綠色新運具》電動火車成國際新趨勢，鋰離子電池真能撐住 150

電動火車採購金額創世界紀錄

美國聯合太平洋鐵路公司（Union Pacific Railroad）近期表示，將花超過 1 億美元（約新台幣 28 億元），跟 Wabtec、Caterpillar 公司旗下的 Progress Rail 購買 20 台電池驅動的火車頭以及充電系統，而和同類採購相比，是迄今為止世界最大的一筆。

2023 年起，這些火車將在加州和內布拉斯加州的貨運場周圍牽引汽車，預計每年可減少 8000 噸碳排放量，並提高運輸效率。美國聯合太平洋鐵路公司計畫透過電動火車，到 2030 年時，可以減少 26% 的溫室氣體排放量。

但外媒 Forbes 也指出，2019 年儘管美國約有 40% 的貨物由鐵路運輸，但其排放的溫室氣體不到 2%，而卡車則佔 24%，顯示火車本身已是對環境較為友善的交通工具。

此外，若用電力改造美國現有的柴油火車，未來 24 年內亦能節省約 940 億美元（約新台幣 26,760 億元）的燃料成本。

另一家由前 SpaceX 工程師創立的公司 Parallel Systems，則計畫建造相對較小的電池驅動的火車，可自動運行，並用於短途貨運。

Parallel Systems 會設計 10 到 50 個由電力發動車廂，並由分佈式電池組供電，而這些車廂將作為現有貨運鐵路上傳統火車的補充。

汽車或卡車常會面臨道路上突如其來的意外，相比之下，鐵路的狀況較易掌握。因此，該公司打算利用 Wabtec 和 Progress Rail 製造的安全技術「主動列車控制系統（Positive Train Control, PTC) 」來實現火車自動化。

主動列車控制系統能讓監控鐵路的操作人員知道火車的精確位置，確保一次只有一列火車在特定區段運行，且這項技術現已用於美國所有貨運和客運鐵路。而 Parallel Systems 也將在這套系統中添加電腦視覺（computer vision）和傳感器。

然而，現階段實現全電動火車還有一段距離。一方面在於還需測試電池系統，讓其達成火車頭的質量和功率要求，一方面則是要思考火車的充電問題。

目前，聯合太平洋鐵路公司與 Wabtec 訂購了配備 2.5 兆瓦/時電池的火車頭，但不確定鋰離子電池是否在接上 150 多個車廂並行駛長途路線仍能承受。

充電的部分，Wabtec 表示會提供插入式充電，而 Parallel Systems 則是正開發可置於火車軌道間，並連接軌道、火車下方的充電板。

加州大學洛杉磯分校的研究指出，貨運火車多行駛 1000 英里（約 1600 公里）以上，但每隔 150 英里（約 240 公里）就會停下來換班。若在這些地點架設充電站，由於不在城市裡，所以可降低不少成本；而充電站的建設其實佔初始成本很大一部分，因此這是一大優勢。

另一種可行方式，則是運用火車駛下坡時所捕獲的能量充電。配備高功率電池的火車可利用再生制動（regenerative brakes）充電，即每一次踩煞車、減速產生的大量動能，都能為電池充電。

Wabtec 曾進行測試，結果下坡時再生制動為電池充了 20% 的電，而火車在沒有充電的情況下行駛了 350 英里（約 560 公里）。

這套系統其實近似於混合動力汽車（hybrid car）充電的制動系統，若能結合此運作系統，便能減少所需的充電站數量。