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真正的隨機:史上最速亂數產生器- PanSci 泛科學 - PanSci 泛科學

  • 文 / A編、U編、y編

2021 年 4 月 2 日,正逢清明連假第一天,台鐵 408 次太魯閣列車從樹林出發,在行經花蓮大清水隧道時,撞上一輛從鐵軌上方邊坡滑落的工程車,列車失控出軌,同時列車正好駛入隧道、擦撞山壁,列車有五節半卡在隧道裡頭,車廂變形、扭曲嚴重。這起事故造成 50 人死亡、200 人輕重傷,亦是台鐵史上死傷最多的列車事故。

以火車作為移動交通工具究竟安不安全?為何火車很難說停就停?有沒有什麼方法可以提高我們坐火車時的安全性?藉由這次的事件,讓我們一起來聊聊 How To 安全搭火車吧!

火車是相對安全的交通工具,但很難說停就停

儘管這次的意外讓我們對搭火車產生了一些恐懼,但相比於騎車或是開車,火車已經是相對來說比較安全的移動方式。根據經濟學家 Ian Savage 於 2013 年發表的研究,統計了在美國 2000 年到 2009 年間因為運輸而造成死亡的人數,火車為每十億乘客英里的死亡人數(the number of deaths per billion passenger-miles )為 0.43人,汽車為7.3人,而摩托車則是213人,另外飛機為 0.07人。

但要緊急把火車停下來相當的不容易,而且有許多因素會影響到火車停下來所需的距離。煞車時的速度、軌道傾斜的角度、火車的車廂數以及這些車廂的載重。而火車液壓制動系統,也會受到車輪和履帶之間的磨擦和天氣的影響造成不同程度的延遲。既使是很有經驗的駕駛員,也很難根據知道不同天當天狀況,評估中要停止火車停止需要的確切多少的時間。

火車不能說停就停、也無法轉彎(像極了愛情),要及時停止火車有兩種方法:駕駛員手動停止和自動停止。駕駛員會使用追蹤訊號和自己對火車和路線的暸解來計算所需要的制動時間。而自動停止,則是根據放置在火車和軌道上的測量儀器,計算火車的速度、位置和質量,並根據數據自動評估火車該何時開始制動。

此外,當車輪加速或減速時,其造成的力量大小若突破車輪與表面間的最大靜摩擦力,車輪就會產生滑動,而對火車來說,很可能就是面臨脫軌的命運,因此,必須考慮鐵軌與車輪之間的最大靜摩擦力係數,這在鐵道工程中稱為「粘著係數」(μ)

輪子滑動一般稱作打滑,厲害的賽車手能運用打滑過彎,稱為甩尾。圖/pixabay

那讓火車安全停止需要多少時間跟距離呢?考慮到乘客的舒適性,一般列車常用於估算的粘著係數為 0.1,緊急剎車時會以 0.3 估算[1],透過最大靜摩擦力與牛頓第二定律,可以得到 μg = a,其中 a 為列車減速的加速度,g 為重力加速度(方便計算取 10m/s2)。

以粘著係數 0.3 估算,那減速的加速度就是 3 m/s,若時速 130 公里(約為 36 m/s)的火車要完全停止,需要 12 秒並會前進 216 公尺。

這是僅考慮粘著係數下的數據,如果再考慮制動系統的啟動時間、彎道的曲率半徑等因素,必定會需要更長的時間與距離。以台鐵公布的數據為例,和仁隧道南口駛出到清水隧道北口前,是個小半徑曲線 800 公尺的彎道,要完全煞停需要600公尺,至少需16.62秒。[2]

加裝安全帶,火車更安全?

除了鐵路運輸系統(火車、高鐵、捷運)以外,目前其他大眾交通工具,已明文規定要加裝及繫上安全帶來提升乘客安全,那麼火車如果加裝安全帶,是否也能增加乘客的安全性呢?針對這個問題,專家們並沒有統一的答案,但多半是不建議加裝。為什麼呢?

各式大眾交通工具都配有安全帶。圖/pixabay

 2007 年英國鐵路安全與標準委員會的研究[3]即認為火車不應該加裝安全帶,因為從撞擊測試中發現,繫上兩點式安全帶的假人,反而會在火車撞擊的衝擊力下產生扭轉力道,進而造成頸椎的嚴重傷害。

而三點式安全帶雖然相對來說更安全,但仍需要配合經過設計過的座椅,且車上的所有乘客都要好好繫上,因為不繫安全帶的乘客會在撞擊事故中飛出,撞上其他有好好繫安全帶的乘客(這些乘客又因為繫上安全帶行動被限制),使受傷人數增加。總而言之,三點式安全帶在有堅固座椅的狀況下,是能有效保障乘客安全,但如果不是全部人都繫上安全帶,反而會提高受傷的機率。

現在大客車也已經全面加裝安全帶,也請大家要好好繫上安全帶,保護他人也保護自己。

意外來得急又猛,平常搭火車該如何注意安全呢?

世事總是難以預料,意外來得又急又猛,那我們平常搭火車的時候可以注意哪些「眉角」,能讓安全更升級呢?

一上火車就想睡覺滑手機乃人之常情,但可以的話,請提高搭乘火車時的警覺性,隨時注意列車上的廣播內容,掌握最新動態!接著是火車行駛過程中,盡可能就座,如果不得以只能購買站票或突然想上廁所,請記得扶握列車上或椅子頂端的把手,以維持自己的平衡;再來最重要的,當然是留意列車上的緊急出口或逃生動線,確保自己在意外發生時能遵循逃生路線、離開車廂。[4]

除了上述這些平時搭乘火車就要留意的要點之外,列車上還是有一些「相對安全」的位置。在一節車廂當中,中間的位置就比前後安全,而車廂與車廂連接處(也就是車廂的通道)的空間,因為結構較不穩固,危險度自然也就提升。另外,靠走道的位置比靠窗的位置安全,因為意外發生時,碎裂的玻璃可能會刺傷或刮傷靠窗座位的乘客;再來是火車上有些位子的方向和火車行進方向正好相反,這些位子雖然坐起來不太舒服,但其實相對安全哦!畢竟列車萬一不小心撞到東西,強烈的撞擊力道可能會把人甩出去,背對的位子正好能緩衝撞擊,降低甩出座位的風險。[5]

其他的危險還包含可收納餐桌,若是遭受強烈撞擊,這些薄薄的塑膠桌子,可能會直接從原處斷裂,像是飛盤一般在車廂裡飛來飛去,光是用想的,就渾身起雞皮疙瘩 QQ

我們無法得知意外什麼時候會找上門,唯有時時留意周遭環境的變化,隨時注意自己的安全,才是安全搭火車、保護自己的不二法門!

參考資料:

  1. 列車運轉理論及模擬分析
  2. 台鐵出軌》出隧道只剩6.9秒 運安會:太魯閣司機4秒內拚命煞車 – 生活 – 自由時報電子報
  3. Assessment of three-point passenger restraints(seatbelts) fitted to seats on rail vehicles
  4. Tips for Train Safety
  5. Where Is the Safest Place to Sit on a Train?

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