力拚20年追上日韓鐵道技術！高科大要讓 - 工程師

力拚20年追上日韓鐵道技術！高科大要讓高鐵在台灣土地上奔馳

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文 / 謝明彧 攝影 / 蘇義傑

台灣是全球科技製造中心，但軌道技術遲遲發展不起來，高科大鐵道技術中心和台灣高鐵
攜手研發，力拚追趕日韓，矢志成為高鐵技術輸出國。

「日本新幹線，在台灣土地上奔馳！」這是台灣公共電視與日本NHK首度聯手製作的電視
影集《路～台灣Express～》預告片一開場，螢幕上出現的幾個大字。

這齣三集迷你影集，改編自日本知名作家、「芥川賞」得主吉田修一的小說《路》，5月
16日首播，描繪台灣高鐵建設跨越三個世代的篳路藍縷。

在很多人印象中，1999年起正式啟動興建的台灣高鐵，是移植自日本新幹線體系；但更多
人不知道的是，台灣團隊聯合學界，已經把高速鐵路技術，一步一步脫胎換骨變成「台灣
血統」，讓這條「路」可以更順遂地在台灣這片大地上奔馳！

讓高鐵軌道技術開出第一朵本土小花的，正是高科大鐵道技術中心主任張簡嘉壬。

過去，台灣高鐵公司曾因日方停產，即使舊款列車使用壽命還有約25年，為了後續維修、
更新與增班需求，仍須採購新款列車，光是採購預算就高達千億元。

為了突破限制，高鐵在2012年與高雄第一科技大學（現高雄科技大學）簽定合作備忘錄，
尋找軌道本土化的可能；2015年雙方合設「鐵道設備實驗室」，投入上千萬研發經費。

2013年至今，高科大鐵道技術中心協助包括高鐵、台鐵、捷運系統等零組件，取得國內專
利超過30件。目前，已有至少21項成果技術正式轉移至台灣高鐵，導入軌道系統並國產化
，幫高鐵每年省下至少千萬元。

在高鐵燕巢總機廠旁，設置的「國家軌道技術研究暨驗證中心」，更連結高鐵和高捷總機
廠，形成鐵道產業技術新聚落。
市場小、一次性採購，讓台灣軌道技術難以本土化

台灣是全球科技製造中心，軌道技術為什麼在台灣發展不起來？

「關鍵在於，軌道不是單一電子、電機或機械專業，而是龐大的跨領域機電整合，」張簡
嘉壬分析，系統必須為軌道公司（高鐵、台鐵或捷運公司）量身訂做，研發成本高昂，但
採購只有一家、甚至僅此一次，導致小廠做不起來，大廠又覺得不划算，「最後不是招標
一直流標，就是有企業勇敢接下，不出幾年就倒閉。」

但外國原廠貨不見得就好。台灣高鐵軌道技術主要來自日本和歐洲，天候、地理條件都和
台灣差異極大，造成國外系統來台很容易陣亡。

例如高鐵曾向義大利採購鐵軌噴油系統，由於歐洲冬天寒冷，機組內部由防凍泡棉包裹，
但在台灣，泡棉反而讓機器內部積水又蓄熱，一年就壞光光，千萬元泡湯了。

外國貨不好用、本土商又不想做，高鐵於是找上幾所頂尖科大，尋求產學合作，想辦法為
困局找出新路。

但，時任高科大電子工程系教授的張簡嘉壬接下的第一個案子，卻是非常外圍的「電纜防
竊系統」。

從無開始，五年摸清楚台灣軌道的環境變因

為了防止竊賊偷剪電纜，高鐵原本採用無線通報方式，但要確保偵測，必須每隔一定間距
，就設一個偵測點，光是布線施工，就是龐大工程。因此高鐵提出需求：是否可以使用現
有電纜，做一套偵測系統？

以電子學理來說，這件事一點都不難。運用電力線載波的機制，在電纜上傳遞數位訊號，
如此一來，不用再架設其他電線，就能進行監控。

高科大針對需求，做出晶片與編碼器，再做一個鐵殼外包，完成了第一代電纜防竊系統裝
置，沒想到，上架半年就因系統亂報，全部被下架。

張簡嘉壬拿到退回的產品一看，才發現高鐵沿線的環境惡劣程度，遠遠超乎想像，該裝置
在許多路段不止浸水，還會遭受硫化物燻擾，電路板滿布硫磺、嚴重腐蝕。

於是張簡嘉壬帶著學生著手改良，重新設計外包裝，做到防水密閉。但上架半年後，再次
被下架。

這次的原因是防竊系統發出的電波，會洩漏到一般的頻率上，電力場嚴重干擾，導致虛假
警報。

這時，已是結案一年之後的事了。

高鐵人員告知張簡嘉壬，那僅是試驗，無須再做，但張簡嘉壬一口回絕：「這是信用問題
，我一定要幫你做到好。」

張簡嘉壬不收費用，再花兩年重新設計，第三代的設備改採電流式載波，而不是電壓式載
波。透過電流的上升與下降，做出頻率上的編碼，不只穩定，而且不需要中繼，大幅壓低
成本。

如今，高鐵在沿線有風險的區域，總共安裝了一百多套高科大所開發的電纜防竊系統。

屢敗屢戰，五年時間發現原廠不說的祕密

「從2012年接觸，到最終沒問題的版本，足足花了五年，」張簡嘉壬回憶說，這些挫敗卻
為高科大鐵道技術研發中心打下最重要的基礎。

在這過程中，張簡嘉壬發現台灣發展本土軌道系統的兩大關鍵點：嚴謹度與在地性。

首先，當任何一個警報發出時，高鐵內部都需要層層通報，甚至直達最高長官，來判斷是
否有安全疑慮、甚至是否要停駛。當每一次警報都攸關重大，嚴謹度必須做到最高等級。

第二是沿線環境對電子產品的惡劣程度，遠超過實驗室想像。

「台灣需要去定義自己的環境標準和軌道認證，因為環境差異極大，」張簡嘉壬舉例，以
前看到日本原廠的電路板，不明白為何比歐洲產品更光滑油亮，後來才明白，因為日本氣
候較潮濕，需要進行二層處理來特別防護，「這也讓我們窺見了原廠沒說的設計祕密」。

「軌道系統不能當作一般的電子電機設備來思考，裡面隱藏了太多非常態的變數，」張簡
嘉壬強調，不親自摸過，永遠都不會知道，但沒有這些數據，台灣廠商就永遠做不出能用
的商品。「學校有時間和能力去挖掘這些隱藏的秘密，之後進行技轉，正是發展軌道技術
本土化最重要的基礎」。
挑關鍵問題、找本土化解答，技轉廠商開發商品

技術乍看不難，卻讓高科大花五年才摸透的電纜防竊系統，是高鐵當初和台灣四所頂尖科
大合作案中，唯一的成功案例。

這也讓高鐵2015年決定與高科大合作設立「鐵道技術中心」，擴大投入軌道技術研發，目
前有超過10個合作案進行中。

「沒有原始碼、電路圖，所有關鍵資料和技術都在外國原廠手上，是軌道技術本土化最大
的痛點，」張簡嘉壬強調，高科大透過逆向工程，分析原廠產品，回推適合台灣的參數，
正從周邊小項目，一步一步突破瓶頸。

「或許外人看我們做的，似乎只是小樣，但其實都是未來的關鍵，」張簡嘉壬強調，軌道
技術看似困難，但要追趕也可以很快。

韓國全力投入高鐵研發，也不過20年光景，如今已可以自己製造列車、對外出口，張簡嘉
壬說，「台灣有強勁的科技製造能力，我的夢想是讓台灣也成為高鐵技術輸出國！」

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