停車等貨幣成本。

核心觀念

公路縱斷線型是道路沿路線中心線方向的高程變化形狀，由各直線坡段與連接相鄰坡段的豎曲線組成。縱坡以百分比表示：

$$G=\frac{\Delta H}{\Delta X}\times 100\%$$

其中 $\Delta H$ 是高程變化，$\Delta X$ 是水平距離。縱坡向上為正、向下為負。相鄰坡段坡度不同時，通常以拋物線豎曲線連接；坡度由正變負者為凸形豎曲線，由負變正者為凹形豎曲線。

縱斷線型設計要讓駕駛人有足夠視距，並兼顧行車舒適、安全、排水、車輛爬坡性能，以及工程成本。台灣新建公路設計可依交通部《公路路線設計規範》選用設計標準，並配合地形、氣候及公路等級調整。［交通部《公路路線設計規範》](https://www.motc.gov.tw/ch/app/divpubreg_list/view?id=740&module=divpubreg&serno=447)

縱斷面示意圖

高程
 ↑
 |        凸形豎曲線（坡度由正轉負）
 |      ／￣￣￣＼
 |     ／           ＼
 |____／               ＼________
 |                         ＼
 |                          ＼____／
 |                              凹形豎曲線（坡度由負轉正）
 +------------------------------------------------→ 樁號／水平距離
       上坡 G₁       PVI       下坡 G₂
                PVC         PVT

PVC 為豎曲線起點，PVI 為兩坡段延長線交點，PVT 為豎曲線終點。實際設計圖應標示樁號、高程、縱坡與豎曲線長度。

豎曲線公式與設計參數

若豎曲線長度為 $L$，以 PVC 為起點，沿水平距離前進 $x$，設起、終坡度分別為 $G_1$、$G_2$（以小數表示），則拋物線豎曲線的高程變化量為：

$$y=G_1x+\frac{G_2-G_1}{2L}x^2$$

曲線上任一點的縱坡為：

$$G(x)=G_1+\frac{G_2-G_1}{L}x$$

若坡度以百分比表示，令 $A=|G_2-G_1|$，則常用豎曲線參數 $K$ 為：

$$K=\frac{L}{A}$$

因此：

$$L=KA$$

$K$ 表示坡度每變化百分之一所需的豎曲線長度。$K$ 越大，豎曲線越平緩，通常可提供較佳視距與舒適性；但曲線過長也會增加土方及用地需求。

設計豎曲線時，主要檢核下列參數：

1. 設計速率與停車視距：車速越高，所需停車視距通常越長，豎曲線也須相應加長。
2. 坡度代數差：$A$ 越大，連接兩坡段所需的曲線長度越大。
3. 最大縱坡與坡長：坡度過大或連續上坡過長，會使車輛速度下降，尤其影響重車。
4. 視距控制：凸形曲線須避免路面隆起遮蔽前方；凹形曲線須檢核夜間頭燈照明範圍。
5. 排水與舒適性：凹形曲線低點須注意積水；縱坡變化也不宜使車輛產生過大的垂直加速度。

核心觀念

跑道是供航空器起飛與降落的長方形區域；滑行道則連接跑道、停機坪等區域，供航空器在地面移動。題目要掌握各部分在平面上的位置，以及它們分別負責起降、導引、連接或安全防護的功能。

平面配置示意圖

平面上各部分的相對位置（以單一跑道為例）：

• 跑道鋪面：中央的長方形，兩端畫門檻，中間畫中心線；兩側是跑道肩。
• 停止道（stopway）：接在起飛方向的跑道端外、與跑道同寬的整備區。
• 延伸淨空道（clearway）：從跑道端往外延伸、保持淨空的區域，可涵蓋停止道上方。
• 跑道帶（runway strip）：包住跑道鋪面（有停止道時也包含停止道），並向兩端外延一段（常見 60 m）的整平安全帶。
• 跑道端安全區（RESA）：接在跑道帶端部之外，對稱於跑道中心線延長線。
• 滑行道系統：平行滑行道與跑道平行，以連接滑行道（含以銳角斜接跑道的快速脫離滑行道）相連，接近跑道處設等待位置（holding position）；另一側連到停機坪。

各區域的實際長度、寬度及配置依機場設計而定；停止道與延伸淨空道也不一定每條跑道都有。

跑道各部分及功能

1. 跑道鋪面（Runway pavement）
   航空器實際起飛、降落與滑跑的主要表面。跑道中心線、邊線、門檻及接地區標誌等，協助飛行員辨識跑道位置、方向與可用範圍。

2. 門檻（Threshold）與跑道端
   門檻標示可用於降落的跑道起點。門檻前若有未供降落接地使用的區段，則降落可用距離自門檻起算；跑道端則是跑道鋪面的終點。

3. 跑道肩（Runway shoulder）
   位於跑道鋪面兩側，提供鋪面與鄰接地面的過渡，並減少噴射氣流、碎石或排水對跑道邊緣造成的影響。跑道肩不等同於供航空器正常起降使用的跑道鋪面。

4. 停止道（Stopway）
   設於跑道端外、經整備且可承受航空器荷載的區域，供起飛中止時協助航空器減速停止。它可計入加速停止距離，但不是一般降落跑道的一部分。

5. 延伸淨空道（Clearway）
   位於跑道端外、經指定且保持淨空的區域，供航空器起飛後爬升通過。它可計入可用起飛距離，但不是跑道鋪面，也不能作為航空器地面滑跑或停止的鋪面。

6. 跑道帶（Runway strip）
   包含跑道及停止道（如有）的安全區域，目的在降低航空器偏出跑道造成損害的風險，並保護起降航空器飛越跑道附近區域時的安全。

7. 跑道端安全區（RESA）
   設在跑道帶端部外側，沿跑道延長中心線對稱配置，用以降低航空器降落不足或衝出跑道時的損害風險。國際民航組織對跑道帶與跑道端安全區的定義

滑行道各部分及功能

核心觀念

本題考查港埠如何配合國際海運減碳：一方面降低港區營運與船舶靠港時的排放，另一方面提供能源、設施與調度條件，讓船舶在航行及港口停留期間減少燃料消耗。作答時可分成兩條主軸：

1. 港埠設施規劃：改善港區用能、設備與燃料供應。
2. 進出港船舶管理：減少船舶等待、怠速、繞行及靠港期間的排放。

題目所列的減量目標，是相對於 2008 年的國際航運排放基準。依 IMO 2023 年溫室氣體減量策略，2030 年檢核點為至少減少 20%、努力達成 30%；2040 年為至少減少 70%、努力達成 80%；目標是在 2050 年前後達到淨零排放。IMO 2023 年策略 港埠的減碳措施需同時處理自身排放，並支援船舶降低排放；因此，綠色港口不只是增設設備，也包括整合能源供應、船舶靠港程序及港口物流。

解題方法

依「港埠能直接改變什麼」分類：設施端著重設備與能源，船舶管理端著重船舶進出港、等候及停泊的時間與方式；最後再從成本、技術、安全、協調與公平性，說明推動限制。這樣能逐一對應題目要求的「作法」與「挑戰」。

一、港埠設施規劃作法

1. 設置岸電並提高再生能源供電比例

船舶靠港時使用岸上電力，減少船舶為維持照明、空調、冷藏及輔助設備而持續運轉燃油機組。港埠可同步設置太陽能、儲能與智慧電力管理系統，提高岸電使用的低碳程度，並提升供電穩定性。若岸電仍主要來自高碳電力，整體減碳效益也會受到限制。

2. 建置低碳及零碳燃料補給設施

規劃替代燃料的接收、儲存、輸送與船舶加注設施，例如低碳燃料、生質燃料或零碳燃料，配合未來船舶燃料轉換。IMO 也將替代燃料供應設施列為港口支援船舶減碳的重要方向。IMO 港船介面措施

3. 港區機具與車輛電氣化

將貨櫃起重機、堆高機、曳引車及港區公務車改用電力或低碳能源；同時改善機具操作與維護，減少空轉及能源浪費。港區建築、倉儲與照明也可採用高效率設備，降低日常用電。

4. 以低碳原則規劃港區能源與物流設施

新建或更新碼頭時，預留岸電管線、電力容量、燃料儲槽、安全距離與加注動線，避免日後改建成本過高。港區可整合再生能源、儲能、電網及燃料供應，並改善貨物在碼頭、堆場與陸側運輸間的銜接，減少設備及貨車等待。

二、進出港船舶管理作法

1. 推動準時抵港與即時到港（Just-in-Time arrival）

港口與航商交換預計抵港時間、航速、泊位及裝卸進度資訊，讓船舶依碼頭可用時間調整航速。若船舶提早抵達後仍須在港外等待，港口可透過泊位安排及抵港協調，減少錨泊怠速與等待排放。IMO 將即時到港及改善港口物流規劃列為船港介面減碳措施之一。