力拚20年追上日韩铁道技术！高科大要让高铁在台湾土地上奔驰 https://www.gvm.com.tw/article/72759 文 / 谢明彧 摄影 / 苏义杰 台湾是全球科技制造中心，但轨道技术迟迟发展不起来，高科大铁道技术中心和台湾高铁 携手研发，力拚追赶日韩，矢志成为高铁技术输出国。 「日本新干线，在台湾土地上奔驰！」这是台湾公共电视与日本NHK首度联手制作的电视 影集《路～台湾Express～》预告片一开场，萤幕上出现的几个大字。 这出三集迷你影集，改编自日本知名作家、「芥川赏」得主吉田修一的小说《路》，5月 16日首播，描绘台湾高铁建设跨越三个世代的筚路蓝缕。 在很多人印象中，1999年起正式启动兴建的台湾高铁，是移植自日本新干线体系；但更多 人不知道的是，台湾团队联合学界，已经把高速铁路技术，一步一步脱胎换骨变成「台湾 血统」，让这条「路」可以更顺遂地在台湾这片大地上奔驰！ 让高铁轨道技术开出第一朵本土小花的，正是高科大铁道技术中心主任张简嘉壬。 过去，台湾高铁公司曾因日方停产，即使旧款列车使用寿命还有约25年，为了後续维修、 更新与增班需求，仍须采购新款列车，光是采购预算就高达千亿元。 为了突破限制，高铁在2012年与高雄第一科技大学（现高雄科技大学）签定合作备忘录， 寻找轨道本土化的可能；2015年双方合设「铁道设备实验室」，投入上千万研发经费。 2013年至今，高科大铁道技术中心协助包括高铁、台铁、捷运系统等零组件，取得国内专 利超过30件。目前，已有至少21项成果技术正式转移至台湾高铁，导入轨道系统并国产化 ，帮高铁每年省下至少千万元。 在高铁燕巢总机厂旁，设置的「国家轨道技术研究暨验证中心」，更连结高铁和高捷总机 厂，形成铁道产业技术新聚落。 市场小、一次性采购，让台湾轨道技术难以本土化 台湾是全球科技制造中心，轨道技术为什麽在台湾发展不起来？ 「关键在於，轨道不是单一电子、电机或机械专业，而是庞大的跨领域机电整合，」张简 嘉壬分析，系统必须为轨道公司（高铁、台铁或捷运公司）量身订做，研发成本高昂，但 采购只有一家、甚至仅此一次，导致小厂做不起来，大厂又觉得不划算，「最後不是招标 一直流标，就是有企业勇敢接下，不出几年就倒闭。」 但外国原厂货不见得就好。台湾高铁轨道技术主要来自日本和欧洲，天候、地理条件都和 台湾差异极大，造成国外系统来台很容易阵亡。 例如高铁曾向义大利采购铁轨喷油系统，由於欧洲冬天寒冷，机组内部由防冻泡棉包裹， 但在台湾，泡棉反而让机器内部积水又蓄热，一年就坏光光，千万元泡汤了。 外国货不好用、本土商又不想做，高铁於是找上几所顶尖科大，寻求产学合作，想办法为 困局找出新路。 但，时任高科大电子工程系教授的张简嘉壬接下的第一个案子，却是非常外围的「电缆防 窃系统」。 从无开始，五年摸清楚台湾轨道的环境变因 为了防止窃贼偷剪电缆，高铁原本采用无线通报方式，但要确保侦测，必须每隔一定间距 ，就设一个侦测点，光是布线施工，就是庞大工程。因此高铁提出需求：是否可以使用现 有电缆，做一套侦测系统？ 以电子学理来说，这件事一点都不难。运用电力线载波的机制，在电缆上传递数位讯号， 如此一来，不用再架设其他电线，就能进行监控。 高科大针对需求，做出晶片与编码器，再做一个铁壳外包，完成了第一代电缆防窃系统装 置，没想到，上架半年就因系统乱报，全部被下架。 张简嘉壬拿到退回的产品一看，才发现高铁沿线的环境恶劣程度，远远超乎想像，该装置 在许多路段不止浸水，还会遭受硫化物燻扰，电路板满布硫磺、严重腐蚀。 於是张简嘉壬带着学生着手改良，重新设计外包装，做到防水密闭。但上架半年後，再次 被下架。 这次的原因是防窃系统发出的电波，会泄漏到一般的频率上，电力场严重干扰，导致虚假 警报。 这时，已是结案一年之後的事了。 高铁人员告知张简嘉壬，那仅是试验，无须再做，但张简嘉壬一口回绝：「这是信用问题 ，我一定要帮你做到好。」 张简嘉壬不收费用，再花两年重新设计，第三代的设备改采电流式载波，而不是电压式载 波。透过电流的上升与下降，做出频率上的编码，不只稳定，而且不需要中继，大幅压低 成本。 如今，高铁在沿线有风险的区域，总共安装了一百多套高科大所开发的电缆防窃系统。 屡败屡战，五年时间发现原厂不说的秘密 「从2012年接触，到最终没问题的版本，足足花了五年，」张简嘉壬回忆说，这些挫败却 为高科大铁道技术研发中心打下最重要的基础。 在这过程中，张简嘉壬发现台湾发展本土轨道系统的两大关键点：严谨度与在地性。 首先，当任何一个警报发出时，高铁内部都需要层层通报，甚至直达最高长官，来判断是 否有安全疑虑、甚至是否要停驶。当每一次警报都攸关重大，严谨度必须做到最高等级。 第二是沿线环境对电子产品的恶劣程度，远超过实验室想像。 「台湾需要去定义自己的环境标准和轨道认证，因为环境差异极大，」张简嘉壬举例，以 前看到日本原厂的电路板，不明白为何比欧洲产品更光滑油亮，後来才明白，因为日本气 候较潮湿，需要进行二层处理来特别防护，「这也让我们窥见了原厂没说的设计秘密」。 「轨道系统不能当作一般的电子电机设备来思考，里面隐藏了太多非常态的变数，」张简 嘉壬强调，不亲自摸过，永远都不会知道，但没有这些数据，台湾厂商就永远做不出能用 的商品。「学校有时间和能力去挖掘这些隐藏的秘密，之後进行技转，正是发展轨道技术 本土化最重要的基础」。 挑关键问题、找本土化解答，技转厂商开发商品 技术乍看不难，却让高科大花五年才摸透的电缆防窃系统，是高铁当初和台湾四所顶尖科 大合作案中，唯一的成功案例。 这也让高铁2015年决定与高科大合作设立「铁道技术中心」，扩大投入轨道技术研发，目 前有超过10个合作案进行中。 「没有原始码、电路图，所有关键资料和技术都在外国原厂手上，是轨道技术本土化最大 的痛点，」张简嘉壬强调，高科大透过逆向工程，分析原厂产品，回推适合台湾的参数， 正从周边小项目，一步一步突破瓶颈。 「或许外人看我们做的，似乎只是小样，但其实都是未来的关键，」张简嘉壬强调，轨道 技术看似困难，但要追赶也可以很快。 韩国全力投入高铁研发，也不过20年光景，如今已可以自己制造列车、对外出口，张简嘉 壬说，「台湾有强劲的科技制造能力，我的梦想是让台湾也成为高铁技术输出国！」 --

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