Page 82 - 捷運技術 第46期

76 鄭國雄、陳誠源 捷運噪音及減噪相關管制與技術深耕

除，一段時間後，波狀磨耗仍會重覆發生。

(2) 尖銳噪音（Squeal noise）
列車行經彎道時，轉向架前導之內側車輪，會在鋼軌踏頂產生黏著與
滑行（Stick-slip）交替之週期性橫向振盪，並激發車輪面外運動（Out-of-

plane motion）共振現象，進而輻射產生高頻尖銳噪音。尖銳噪音主要頻率範
圍在1000～5000Hz，也是人耳最敏感的頻率範圍，其音量甚至比滾動噪音大
20dB(A)。
文獻記載，經由實際觀察與記綠，尖銳噪音通常發生在半徑小於100倍轉向
架固定軸距的彎道處【Rudd, 1976】。惟以都會區捷運系統的特性，此一條件若
要滿足，勢必造成路線大量穿越建物之上方或下方，因此，自1970年代開始，尖

銳噪音機構的建立及其相關減噪措施，一直在持續發展中。
(3) 輪緣摩擦噪音（Flanging noise）
輪緣摩擦噪音是當列車行經彎道時，彎道外側車輪輪緣與鋼軌摩擦而產生之
噪音。輪緣摩擦噪音主要頻率範圍在5000Hz以上。
(4) 撞擊噪音（Impact noise）
衝擊噪音主要是由於鋼軌接頭、軌距線不連續性（如道岔、橫渡線）或車輪
扁疤造成車輪對鋼軌產生垂直的衝擊，導致輪軌受強制性振動而輻射噪音。由於

衝擊近似剛體運動行為，主要發生頻率很低，約在50～250Hz。
(二) 輪軌噪音機構
理論或數值分析預測輪軌噪音所引用的各種機構模態（Models）如雙音源模態
（TWINS）等，並不在本文探討範圍。這裡所謂輪軌噪音機構，是指輪軌接觸行為時，車
輪如何運動？鋼軌如何運動？由於輪軌各自運動的結果，週遭空氣受到擾動，因而輻射噪
音。經由了解輪軌噪音機構，俾便後續減噪措施之探討。
(1) 車輪
列車在鋼軌上運行，車輪輻射噪音的行為包括垂向運動、縱向滾動、縱向滑
行、縱向蠕滑（creepage）、橫向滑行、橫向蠕滑及輪緣磨擦等。車輪呈中空圓

形近似平板形狀，內圓與車軸固鎖，外圓與鋼軌接觸，為降低轉向架之簧下質
量，車輪質量需適當減少，衍生輪腹（web）成為車輪厚度最小處。
A. 垂向運動、縱向滾動、縱向滑行及縱向蠕滑：車輛運動行為基本上以面內運動
（In-plane motion）為主。由於面內運動的彎曲勁度相當高，行為近似剛體運
動，不易造成高幅射噪音。
B. 橫向滑行及橫向蠕滑：車輛運動行為基本上以面外運動為主，一般是以節圓型
（Nodal circles）與節徑型（Nodal diameters）來描述。節圓型是指不動點呈同

心圓排列的數量，節徑型是指不動點呈徑向排列的數量。一旦節圓型與節徑型
的數量和越大，代表車輪面扭曲越厲害，其共振頻率越高；當節圓型與節徑型
的數量和接近於0，代表車輪面近似剛體運動，其共振頻率越低。一般橫向滑
行較易形成節圓型，而橫向蠕滑較易形成節徑型。車輪面外運動易使車輪受彎
變形，擾動週遭空氣，因而形成高輻射噪音。臺北捷運系統高運量車輛之車輪
直徑為850mm，符合UIC 512之規定，目前國內已有針對單一車輪的振動模態
分析與量測數據進行比對【Shyu, etc., 2002】【王栢村、李英傑，民93】，國
外文獻亦有記載不同車輪直徑或車輪組的振動模態分析結果【Thompson, etc.,