我們在日常之中最常搭的捷運是利用「電」來馳騁的「電力機車(電聯車）」。雖然直至現今，使用電車線供電後列車運行這件事是理所當然的，但在幾十年之前，韓國只有柴油機車與蒸汽機車在跑；再者，可以預期就在不遠的未來，將為利用像是氫...等的綠色能源提供電車動力。今天就和現代樂鐵官方部落格一起快速了解列車動力的變遷吧！
由蒸氣機開始的列車動力歷史
原來由馬來拉動的車輪馬車變成以水蒸汽運作的背景下而發展的蒸汽機，蒸汽機是以水蒸氣的熱能轉換成動能的系統。燃燒木材或煤炭加熱熱水器，將水加熱後汽化產生的蒸汽壓力，讓活塞移動後使輪子轉動的方式。
19世紀初登場的蒸汽機車是工業化的最大功臣。不只可以用比起馬快了好幾倍的速度運載大量的貨物，還可以讓人們可用低廉的旅費旅行至更遠的地方。當時蒸汽機的發明是改變交通方式的重大事件，直到現今蒸汽機車已經消失的現今，依舊有許多人提到火車會想起蒸氣火車。1899年韓國鐵道開通時第一次運行的列車便是蒸汽機車，以前在每個站都有設置供水塔，是為了需要大量水的蒸汽機車鍋爐而提供。
蒸汽機車與汽油與柴油機車這樣的內燃機不同，屬於外燃機。外燃機是從外部燃燒燃料供給熱力的系統，需要多的空間，體積也變大；為了啟動一次，就要花費１～２小時的預熱時間，有著既重又耗能的缺點。再者，蒸汽機車一般都是燒煤炭來供給蒸氣，這樣一來，還會有許多煤煙產生；19世紀末，柴油機的發明的同時，也快速替換掉蒸汽機的理由也是因為這樣的缺點。由此而生的結果是，蒸汽機現在只能在發電廠或大型船舶等需較大功率的設施上才能找到其樣貌。
現今用於列車上的動力種類
蒸汽機以後，用於列車上的動力可分為四大類型。從現在開始，一起來對於各個動力的特徵來簡單了解主要列車的歷史故事吧！
首先，電氣是大家最熟悉的動力，分做AC(交流電,25kV)與DC(直流電,1.5kv,750V等)區間；柴油是分成柴油機與柴聯車，牽引力卓越並且對於缺乏電力系統的地區上有其優勢。
另外，能夠持續的綠色列車動力也被開發，並開始應用在列車上；其中最具代表性的就是氫氣，不同於碳元素等排放出汙染物質的其他動力機，只會排出水，並且充電快速，作為列車與汽車的動力最為適當。只要具備加氫站等基礎設施就可以使用，比起任何一種列車碳排放少，也不需要設置電車線等設施，是其最大的優點。
「將產生的電力儲存於儲存設備中(ESS, Energy Storage System)，需要電力時用電池供電」的方式也是屬於綠色動力。電池充電之後再運行日程中，只需使用電池就可提供動力，除了需要充電的區間外不須其他設施；隨著太陽能發電，風力發電等友善環境能源的擴張，預想使用電的電池列車友善環境程度將會提升。
電聯車與柴聯車的時代
▲運行中的2004年現代樂鐵交車的柴聯車
接續在蒸汽機車之後的成為主要動力的柴聯車是用德國的技師發明的內燃機而製成。在氣缸內將空氣壓縮到高溫，噴射柴油或重油，用爆炸的力量移動活塞。柴聯車的特點是爆炸後沒有剩餘燃料，燃料效率高，熱效率比其他內燃機高。 但是缺點是震動劇烈，排氣量大。
第２次世界大戰前後，柴聯車雖被遠播並普及，電聯車被開發出來，在鐵路的分類中環境議題抬頭，所以柴聯車比重減少了許多，但是在斷電或是電力無法到達的極端地區柴聯車依舊還是能夠運行，為了應對極端情況，柴聯車還是有其繼續存在的必要性。
▲電力機車是必須靠集電弓供電的
以電為動力的列車就稱電聯車，又稱做電力機車，是現在最常出現的車輛，最初的電力機車與電力軌道路線在19世紀時就已經登場，但電力基礎設施設置困難，要全路線皆電氣化需要很多時間，以韓國爲例，隨着1960~70年代的經濟增長，產業鐵路電車化正式啓動，據國家鐵路公團透露，到2026年爲止，預計電車化率將達82%。
電車化率之所以重要，是因爲電車運行中必須有"電車線"； 架設在空中的電車線與集電弓相互作用，爲電力機車供電。持續供電作爲動力源的列車，其特點是無需另外裝載燃料與能源效率高。
未來的綠色環保動力，氫電列車
▲現代樂鐵開發的環保氫電列車
最後介紹給您的車輛是，氫與電池(電)的相遇－氫電列車，氫氣是和綠色新政一起最受關注的環保能源，現代汽車集團的氫氣汽車技術加上現代樂鐵的鐵路車輛的競爭力正在發揮加乘效果。 氫電列車在運行中僅只排放水，並具有淨化空氣的功能，是零碳排時代的鐵路領域中，備受矚目的技術。
氫氣列車行駛中所需的所有系統都採用模組化搭載在車頂上，其特點是採用收納型結構、空間效率優秀。 在加氫站能快速充電，優點是不需要其他設施；充電的能量被儲存在ESS，即使沒有電車線也能在一定區間內運行，因此對於城市美觀來說也有正面的評價。
▲ 無架線氫電存儲供電倉將同時搭載氫燃料電池和ESS
現代樂鐵計劃由2021年啓動氫燃料電池的試製車開始正式進行氫電容器的開發，以無架線的方式製作供電倉的技術已經開發完成，隨著對於氫電供電倉的需求升高，預計2~3年內甚至可以完成商用化作業。
目前為止爲大家介紹了鐵路車輛的各種動力方式。 爲了確定在何種路線運行的列車的種類和運營方式，需要考慮多種條件。 主要討論環境影響評價、電車線和變電所等設施是否可以設置、列車的運輸率等；在未來鐵路方面，兼顧環境和技術的列車將成爲主要趨勢， 現代樂鐵爲了配合綠色新政，不僅製造以氫氣和電池（電氣）爲動力源的環保列車，還專注開發符合數位新政的智慧型列車。 還請各位多多關注現代樂鐵即將推出的未來型列車！
參考資料
▲사이언스올▲한국철도기술연구원▲한국민족문화대백과사전▲국가철도공단
原文來源：https://blog.hyundai-rotem.co.kr/529?category=663744
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