◎ 郭振銘
鋼軌是熱脹冷縮量顯著的材料,而軌道上密密麻麻的扣件、軌枕、道碴,讓鋼軌在烈日之下無法伸長,蓄積成未爆的巨大壓力。若拿一支粗鐵絲從兩端施壓,鐵絲發生側彎的現象就是專業術語所說的「挫屈」。六月四日在花東鐵路發生的脫軌事故,極可能就是炎熱高溫導致軌道結構發生挫屈變形,列車因而出軌。
一般而言,鋼軌如果承受溫度升高三十五度而不能伸長,就有挫屈的風險。請特別注意,挫屈發生的關鍵並不是軌溫,而是溫差。因此要預知軌道意外,應該掌握鋼軌被鎖定在軌道上的溫度(尚未熱脹 冷縮不受力),或是鋼軌實際承受的壓力。然而,這兩項數據的量測,雖不是高難度,卻有一定的專業與門檻,需要產業界與學術界協助。
至於前幾天報導的「四十五度伸縮接軌」為何沒有發揮防止鋼軌彎曲變形的效果?事實上,長焊鋼軌兩端的伸縮接頭,功能在於解決鋼軌末端大約一百公尺範圍數公分的伸縮量,對於長軌中間完全無法伸縮而積壓的巨大壓力,並沒有舒緩或預防挫屈的功能。這次的事故就是最佳的證明。
大家關心的是,這樣的事故能夠預防嗎?工程面的手段包括兩個層面。第一,強化軌道結構,類似加粗鐵絲,就比較不容易彎曲變形。第二,每到高溫或低溫的季節初期,就把鋼軌扣件全部鬆開重新鎖定,類似定期將電腦重新開機,把積存的問題釋放掉,重新整裝應付極端溫度。
智慧化、大數據的二十一世紀軌道系統,應該善用科技,建置軌道溫度與應力的監測網。一方面掌握軌道挫屈或斷軌的風險,另一方面也可以從全面全時間測得的大量數據中,解析出以往不曾察覺的現象與特性。我們衷心地、天真地期待,透過這次事故能讓更多人了解、關心軌道工程,重視軌道研究與技術,化損失與不便,成為提升與進步的契機!
(作者現任國立成功大學土木工程系教授 )
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