杜風 34 期   特別報導

美國的第一堂高速鐵路工程

高聰忠

序言

 

我本是一個築路(高速鐵路)造橋的工程師,30年的工程生涯後,我為何成為一個傳道授業的教授呢?而因緣際會之下,又如何到了伊利諾州立大學去教授全美第一堂的「高速鐵路工程」?

命運之神的安排帶領我於1997年進入台灣高鐵,於台灣高鐵服務12年,至2008年高鐵的建設完成後,命運之神再度悄悄地告訴我選擇離開,離開台灣高鐵,開始我的教授生涯,同時也把12年來的經驗整理成冊,準備出書付梓,這本書亦成為我教學的材料—「高速鐵路工程」及「台灣高速鐵路工程案例研討」。

然而,我希望將所學分享並不止於臺灣,在去年偶然的機會下,我獲得伊利諾州立大學香檳分校的邀請,遠赴重洋成為在美國教授「高速鐵路工程」的第一人,所教授的對象不是炎黃子孫,而是金髮碧眼的阿斗啊!!懷著忐忑的心,來到這個美國著名的學府,這次的課程從一月中開始至五月中結束,包括前後的停留共近五個月,返台後呂良正主任希望我能將這一次的經驗向大家報告,因此在此詳盡地將來龍去脈向各位報告。

 

與全班同學攝於伊州大學香檳校區工學院前,
作者身旁為Chris Barkan 教授

 

命運之神另一次的呼喚

1977年的夏天,我從加州柏克萊大學畢業後,幸運的進入全美頗負盛名的Woodward- Clyde Consultants工作,享受著優渥的薪水,赴美四年,我由拎著兩只皮箱的窮留學生,搖身一變成為高薪的博士工程師。當來自臺灣的留學師生們租U-haul卡車,協助我載滿這四年來留美前輩及柏克萊師生送我的舊傢俱、餐具、衣物及書籍,浩浩蕩蕩搬入我新購的、位於柏克萊半山腰,面對舊金山灣的海景洋房時,我對著妻子及幫助我的朋友們說到:「美國是個很偉大的國家,它待我這個僅帶著兩只皮箱的窮學生很仁慈,這四年來,提供我獎學金、給我教育及工作,並給予我居留權;它的人民亦是如此的博愛、無私和慷慨。當我在美國取得充分的經驗後,我希望可以回國服務,不過我也希望有一天,我可以盡一己之力來回報它。」這個承諾一直深植我心,但我也時常懷疑是否高估了自己,在這個科技發達的國家,哪裡缺我這樣一個工程師呢?

然而,就在2009年4月16曰,美國歐巴馬總統有鑑於美國對於汽車能源的浪費,以及鐵路運輸的落後,提出了在全美興建十條高速鐵路的計畫,頓時風起雲湧,全美數十州均提出高速鐵路計畫。在一個偶然的機會,美國鐵路工程研究重鎮的伊利諾州大學(香檳校區)邀請我至該校講授「高速鐵路工程」課程,Chris Barkan教授在向校方提出我的申請中提到:「這是美國第一次開設高速鐵路的相關課程!」

這次,命運之神不是悄悄地對我說,它是隔洋大聲對我呼喚著!

 

美國總統歐巴馬於2009年4月16日提出美國高速鐵路願景的構想,
全美上下才發現高速鐵路工程教育厥如

 

伊利諾州立大學香檳分校
(University of Illinois at Urbana-Champaign)

伊利諾州立大學香檳分校建於1867年,長久以來伊利諾州立大學香檳分校被視為全美最優秀的理工大學之一,尤其是土木工程系的排名與加州柏克萊大學分屬全美一、二名。全校的教授及畢業生中共有21位諾貝爾獎得主,其中John Bardeen甚至得過兩次諾貝爾獎。

伊利諾州立大學香檳分校位於伊利諾州的厄巴那 (Urbana) 及香檳
(Champaign) 二城之間,而Urbana 及Champaign為一雙子星城,是典型的美國中部大學城,大學週圍是一望無際的大平原 (Prairie) ,肥沃的土地是美國的穀倉,距離芝加哥及聖路易市約2小時左右。

 

伊大土木系館,以著名的工程力學專家 Nathan. M. Newmark 命名,
Newmark 曾任該系主任


抵達冰雪紛飛的香檳城

我與內人及小女Jennifer是在1月8日抵達芝加哥,闊別美國近30年,重新回來long stay,心中難免有些緊張,而且我在台大的最後一堂課是在1月7日結束,隔天即在伊大就任,時間上非常緊驟。小女Jennifer自告奮勇陪同我們從加州飛來,替我們打理,她說:「我上大學時,是你們送我去學校,幫我安頓下來,今天你們來伊大教書,我也應該幫忙你們。」

多虧女兒的協助,一抵達芝加哥後,馬上出差去華盛頓開會,若沒有Jennifer的幫助,內人可能要忙壞了。我開會回來後,家中已窗明几淨,一切都安頓妥當。話說我們抵達芝加哥前幾天,下著美國中部近幾年來難得一見的大雪,Chris Barkan教授耽心我們到不了香檳,行前還替我們規劃了所有的應變措施,且諄諄告訴我們如何在雪中開車,幸運的是,我們一抵達後,天空放晴,睛空下美麗的皚皚白雪印入眼簾,從來沒有生活在北國雪鄉的我們,被這美景嚇呆了,兩個半小時的車程就像一趟「雪的饗宴」。

 

睛空下皚皚白雪就像一趟「雪的饗宴」

 

重回宿舍生涯

在香檳半年的教授生涯不算長,也不算短,因此住宿的打點不能像旅行一樣,隨便將就,Barkan教授太太Libby,在我們還沒到之前,替我們找到一間公寓,是一位伊大傳媒系的教授的家,由於她這學期至Madison大學教書,因此我們得以住進她古色古香的家。


我們的宿舍便在這棟古香古色大樓的四樓

 

這公寓距離校園僅僅一哩,走路即可以到達,門口的公園,成為我們經常散步的地方。

公寓包括兩房、一客廳、一餐廳、衛浴及廚房,生活用品一應俱全,除了桌椅、床俱、沙發、衣櫃等重型傢俱外,枕頭、被單、毛氈、毛巾也有好幾套,以供換洗及訪客使用,甚至茶葉、咖啡、調味料等消耗品,屋主也慷慨地吩咐我們使用上不要客氣。

 

餐廳一角。這是我們最愛呆的地方,我與內人一邊喝著香馥的咖啡、享用著豐富的早餐,還有溫馨的朝陽從窗戶照進來相伴,開始美好的一天。

 

第一堂課

「高速鐵路工程」這一門課,我在台大已經開過兩個學期,在全美倒是第一次有人開這樣的一門課,伊大的學生報名十分踴躍,在我尚未抵達前,學校便因選課人數太多而關閉選修,全部有四十名學生選修及八名教授、講師及Post Doctors旁聽,為此學校還將我的教室由土木系換到工學院內比較大的教室,教室中座無虛席,且全程錄影。

Professor Barkan也一整個學期都坐在課堂旁聽,以及協助我一些行政事務,他自稱是最昂貴的助教。

 

教室一景

 

美國學生的學習態度

我從U.C. Berkeley畢業後曾有兩年在加州大學(California State University - San Jose)任教,但那已是近三十年前的事,如何教導美國學生對我來說可能是一大挑戰。為此我甘脆在第一堂課便把可能發生的問題挑明,下手為強。我一開始便說明我的上課有以下幾點限制:

  1. Practical application – not research
    主要說明我的專長在實務應用,很多像震動學、空氣動力的學術研究,我是莫宰羊。
  2. Proven products – not lab testing
    實驗中未得驗証的實驗品也不在討論範圍。
  3. “How” to do – manual-like, common practice
    避免捲入冗長的演算公式。
  4. Metric system is the international standard for HSR engineering and will be used throughout
    避免教材使用英制,因為所有高速鐵路的資料都是使用公制,換算成英制後變成不是整數,不三不四,很難記住,比如新型高速鐵路之營運速度通常為300公里/小時,若換成英制則為187.5哩/小時,很拖泥帶水。
  5. Use of short movies & DVDs
  6. Some constraints
    A. Limited by available textbooks in English
    申明我找不到課本給他們。
    B. Unaware of some US acronyms and jargon
    預先聲明,他們若發問口齒不清,我要叫他們重覆。

我另外聲明的是我無法認識四十多人,所以要求他們要按座位表就坐,以方便我認識他們,這一點Professor Barkan有一點怕美國學生不習慣,不過經過一個學期,所有的學生也都能接受。

伊大的學生上課認真,沒有睡覺或吃東西的情形,也許因為他們要以貸款或打工之方式來付學費,所以上課時努力學習及發問,務必達到「將本求利」。這一堂課亦有一實習課(1學分),是由Barkan教授來帶,每次學生分組閱讀同一篇文章,再分成正反兩組,一組說明文章的長處,一組批判文章的缺點,一學期下來,學生除了對所閱讀的文章有深入的了解外,也練就了團隊精神及辯論技巧。此外,Barkan教授在每個星期五的下午邀請學生到附近的酒吧喝酒、聊天,我也藉此了解了很多美國人的習慣、想法及他們在做的研究計畫。

體驗美國鐵路運輸-科羅拉州之行

每年美國鐵路界都會在科羅拉多州的Pueblo市舉辦一次鐵路方面研究計畫的研究結果發表會,順帶參觀Transportation Technology Center(TTC)的研究設施,該設施佔地52平方哩,裏面有48哩長的軌道,日夜有機車運行,以測試不同的軌道零件,如道岔、道板、道釘、影像設備等等。

 

佔地52平方哩的TTC軌道試驗設施,全區有48哩長的試驗軌道

Professor Barkan為了讓我深入了解這個設施及美國正在研究的鐵路計畫,特別安排帶我去參加這一年一度的盛會,且為了使我們體會美國的鐵路運輸,Professor Barkan及夫人亦特別安排Amtrak的臥車陪同我們一起搭乘,從伊利諾州橫跨四州抵達可羅拉多州,全程共17時,沿途行經Omaha、Denver等大城及無數不知名的大小城市,並穿越密西西比河,列車上一應俱全,有臥室、餐車、浴室、觀景車箱及酒吧。

 

內人在觀景車箱留影,外面是皚皚白雪,煞是美麗

在列車上我們遇到很多喜歡搭乘火車旅行的同好,其中有一對夫妻,每年都要作一趟長途旅行,他們這次的旅行是從芝加哥上車,橫跨美國到加州去看兒女,全程要52小時,這太太喜歡看書,很多時間都在他們的臥廂裏看書,我們和她打聲招呼,她很熱心的邀請我們進去和她聊天,先生則忙著車前、車後串門子及照相去了。

 

臥廂內一角

 

Hay Seminar

UI的軌道學程(Railroad Program),有一個雙週的軌道方面講座,全國各學校、機關可經由視訊連線參與,講座以著名的軌道專家William W. Hay來命名。這學期的第一次講座便由我來主講。

 

William W Hay在1960年代便提出伊利諾州的高速鐵路計畫,
背景的圖即是他構想的伊州高速鐵路網。

 

赴University of Kentucky演講

UI附近的幾所大學知道我在UI長住,便邀請我到他們學校演講,然而因我仍有許多教材需要準備,及參與其他學校教學的工作,只有接受University of Kentucky (UKY) 及 Michigan Technological University 的邀請,後來因往返Michigan需花上二、三天時間,便藉由視訊來演講,只有到University of Kentucky。

UKY位於Kentucky州的Lexington市,距離香檳約6小時的車程(500公里) ,像所有我在此拜訪過的城市一樣,對我而言是一個既熟悉又陌生的城市,熟悉的是不論在臺求學或在美留學時代,生活中或小說中,這些地名都是我耳熟能詳;陌生的是整個美國的中西部我都未曾涉足。因此我們利用此行多去認識伊利諾州、印地安那州及肯塔基州。邀請我去UKY是那裏的Professor Jerry Rose,開始和他連絡時,他那濃厚的南方口音,讓我聯想到電影中「飄」的情節,或是南北戰爭中的南方人,我有點耽心能否和他溝通,在與他及他的夫人見面後,感受到他們的熱心,我們早一天下午抵達,他及夫人邀請我們去Berea College參觀,達賴喇嘛亦曾至該校演講。

 

內人及Professor & Mrs. Rose一齊在Berea College的Boone tavern
客棧前留影,達賴喇嘛曾投宿於該客棧。

Berea College的立學精神是「有教無類 (Education for men and women of all races)」,成立於1855年,早年致力於黑奴教育,目前是一所專門來教育經濟上較為弱勢,住在阿帕拉奇亞山區 (Appalachia)來的山地人,這些人有白人、黑人或印地安人,因為他們住在深山中,教育上或經濟上都相對弱勢,Berea College提供工讀或作手工藝品的機會,給這些學生,使他們經由工作來償付學習及住宿的費用,所以在這學校的學生都是免學費,且都是半工半讀。我們參觀了他們的學校及所做的工藝品,校區非常優美,心中佩服這些為理想奉獻的教育家,而Mrs. Rose的父母即是由山區來 Berea College上學的山地人,經由她的解說使我們更了解山上的生活。

第二天早上才是正事開始,來聽演講的人非常多,連走廊上都坐滿了人,我想是因為高速鐵路這個議題在美國正夯。

 

Berea College一角,四月初,春天已經到來,百花齊放,
非常美麗,到處都長滿了這粉紅的Red bud花

肯塔基州另一有名的特產是「賽馬」,稱為「Kentucky Derby」,
鄉間的道路兩旁都是養馬場,彎曲的道路婉轉在綠茵如畫的草地間,
再加以砌石的圍籬及木柵,襯托出一番鄉間的寧靜,
車遊於其間,不須再有什麼目的地

賽馬場內的賽馬,非常的友善,可不要小看他們,
身價都是百萬美元以上。

回程順道去拜訪Kentucky州的首府Frankfort,
百花齊放,美不勝收。

歸途夜宿法國風味的Louisville市,在Ohio河旁這一頓海鮮大餐,
包括兩隻龍蝦、一隻大螃蟹、大蝦、蛤仔等,這一整鍋才台幣1400元,美國吃的東西太便宜了,是福?是禍?

 

大地回春

三月中,不再下雪,大地開始回春,樹上的雪融化了,嫩芽及新葉逐漸長出。揮別三、四個月的嚴冬,好不容易盼到春天來臨,一有出太陽的日子,大夥兒不分男女老少都奔向附近的公園,或仰躺草地、或嬉戲、或野餐、或打球、或騎車,整個小城好不熱鬧,我與內人每天忙碌至傍晚後,便到附近的公園去散步或野餐,週末時則到參訪附近的名勝。

 

Allerton Park,距離香檳附近的一處私人莊園,佔地6 km2,
是我們經常拜訪的地點。Robert Allerton是UI的畢業生,
後來他把整個莊園都送給UI。

Japanese Garden,在UI的校園內,有一座日本房子居中,
平常亦教導茶道。

Lake of Woods,距離香檳半小時的一處市立公園,佔地很廣,
其中的步道來回一趟要二小時以上,運動量充足。

 

2010 JRC鐵路聯盟會議

Joint Rail Conference是美國鐵路界,一年一度的盛事,每年在不同學校舉行。參加的有學校、鐵路公司、政府官員及研究單位,但過往均注重於貨運鐵路,今年則增加了高速鐵路的議題,使整個會議更是熱絡起來,盛況空前。2010 JRC正好輪到University of Illinois主辦,Professor Barkan為大會主席,另外包括ASCE、 ASME等五個學會協辦,為了使整個會議的參與更國際化,Professor Barkan希望我可以替他邀請國際間高速鐵路的專家,來參與並提出各國高鐵發展的現況及技術能力。

我一開始先鎖定亞洲的四個高鐵國家,從認識的朋友開始,由於我的亞洲朋友都很熱心支持,原定一個session的四位講者,一下子暴增至八位,變成半天的議程,都是亞洲高鐵國家的報導。見到亞洲各高鐵國家的踴躍參與,歐洲各國也不落人之後,紛紛派出強棒,參與的講員有來自: Alstom (法),Siemens(法),Talgo(西班牙)及 Bombardier(加拿大)。

這次參與人數為歷屆最多,且亞洲參與人數居冠,尤其是中國方面派出了一個近五十人的隊伍,由中國鐵道部對美輸出工作小組的負責人—劉連清局長領頭,美國是中國高速鐵路輸出的重點市場,劉局長是執牛耳的人。

原定在晚餐發表Keynote Speech 的聯邦政府官員因故未能參與,大會急忙找我,希望由我代打,我臨危受命,只有一星期的準備時間,在仔細思考後,決定利用此一機會,對美國發展之高速鐵路作一建言,於是把題目定為「Overcoming Challenges to the Vision for High Speed Rail for America」,這是有點不自量力,呼應Obama總統所提出的「Vision for High Speed Rail for America」。

是日我相當緊張,從來沒有在五百多人的國際場合演講,而且演講前亂轟轟的宴會,更使得我的忐忑的心七上八下。然而演講一開始,全場立刻寂靜下來,我安排的幾個punch lines及笑話,也引得臺下很大的共鳴,最後當我講完時,全場聽眾站起來拍手,給我一個stand ovation,讓我受寵若驚,後來許多人跟我說,他們從來沒看到會議的keynote speech會有stand ovation。

 

近五百人的賓客仔細聆聽我的演講。

說到會心之處,大家都笑了。

 

意外的韓國之旅

在UI的教學原定在5月11日結束,我也安排好5月底返國,誰知在韓國高鐵的朋友希望我在5月9-12日至韓國一趟,參加一個國際高鐵座談會,因盛情難卻只好旋風似的至韓國四天再回到香檳。

此行見到Korail的主席及副主席,除了發表一演講以外,也接受他們熱情的招待。

 

我左手邊是Korail權主席,右手是金副主席。

於一韓國的舊宅中,享用傳統的韓國美食,
好像到了「大長今」的世界。

 

對美國中西部高速鐵路聯盟演講

從韓國回來後,在美國最後的公開行程是對伊利諾州的政商人士作一演講,是日參加的人有:
UI校長 Dr. Robert Easter
州參議員Michael Frerichs
州眾議員Lisa Dugan
Urbana市長 Laurel Prussing
Decatur市長Randy Prince
Springfield市長Joshua Collins

另外還有報紙及電臺,我主要的講題還是回顧臺灣高鐵的經驗,及建議美國未來高速鐵路如何發展。

自從1月8日抵達美國,所有的行程一個接一個,似乎無法放鬆下來,直至作完這最後一次的演講,整個人一下子鬆懈下來,回家後整整睡了14個鐘頭。

 

在美國的最後一次演講後,與參與的貴賓合照。

 

餞行

臨行前,Professor Barkan特別在他的家裏為我招開一個餞行的晚宴,系裏的同學及教授都來參加,大家說了很多祝福的話,很感動,也很激動,我也利用這個機會告訴他們為何我來這裏教書。

 

參加餞行的朋友、教授及學生們。

 

歸途

至此於UI任教的一學期,倏忽即逝,在5月26日,我與內人帶著依依不捨的心情、滿滿的祝福及未來的期望踏上歸途,同樣是來時的公路,景色已由皚皚白雪,變成綠油油的田野。

 

歸途已是綠油油的一片田野

 

未來的計畫

此行除了將高鐵工程的知識及台灣高鐵的經驗介紹給UI、美國的工程界及伊利諾州的政商界外,自已也因為這些活動,建立了人脈,交了許多的朋友,希望因此可以為軌道學程及軌道中心的發展建立新的契機。

未來也希望可以和中、日、韓的鐵路界建立合作的關係,建立台灣與各國鐵路界的合作。