Page 176 - 捷運技術 第39期

170 魏道佳 顏啟仁 臺北捷運軌道工程導電軌系統材料選用與測試

一、前言

自從1902年鐵路電氣化以來，所採用之導電軌系統材質均為鋼 (Steel)，而選用該材質之

考量係鋼軌 (Running Rail)之延伸，故導電軌又稱之為「第三軌 (Third-Rail)」。隨著電車車
廂之加大、班距之密集等致負載電流量需求增加，其導電鋼軌之截面積亦從3500mm 逐漸演
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變至5532mm 。但由於其電阻值過大，會造成大量電能之損耗及嚴重電壓降 (Volt-drop)，進
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而無法驅動電聯車，故牽引動力變電站之站距一直受到限制無法拉遠。後來，為改善其導電

性，故在原鋼材內加入高純度之鐵質而製造出低碳鋼 (Low-carbon Steel)，又稱軟鐵(Soft-
Iron)。1958年所採用之軟鐵導電軌其導電率已從7m/Ohm-mm 提升為8.5m/Ohm-mm ，但受限
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於鋼材材質本身電氣性能已無法再大幅改善。1963年11月鋁製 (Aluminum)導電軌首次安裝
於Selhurst Depot機廠內的部份軌道，經18個月使用後，發現由於鋁材硬度較低並不耐磨，其

與集電靴之接觸面有過度磨損現象。對此缺點，加拿大發展出一新穎設計方式，利用一層薄
不鏽鋼以機械壓縮方式夾接至鋁導電軌本體，以做為集電靴磨擦面。然而，根據理論分析及
舊金山和巴塞隆納捷運系統使用經驗得知，兩種不同材質通過電流所產生之熱脹冷縮比率並

不一致，將衍生雙金屬效應 (Bimetallic Effect)，並且另有鋁/鋼接面電阻 (Transition
Resistivity)問題均限制此形式之導電軌僅適用於輕軌捷運系統 (Light Rail System)或負載電流
不大的維修工廠內之滑動式供電系統。後來又有以分子式或焊接方式結合之新型鋁合金複合
導電軌應運而生，其機械特性與電氣性能獲得大幅改善，已可滿足重運量捷運系統需求。
原則上每一種導電系統均配置有導電軌以便供電聯車之集電弓或集電靴取電。目前捷運

系統車輛均以傳輸電力驅動列車行駛，通常使用直流電壓750V或1500V，電力來源為主變電
站的高壓電，經由高壓電纜線輸送至軌道沿線的牽引變壓站，經過變壓整流作用後產生直流
電壓，經由直流電纜送至導電軌，再由列車上的集電設備集取電流，以提供列車用電。由於
導電軌架設於軌道旁，離地約三十公分，須加設圍籬以防止人員、動物進入，且為了工作人

員安全，於導電軌上方加裝絕緣護蓋，適合於地下路段及專有路權之地區，其優點為維護簡
便，工作量少，運行費用低，電能損耗較小，可充分利用隧道空間。因導電軌係伴隨著鋼軌
佈設路徑與線形進行安裝，故導電軌製品本身除須具備高導電與耐磨特性外，對各式組件組
合後的幾何配置需配合鋼軌線形並應能符合機電系統之界面需求，同時可抵抗與因應當地環

境氣候溫度變化引發的影響和列車運轉過程所引致的力學反應。因此，本文乃以臺北捷運之
導電軌系統為例，說明材料選用、供料規範與測試驗證等。

二、導電軌工程

(一) 材料選用

捷運系統之導電軌工程，可納入軌道標施作或納入供電標施作，其考量端賴發包策略與
工程整合需求，臺北捷運係將導電軌工程納入軌道標施作範圍，故捷運軌道標廠商同時負責
導電軌系統之材料採購、安裝與測試。
臺北高運量捷運系統之供電型式係採位於軌道旁固定間距之導電軌，其與電聯車集電靴

之接觸方式為下觸式，因此，施工廠商得洽詢此一供電型式之製造商提供相關材料製品。由