Page 38 - 捷運技術 第39期

32 陳誠源 漫談捷運軌道噪音振動

一、前言

都市化的結果，噪音已成為市民心中最大的環境公害，而振動問題亦隨著生活品質與機
能的提昇，正逐漸為人們所重視。其實，噪音與振動同為波動傳播行為，為一體兩面。噪音
與振動均是音源或振源的擾動能量以波的形態向遠方傳播，噪音的傳播介質為流體（氣體或
液體），人體感受的器官為聽覺系統；振動的傳播介質為固體，人體感受的器官為觸覺系

統，主要為四肢。一旦噪音低且能量大時，噪音亦可藉由流體與固體的接觸轉化為振動，使
人體感受振動的存在；當振動頻率高且能量大時，固體振動因擾動周遭空氣，亦會將部分振
動能量以聲音方式傳播，而為人耳所聽到，是為二次噪音。

相較於公路運輸系統，捷運系統具有運量大、速度快、班距短、準點率高、事故低、低
污染、省能源等諸多優點，惟若要達成無公害的目標，持續提昇噪音振動的改善與防治，實
刻不容緩。
本篇文章係嘗試將目前令初學者模糊不清的噪音振動基本觀念予以導正，並以拋磚引玉
心態，彙集捷運相關噪音振動預測模式、減振降噪措施等，一併提供對此領域有興趣之讀者

參考。相關議題或許經由集思廣益，可使減振降噪措施有更新穎、更經濟、更有效的見解與
創新。
臺北捷運噪音振動問題大部分集中在高運量系統，而高運量系統的噪音與振動來源除電

聯車設備噪音外，則屬輪軌部分。以下探討範圍將以鋼輪鋼軌系統作為主軸，焦點集中在軌
道方面。

二、韋伯－菲克納定律

韋伯－菲克納定律 (Weber - Fechner Law) 是指人體感官系統對外界刺激 (Stimulus) 的感
覺大小 (Perceived Magnitude) 與刺激的物理強度 (Physical Intensity) 的對數成正比。

S=K×log(I) （1）
其中，
S ：感覺大小；
I ：物理強度；

K ：常數。
當我們的感官系統接受到任何外界刺激（如光波、聲波、外界接觸、揮發性物質、可溶
性物質、機械能等）時，會將此刺激訊息傳至大腦相關部位，而引發痛覺、冷覺、熱覺等之
過程，稱為感覺。
韋伯－菲克納定律 (Weber – Fechner Law) 是最早用來描述外界刺激與感覺的關係，其

屬心理學領域，此定律是由菲克納 (Gustav Theodor Fechner, 1801~1887) 所提出，但其觀
念則是源自於韋伯 (Ernst Heinrich Weber, 1795~1878) 的實驗心理學，菲克納將原本定性的
實驗心理學 (Experimental Psychology)，以物理學的觀念將其定量化，開拓了心理物理學

(Psychophysics）的領域。雖然在1950年代以後，史蒂文生公式（Stevens' Formula) 已逐漸取
代韋伯－菲克納定律應用在心理物理學，但因其近百年來已廣為心理學者所引用，而且噪音
振動之基本定義仍是源自於韋伯－菲克納定律，故有必要對此定律的起源作介紹。