從電車看跨世代 STEM

從電車看跨世代 STEM

香港電車已有過百年的歷史,見證香港不同年代的變遷,不變的是電車歷年來都一直守護香港,它對街道所排放的污染物最少,是香港最環保的公共交通工具。

從電車身上可以找到很多科學元素,電車主要能源是「電能」,電力令電車的摩打轉動產生動力令電車行走,當中的能源轉換由電能轉換動能。

如何替電車進行供電?

電動玩具車的供電是由電池提供,那麼電車呢?試想想如果電車要安裝電池,相信電池的體積會很大,而且亦會增加電車的重量,載客量不會多。

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電車的電力供應由架空電纜提供,電車系統採用分區供電,目的是要防止一區供電系統斷電時令全港電車網絡因斷電而停上運作,影響道路交通。架空電纜中會有 14 吋的斷電區,負責劃分不同區域的供電。

電車行經斷電區位置時是無法替摩打進行供電,故此司機需要放開手制讓電車以習性滑行流過斷電區。

電車行經斷電區位置時是無法替摩打進行供電,故此司機需要放開手制讓電車以習性滑行流過斷電區。

電車行經斷電區位置時是無法替摩打進行供電,故此司機需要放開手制讓電車以習性滑行流過斷電區。

電車行經斷電區位置時是無法替摩打進行供電,故此司機需要放開手制讓電車以習性滑行流過斷電區。

電車上的集電杆會連接架空電纜,把電由架空電纜傳輸至電車頂部,再沿車內電線輸電至安裝在車底的摩打,使摩打帶動車輪在軌道上轉動令電車行駛,車輪同時會把電傳送到軌道上,再經由路軌把電回傳到電站,形成一個閉合電路。故此,電車內的手制就是開動電車的開關掣。

1278kid03p06由於電車的車輪是放在路軌上,沒有加裝任何鎖扣與路軌接駁,考慮安全理由,因此必須要控制電車的車速。加上電車轉彎是需要依靠路軌的行駛方向決定,與迷你四驅車十分相似。若迷你四驅車高速入彎,都有機會因為習性運動的影響而飛離賽道,電車也會因速度太快轉彎受習性運動的影響,而令車身反側或傾離路軌,所以司機會把車速上限控制於每小時 8 公里以策安全。

電車中發現的數學

電車裡數學元素很多,例如路軌是平行線的設計,是要確保路軌之間的距離是相同才可使電車平穩地行走。此外,利用電車行駛的平均車速,可以預算到達目的地的抵達時間,以堅尼地城往筲箕灣為例,全程 13 公里。利用「時間=距離 / 時速」的公式計算,全程就需要用 13/8=1.625 小時,即是最少約要用 1 小時 38 分鐘左右才完成行程。

乘坐電車很容易就可觀察有平行及速率等數學知識。

乘坐電車很容易就可觀察有平行及速率等數學知識。

坐電車亦能夠訓練方向感,堅尼地城往筲箕灣方向是東行線,當電車行駛時,車頭的方向大部分時間是向東方,左手位置多數是北方,從左面的窗外望去會是維多利亞港。

坐電車亦能夠訓練方向感,堅尼地城往筲箕灣方向是東行線,當電車行駛時,車頭的方向大部分時間是向東方,左手位置多數是北方,從左面的窗外望去會是維多利亞港。

電車與新科技的結合

電車轉彎不是由司機控制,而是司機在行車前要先輸入路線指令,當電車經過路軌上的道盆時,安裝於道盆前的電子設備會閱讀電車的路線指令,使路軌移動令電車能依指定路軌及方向行走。

現時,每個電車站上都裝有無線射頻識別技術( RFID )的裝置,負責收集的行車及停留時間數據,再根據八達通支付車資的數據,計算及分析乘客在不同時段及地點對電車服務的需求,按需求較大的路線作出調動電車行走班次,這就是運用大數據的好例子。近年電車站上加入了 QR Code ,方便市民查閱實時班次資料。

電車內置大數據已調動電車行走班次。

電車內置大數據已調動電車行走班次。

運用 QR Code 也可方便巿民查閱實時班次。

運用 QR Code 也可方便巿民查閱實時班次。