6人座
8人座
12人座
運轉速度(m/sec.)
5~6
發車間隔(sec.)
10~12
10~12
10~15
車廂間最小距離(m)
50~72
50~72
60~80
各段單向小時最高容量
(人次/小時)
1800
2400
2880
空中纜車系統介紹及概要說明
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機械部 工程師 |
孫文山 |
(作者目前就讀中華大學科技管理研究所,指導教授李有錚博士)
摘 要
空中纜車的功能以紓解山區例假日之人潮為主，提供上山遊客另一種交通工具選擇，兼提供當地居民部份通勤交通工具使用，及舒解當地交通狀況。
空中纜車系統型式種類相當多，其中有關高山雪地常用特殊纜車乙、丙種(T. Bar life，Quad lift，Triple lift等開放式座椅型)因不適用於我國，本文主要則針對普通索道之對駛式空中纜車及自動循環式空中纜車加以介紹分析。
空中纜車的功能以紓解地區例假日之人潮為主，提供上山遊客另一種交通工具選擇並舒解當地交通狀況，同時藉此繁榮地方經濟，目標如下：
1.研擬空中纜車路線，規劃適用之空中纜車系統，其能紓解地區尖峰時段往之交通擁擠現象，以提地區交通運輸品質。
2.結合各遊憩據點，銜接既有規劃之交通系統，提供便捷之轉運及新穎的遊憩體驗，並藉由本纜車系統之設立，帶動地區之繁榮。
3.針對選定路線方案，進行初步測量，研究規劃適合地區環境條件之空中纜車系統及相關設施。
4.提出未來纜車興建經費概估及須配合工作事項、經營管理、開發方式、時程等計畫。
纜車運輸系統最大之特性，即在能克服位於崎嶇山區或縱谷地形造成道路無法開闢到達之困擾，同時亦可發揮其快速、便捷之運輸功能，另外纜車設施比較現有之汽、機車而言，不致造成空氣和噪音之污染，路線經過所需要場站、支柱等工程設施用地面積，亦遠較其他大量運輸設施用地所需規模為小，而備受世界各國觀光運輸事業青睞，在國外之國家公園、遊樂區、滑雪渡假區等觀光勝地，已成為旅客觀光遊憩不可或缺的主要交通運輸工具之一。
空中纜車系統型式種類相當多詳圖一，如以其移動方式區分，可分為對駛式(往復式)(TO AND FRO OR JIG-BACK)及循環式兩種，雖然對駛式纜車具有車站設備及車廂懸掛較簡單之優點，但因系統容量隨路線長度增長而變小，無法應付高運輸量之需求且單位運輸成本高，其分析如下:
(1)對駛式空中纜車主要特色為只有兩部車廂，懸吊於一或二條主索上，運行於起、終兩點之間。
(2)車廂連接曳索(山下站)及拖曳索(山上站)形成一來回連續迴路，即其中一車上山，另一車則下山。
(3)車廂乘載人數可由20~150人不等，行駛速度最高可達l0M/SEC。
(4)驅動馬達系統安裝於山上終點站或山下起點站皆可。
(5)承載容量視路線長度、速度及車廂大小而定。
(6)路線只能採一直線運行，無法轉折，橫跨長距離可為2,000M以上，以減少支柱、塔架設施。
自動循環式可分為單線式及複線式，然複線式自單線式推出後，已無架設之案例，故不建議採用。單線自動循環式空中纜車因具有高運輸能量、較低之單位運輸成本、具遊憩功能且目前廣為各國觀光遊憩及滑雪地區採用，其分析如下:
(1)單線自動循環式空中纜車主要由很多部可乘4~12人不等車廂，懸吊於一不斷循環之曳索上。
(2)車廂在進入場站時，經過減速裝置，車廂和曳索分離後進入場站軌道，速度由原來5M/SEC減至0.16M/SEC左右之緩慢速度前進，以利乘客上下車。
(3)乘客上車後，車廂沿場站軌道再次加速並重新和曳索銜接握合，保持固定速度5M/SEC行駛。
(4)路線一般要求皆需成一直線，因地形限制或其他無法克服因素，必要時得折彎15度以內，可用多組支柱或塔架來協助轉折，惟應儘量保持一直線，以避免纜車曳索之應力集中，造成日後運轉耗能及纜索磨損度提高。
(5)若路線有轉向之情形，可藉由設置中繼站達成。
(6)路線之曳索由中間支柱或塔架支撐，支柱間之距離須視高度與傾斜長度而定，最大跨距可達250公尺以上。
(7)承載容量與纜車路線長度無關，依車廂大小(4~12人)而定，最大容量可達2,400~3,000人/小時。
不同型式的空中纜車系統適用於不同之自然地形、運量需求及遊憩型式，以下分別就地形限制、運輸能量、遊憩功能、建設費用及運作安全性等各方面，比較各型式系統之特點:
1.架設地形
(1)對駛式:容許大跨距，可減少中間的支撐塔架，減少破壞自然景觀，若通過峽谷地形時，此種型式為最佳選擇。
(2)循環式:支撐鐵塔之間距不能太大，因此支柱數目較多，對景觀的影響稍大。
2.運輸能量
(1)對駛式:由於對駛式之運作乃以兩部車廂對開，放在一定行駛速度下，其運輸能力會因路線之長度增長而減低，以平均速度10M/SEC計算，考量纜車加減速及旅客停靠站上、下車時間，分別計算100人座、125人座、及150人座三種車廂在不同路線長度下之容量，可以說明對駛式纜車之路線容量，因路線之增長而減少。
(2)循環式:固定循環式與自動循環式之行駛速度分別為1.5~3.5M/SEC、2.0~5.0M/SEC，因固定循環式速度較自動循環式慢，且其法定開車時間間隔較長，運輸量不及自動循環式，故自動循環式已逐漸取代固定循環式。以4人座、6人座、8人座、10人座及12人座之車廂分別計算其運能。
3.遊憩功能
(1)對駛式:對駛式較適合團體旅遊之型式，由於車廂容量大，每一班次之運能高，因此，對於團體之旅客輸運較有效率。
(2)循環式:循環武之車廂每輛容量約4~12人，因此，適合家庭型或小團體之旅客輸運，同時由於車廂較小，私密性較高，較具旅遊情趣。
4.建設費用
(1)對駛式:路線越長，則投資成本較低，但由於運輸能量相對減少，故就單位運輸量而言，其成本反而高，但其維護費用則較低。
(2)循環式:路線越長時，投資成本較高，但由於運能增加，故其單位運輸量而言，其成本降低。尤其是單線自動循環式，若能將管理維護、類型、零件予以標準化，則更能節省建設成本。
5.行駛安全性
(1)對駛式:由於車廂較重，放在氣候不甚惡劣的情況下仍能運行，而在發生意外時，由於有特殊的尾草(Trained car)設備，救人較容易。
(2)循環式:由於鋼索只有一條，放在強風中較不利操作，而一旦發生意外，因太多車廂阻隔，造成救援的不便。
綜合比較各型式纜車運作之優缺點，採單線自動循環式系統較優，而對駛式則因單位運輸量之成本過高，較不適宜。以下就單線自動循環式纜車作一介紹:
纜車系統容量主要與發車間隔及每一車廂載客量有關，發車間隔需考量旅客上下車所需時間，一般法規都有規定，單線自動循環式纜車車廂載客量一般為6、8、12人；不同發車間隔及車廂載客量之系統容量分析如下表：
系統容量分析表
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6人座 |
8人座 |
12人座 |
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運轉速度(m/sec.) |
5~6 |
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發車間隔(sec.) |
10~12 |
10~12 |
10~15 |
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車廂間最小距離(m) |
50~72 |
50~72 |
60~80 |
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各段單向小時最高容量 (人次/小時) |
1800 |
2400 |
2880 |
2.運轉速度
目前單線循環式空中纜車之運轉速度雖最大可達6m/s，但大多數已運轉中案例，仍以5m/s居多。另為應付尖峰及非尖峰旅客數量差異懸殊之特性，在站內之車廂輸送帶速度可為可變速，用以調整發車間隔(如由12秒調整為24秒)，以減少在非尖峰時段能源消耗及設備磨耗，降低營運成本。
車廂數量須滿足系統最大運轉需求，即路線中最大懸吊車廂數及場站內懸吊車廂數之和，車廂數量太多除增加設備採購成本外，亦因須留設車廂儲存空間而增加場站規模，使興建成本增加。
空中纜車路線之路權寬，參酌目前所收集到的外國相關法規。作進一步之探討，詳細分析說明如下：
1.參考法規或標準
(1) CNS 5085 A1025架空索道標準－民國69年1月28日公佈
第4.1(4)條規定架設索道處所之限制；空中纜車不可架設於與住家，多數人集合場或危險品貯藏所、電線、鐵路(除交通量較少處外)道路或河川湖沼(除交通量較少處外)之水平距離4公尺以內區域之上空。但具不得已之理由，而特別架設防止器物落下引起危險之保護設施者不在此限。
本標準適用於交走式及循環式之閉鎖車廂型客用空中纜車，但循環式纜車在該標準中則僅規範為複線式。而依該條文規定所需的路權寬至少應有15~16.021m，詳如圖二。
(2)大陸地區客運架空索道安全規範(GB12 352-90)－1990年6月13日發佈
本標準適用於往復式及循環式空中纜車，對於纜車橫向擺動與障礙物之間的淨空尺寸要求，摘錄如下：
第3.1.3條 客車橫向擺動時與障礙物之間的淨空尺寸應符合下列要求：
◎客車通過無導向裝置的支架時允許擺動35%(吊架和車廂是鉸接時35%僅指車廂部份)，通過有導向裝置時允許擺動20%通過支架，但乘客伸手不能觸及構築物。
◎敝開式客車(包括吊椅)通過無導向裝置時在擺動20%的情況下與構築物之間的距離不得小於0.5m。
◎客車在跨間相對運行時在擺動35%的情況下客車之間的距離，不得小於0.5m。
◎客車在跨間運行時其中一輛客車向內側擺動35%，而另一側的運載索在下垂10%的情況下也以最大工作風力向內側擺動，客車與運載索之間在水平投影面上的距離不得小於0.5m。
◎兩個客車在跨間運行時，在擺動35%的情況與線路上各種障礙物之間的距離不得小於0.5。
其中第C、D項係規範纜車繩索之軌距(line gage)，第E項則與路權寬有關，分析如圖三所示。
◎日本運輸省－索道設施技術基準之第7、8條及日本鋼索交通協會索道設施安全檢討會－索道施設設計標準、管理標準及解說之2.1.3節。
2.結論
綜合以上分析，結論如下：
(1)如依CNS 5085之規定，路權寬為15~16.021m。
(2)如依大陸地區之標準，路權寬為10.910~11.902m。
3.建議
以上經參考本國、大陸及日本等地區法規所作之分析，其中日本法規無具體規定，而我國CNS在早期制定公佈後又無後續修訂，其規定可能與現行之技術有落差，故建議在主管機關認定可不遵循CNS 5085標準之規範下，參考大陸地區標準，制定路權寬為至少11m。
三、單線自動循環式空中纜車設施研究
單線自動循環式空中纜車由路線、支柱、保護設施以及場站所構成，其運輸方式主要藉動力設備將固定懸吊於支線索上的車廂，在場站間傳輸運送，途中則以設立支柱之方式支撐，並以緊索平衡設備加以拉曳平衡，形成自動循環式的迴路。
1.路線
路線主要由場站及支柱間的鋼索拉曳而成，稱為支曳索，鋼索一航由鋼線撚成，且為長線搭接，其直徑則決定於路線的荷重。
2.支柱及受壓索裝置
支柱之功能除支撐外，亦具檢查車廂握索安全的作用，一般為鋼結構或R.C.結構，其荷重須配合路線設計；受壓索裝置設於支柱上，其主要作用在幫助車廂通過支柱並檢查握索是否良好。
3.車廂及握索設備
車廂應採用燃燒性低的質材，其大小須根據設計容量而定，而其型式則可分為對座式、背座式以及站立式，其內部設有無線機、車內照明燈、換氣設備、緊急用照明燈、滅火器、車門自動開關設備、滅火器、手旗等；握索機主要介於車廂與支曳索間，其作用在緊固車廂於支曳索上。
4.動力及控制裝置
動力設備主要由主原動機、備用原動機、主減速機、動力傳達繼子軸以及原動滑輪所組成，為系統動力之來源，並設有備用動力設備；一般而言，控制裝置分為電氣控制(Electrical Stop)、常用控制(Service Stop)以及緊急控制(Emergency Stop)三類，主要用於減速及停車情況。
5.緊索平衡裝置
緊索平衡裝置之作用在於調節支曳索，使其保持一定的張力，其所吸收之調節量包括纜索鬆弛量及熱脹冷縮量等物理變化。緊索平衡方式則包含油壓汽缸式及重錘式兩種。
6.速度調整裝置
速度調整裝置主要控制車廂在場站內加、減速以及在主線上之速度調整，並設有備用速度調整裝置。
附屬設施乃是除主體構造外，基於系統運作之安全需求而必須附設之設施，一般可分為備用動力設備、備用發電設備、保安設備以及安網、防護棚等，分別說明如下：
1.備用動力設備
備用動力設備主要在原動設備異常、停電或備用發電設備異常時，尚能發揮原動機的部份作用，安全輸運旅客至場站。
2.備用發電設備
系統需設有備用發電設備，以供停電時場站照明、路線照明等之所需。
3.保安設備
保安設備主要在檢查及防止各種可能的運作異常情形，大致包括不完全握放索檢出及防止裝置、車廂門異常檢出裝置、支曳索位置異常檢出裝置、支曳緊張力異常檢出裝置、握索裝置彈簧異常檢出裝置、超速檢出裝置、逆轉檢出裝置、軌道切換檢出裝置、主原動機及預備原動機切換檢出裝置、超負荷檢出裝置、脫索檢出裝置以及救助裝置等。
4.安全網及防護棚
車廂下端距地面過高或過低以及路線通過道路上空等情況應設置安全網或防護網，以防止異物掉落並確保行駛安全。
空中纜車站為空中纜車營運、管理、維修上必須之設施，其設置主要須使乘客能安全上、下車，並配置有關之機械動力設備、車廂修護場、物料庫、運輸監控設備及配合乘客活動必須之空間設施，如候車室、餐廳、賣店、盥洗室等，此外設置廣場、停車場供人群聚集及車輛停放，另外尚須考慮遊園巴士或市公車、公園專車之轉運站，乘坐計程車站牌及其他綠化空間等等。
空中纜車場站一般之建築物基層規模均在25M×40M以上，樓層高度每層約4~6M，為二~三層樓不等。
目前本國對於空中纜車設施雖尚未制定有關之管理、技術規範等法規，惟以空中纜車站之使用性質係屬供公眾使用建築物，其各項設備除以上說明必要之設施外，自應依建築技術規則有關規定辦理。
有關纜車系統金屬腐蝕之防治，可從下列幾方面考量：
1.使用耐蝕性剛材。
2.於金屬表面形成一保護層。
保護金屬之表面為最古老的控制腐蝕的方法，其方法有下列兩種：
(1)表面塗漆
表面塗漆可使金屬與腐蝕電解譯隔間。是最經濟又最簡單容易施工的方法。
(2)金屬鍍層
在結構用鋼表面鍍上一金屬保護層，以熱浸鍍鋅較常見，應用亦較廣。鋼鐵材料經熱浸鍍鋅後可產生一長期抗磨耗性的鋅、鐵合金皮磨組織，緊密的完全保護基鐵的任何部位。
3.增加金屬材質厚度
山區碳鋼之腐蝕損失厚度約為0.8~1.0mmpy，因此在設計使用年限內，考慮其損失厚度，於建造初期便增加鋼材厚度，此亦為方法之一。
4.纜車系統防蝕處理
(1)支柱方面
* 熱鍍鋅或熱浸鍍5%鋁－鋅
* 使用耐候性鋼材
* 再加塗裝
(2)安裝於支柱的各項裝置(如受壓索裝置，檢查台等)應予鍍鋅或熱浸鍍5%鋁－鋅。
(3)纜索鍍鋅或熱浸鍍5%鋁、鋅，並定期塗刷油脂。
(4)纜車停置處之鐵骨構造物。
* 鍍鋅或熱浸鍍5%鋁－鋅
* 塗裝
於強亞硫酸氣體地帶，須多方考慮縝密，使用耐蝕性高，可重塗裝之塗料等做過預先處理之材料，以期藉由持續的再塗裝的維護來提升最佳效果。
5.電氣品
電氣品方面，主要為繼電器(Relay)等，其接點處由於會有腐蝕發生之虞，因此電氣機器、控制盤等須設置於備有完善的空調設備之電氣室內，且須注意避免外部濕氣進入。
1.施工階段
(1)正確的施工方法
(2)材料品質的控制
2.管理維護階段
應包含維護管理保護檢查及改良替換等工作，其涵蓋之體系如圖四。
(1)以挖土機挖掘支柱基礎。
(2)若因地形限制，導致無法接近基地，則須新闢臨時性的施工便道，並在支柱裝設完成後恢復原地形。
(3)若新闢施工便道有困難，則可以架設載貨用纜車系統運送物料與設備。
纜索之架設，主要是以聯結車運載纜索捲軸，將其放置於山下站，並將綱纜拉上山下站，再繞下山下站，其方式如圖五。
有關纜車場站基地及建築規劃、初步設計，針對以下數點原則做為未來規劃、初步設計主導方向:
1.場站基地選擇
以地形坡度平緩為原則，若位於坡度較明顯地區，則必須考慮整地及水土保持計畫。
2.地形地勢之利用
順應地勢設計建築物，減少土方開挖，盡量維持原有地形地貌。
3.安全之考慮
場站基地地質，必須經過地質調查與鑽探予以確認;材料與結構須經安全計算，同時對於硫磺氣造成腐蝕之影響，應考量將影響程度降低。
4.原有植栽之保存維護
良好的植栽除了有景觀美化的功能，更具有水土保的效果，對於基地上原有植栽，儘可能予以保存維護使開發與保育並重。
5.基地最大效益利用
在環境保護與景觀維護的前顧下，將基地作最大效益之利用。
6.動線處理
採人車分道方式，維護遊客進出基地之安全，設置完善之步道系統，並考慮以天橋或地下道等立體交叉方式，以減少道路穿越至最低，解決人與車輛動線間之干擾。
7.遊憩空間之提供
除場站本身所需之腹地外，同時應提供多樣化之休憩空間及便利之服務，以吸引更多之遊客。
8.與周圍環境協調
場站除依有關建築法規規劃設計外，對於建築物之屋頂，立面造型，採用材料、色彩、質感均應配合附近環境建築特色，以塑造獨特之建築景觀與優美環境。
9.殘障使用設施
場站應考慮殘障者使用之坡道、樓梯、昇降機及相關殘障設施，以方便殘障者進出及使用。
四、結論
纜車之型式如以其移動方式區分，可分為對駛式(往復式)(TO AND FRO OR JIG-BACK)及循環式兩種，雖然對駛式纜車具有車站設備及車廂懸掛較簡單之優點，但因系統容量隨路線長度增長而變小，無法應付高運輸量之需求且單位運輸成本高，故不建議使用。
自動循環式可分為單線式及複線式，然複線式自單線式推出後，已無架設之案例，故不建議採用。單線自動循環式空中纜車因具有高運輸能量、較低之單位運輸成本、具遊憩功能且目前廣為各國觀光遊憩及滑雪地區採用，故仍建議採用單線自動循環式。
中央營建技術顧問研究社「陽明山國家公園－北投線空中纜車規劃及初步設計」。
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