114 專技高考高等考試 交通工程技師 運輸工程 考古題詳解

核心觀念

跑道方向配置的核心，是讓跑道軸線盡量順應機場所在地的主要風向，減少飛機起降時承受的側風。側風過大會增加方向操控與著陸難度，也可能使飛機無法安全使用該跑道；迎風起降則有助於增加升力、降低地速，改善起降性能。

風頻涵蓋率（Wind Coverage）是指在一段風況觀測期間內，跑道可提供的側風分量不超過選定容許值的時間比例。它反映跑道方向與當地風況的配合程度，也可用來評估是否需要增設不同方向的交叉跑道。

跑道方向決定原則

1. 分析當地風況：蒐集機場所在地具有代表性的長期風向、風速資料，使用風花圖（wind rose）呈現各方位的風頻與風速分布。應採用足夠長且具代表性的觀測資料，避免只根據短期或單一季節資料決定方向。

2. 使跑道軸線接近盛行風向：跑道方向應盡可能與主要風向平行，使飛機起飛、降落時以迎風為主，並降低側風分量。風向會隨時間變化，因此設計時須考量各風向的出現頻率與風速，而非只看最常見的單一風向。

3. 檢核容許側風與涵蓋率：依預定服務機種及其側風操作限制，計算不同跑道方向下的側風分量與風頻涵蓋率。若單一跑道方向無法達到適當涵蓋率，應評估設置交叉跑道，以涵蓋主要跑道未能有效服務的風向。

4. 兼顧場址與營運條件：方向選擇還須一併考量地形、障礙物、空域、進場與離場程序、土地使用、噪音影響、跑道長度與建設成本等因素。風向分析是重要依據，但不是唯一的配置條件。

風頻涵蓋率的定義與計算

設風速為 $V$，風向與跑道軸線的夾角為 $\theta$，則側風分量為：

若選定的容許側風分量為 $V_{c,\max}$，則當 $V_c \leq V_{c,\max}$ 時，該筆風況視為跑道可接受。風頻涵蓋率可表示為：

核心觀念

本題考查公路路線規劃時，如何在交通服務、行車安全、地形條件、用地取得、環境影響與工程經濟之間作整體取捨。定線不是單純追求最短距離或最低初期造價，而是在符合公路功能及設計標準的前提下，選出可施工、可取得用地、可安全營運且全生命週期合理的路線。

法規依據可提及《公路法》第 33 條及《公路路線設計規範》；以下涉及法規之說明，以命題當年（民國 114 年）法規為準。現行《公路路線設計規範》已於民國 115 年修正。

解題方法

作答可先列出公路選線的一般原則，再依題目指定的三項因素，說明它們如何改變路線走向、線形、工程構造與成本。每項因素都要寫出「條件如何影響定線」及「規劃上如何因應」，避免只列出因素名稱。

公路選線之主要原則

1. 符合交通功能與運輸需求：連結重要起訖點、人口聚落、產業或運輸樞紐，並配合公路等級與路網功能，提供適當的通行能力與可及性。
2. 線形合理，確保安全與舒適：平面線形、縱坡及視距應符合設計標準，避免急彎、陡坡、視距不足及線形突變；並注意交叉口、出入口及沿線交通安全。
3. 順應地形與地質條件：配合地勢與地質選擇路線，降低大規模挖填、橋梁、隧道及邊坡工程的需求，並兼顧排水與防災。
4. 減少環境及社會衝擊：適當避開環境敏感區、聚落密集區及重要文化資產，減少噪音、污染、生態破壞、拆遷與土地切割。
5. 考量施工、維護與營運：確保工程技術可行、施工安全與交通維持可安排，並考量日後養護、事故處理及災害復原。
6. 兼顧經濟性與可行性：一併衡量建造、用地、養護、營運及使用者成本，以及路線帶來的交通效益與外部影響；不以初期造價最低作為唯一標準。

地形對公路定線的影響

地形會直接影響路線長度、平縱面線形、土方數量及工程構造型式。

• 平坦地區：較易採用較直接的路線，線形也較容易符合較高的設計速率；但仍須處理河川、排水、聚落與土地使用限制。
• 丘陵或山區：為避免過大縱坡及急彎，路線常需順等高線延伸、迴繞山勢，或利用橋梁、隧道穿越障礙。地勢起伏也會增加挖填方、邊坡穩定與排水設計的難度。
• 河谷、山稜及地質敏感區：路線可能面臨洪水、沖刷、落石、崩塌、斷層或軟弱地盤等風險，需比較沿河、越嶺、橋梁或隧道等方案。

因此，定線須在符合設計標準與安全要求下，配合地形調整走向與縱坡，並比較挖填平衡、橋隧需求、邊坡穩定及排水防災成本。若僅為縮短路線而穿越高風險地形，可能使工程造價、維護負擔及行車風險大幅增加。

用地取得對公路定線的影響

核心觀念

公路圓曲線半徑須使車輛行駛時的離心力，能由路面超高與輪胎側向摩擦力共同平衡。常用設計關係式為：

其中，$R$ 為曲線半徑（公尺）、$V$ 為設計速率（公里／小時）、$e$ 為超高率、$f$ 為側向摩擦係數。求最小半徑時，代入題目給定的設計速率、超高率及摩擦係數。

解題方法

已知 $V=80\ \mathrm{km/h}$、$e=0.06$、$f=0.12$。代入公式：

因此，最小曲線半徑約為 $280\ \mathrm{m}$。實際設計時，半徑應不小於此值；若設計規範另有較嚴格的最小值，則須採用規範要求。

影響曲線半徑設計的因素

核心觀念

本題考查港口規劃的整體原則，以及港埠選址時如何同時衡量自然條件與人為條件。港口是船舶停靠、貨物裝卸與轉運的運輸節點，因此選址不能只看海岸地形是否適合築港，還要考量港口服務的腹地、貨源與客源、陸上集疏運、城市及產業發展、環境保護和長期擴建需求。基本目標是使港口在技術上可行、營運上有效、經濟上合理，並能配合整體運輸與區域發展。

本題屬申論題，無須援引特定法條或公式。

解題方法

可先說明港口規劃應遵循的原則，再將選址條件分成兩類分析：

1. 自然條件：港址本身的海岸、水文、氣象、地質及生態環境，主要影響港口能否安全建設、船舶能否全年進出，以及建設與維護成本。
2. 人為條件：港口服務對象、交通與產業網絡、土地及公共設施、政策與環境治理等，主要影響港口是否有足夠需求、能否順利營運及持續發展。

最後點出選址必須綜合比較，而非由單一條件決定。

港口規劃的基本原則

1. 配合國家運輸與區域發展 港口規劃應配合國家經濟發展、產業布局及綜合運輸系統，釐清港口的服務範圍、定位與功能，避免與鄰近港口重複投資或形成不合理競爭。

2. 以需求與功能為規劃依據 依貨運量、客運需求、貨種、船型及航線發展，規劃港口規模、碼頭種類、裝卸設施與倉儲空間。港口建設須與可合理預期的運輸需求相稱。

3. 整合水域與陸域設施 水域應妥善規劃航道、港池、錨地、防波堤及船舶進出動線；陸域則應配置碼頭後線、堆場、倉庫、聯外道路及鐵路等設施，並使船舶、貨物與車流作業順暢。

4. 重視安全、效率與營運可靠性 規劃須考量航行、停泊、裝卸及港區交通安全，降低風浪、淤積、碰撞與作業瓶頸的影響，並維持港口在不同季節及天候下的服務能力。

5. 經濟合理並保留分期發展彈性 綜合評估建港、疏濬、維護與營運成本，以及港口可帶來的運輸與區域效益。設施宜能配合需求分期建設，預留岸線、土地及聯外交通的發展空間。

6. 妥善利用岸線並兼顧環境 港口須與漁業、休憩、保育及其他岸線使用相互協調；規劃時應減少水質、海岸地形、生態及周邊社區受到的不利影響，並納入防災與污染防治考量。

影響港埠選址的自然條件

1. 海岸地形與港灣形狀 天然港灣、岬灣或島嶼等地形若能提供遮蔽，可減少波浪對港池與船舶的影響。還須考量岸線是否適合配置碼頭、防波堤及港區陸域，航道入口是否易於辨識與維持。

2. 水深、潮汐與航道條件 港口水深須能配合目標船型及未來船舶大型化需求；若水深不足，須評估疏濬及後續維護成本。潮差、潮流、航道彎曲程度與入口寬度，也會影響船舶進出、停泊及航行安全。

3. 波浪、海流與風況 波浪大小與方向會影響港池靜穩度、防波堤規模及碼頭作業；海流則影響船舶操縱、泥沙移動與航道維持。強風、季風及颱風等條件，會影響船舶停航風險、港區設施安全與作業天數。