臺灣博碩士論文加值系統

中 文 摘 要
民國九十年七月十三日星期五莒光41車次列車，於上午10時17分於南港溪橋北端發生出軌翻車事故，幸無人傷亡。本文針對此事件之可能原因進行研究。
研究方法包含數值解析及試驗兩種方法。在數值解析方面，將以ANSYS結構分析及理論推導方式探求50N鋼軌挫屈荷重、側向扭轉挫屈荷重及溫度效應對挫屈荷重影響；試驗方法方面，將執行試驗以探討金屬疲勞現象對材料性質及結構行為之影響。
研究結果顯示，三百萬次之疲勞震動對鋼軌知材料性質與結構行為都沒有影響。50N鋼軌在現場破壞模式下之挫屈荷重約35噸，事故當日溫度效應加上橋軌互制而產生之軸向力已達32.4噸，若加上車輛之動態荷重、加速及減速動作以及軌道基礎勁度與軌道初始變形等因素之影響，總軸向力很可能超過35噸而引起挫屈破壞。另外，鐵路規章規定側向阻力為400kg/m，在純石碴軌道處應為適當，但是在版式軌道與石碴軌道連接處似嫌不足，本文亦有改善建議。

ABSTRACT
The south bound train of CHU KUANG NO.41 of Taiwan Railway Administration had a traffic accident at 10:17AM, 13 July, Friday, 2001.The cause of this accident is the main subject of this study.
Two research methods were used in this paper: numerical analysis and experimentation. For numerical analysis, we will use structure analysis or theory reason to analyze the bulking load on 50kgN rail, and determine the lateral torsion and the temperature effects on the bulking load. For experimentation, we will study the effect of metal fatigue on material and structure properties.
According to the research results, three million times fatigue vibration had no effect on the materials and the rail structure properties. The bulking load of 50kgN rail destroy mode was designed to support 35 tons. However, the axial load and temperature effects alone reached about 32.4 tons on that day. If the movement loads of the trains, including acceleration and deceleration, are added together, the total axial load might exceed 35 tons, which would cause bulking destruction. Additionally, Regulations of Taiwan Railway Administration stipulate that 400kg/m of lateral resistance on the ballast track is suitable, but it seems that the lateral resistance between slab track and ballast track is unsuitable. This paper will describe the suggestions for improvement.

目 錄
中文摘要………………………………………………………..…I
ABSTRACT……………………………………………………...…II
目錄……………………………………………………………..…III
表目錄………………………………………………………….…VII
圖目錄……………………………………………………………...X
照片目錄…………………………………………………………XV
附 錄….…………………………………………………………XVI
第一章 緒 論………………………………………………..…1
1.1 前 言 ………………………………………….……1
1.2 研究緣起………………………………...………………1
1.3 國外鋼軌挫屈案例描述…………………………...……3
1.4 現場鋼軌破壞變形描述………………… ……………..4
1.5 研究方法………………………………...………………4
第二章 文獻回顧…………………………………………………7
2.1 前言…………………………………………………..7
2.2 歐美方面鋼軌挫屈研究情形………………...…………7
2.3 亞洲方面鋼軌挫屈研究情形………………..………….8
2.3.1 日本川口博士（Dr. M. Kawaguchi ）的研究……...…8
2.3.2 日本沼田實博士的研究…………………………..….9
2.3.3 日本佐藤吉彥博士的研究………………………….10
2.3.4 日本國鐵挫屈應用公式…………………………….11
2.3.5 台灣方面之研究………………………………….…12
2.4 石碴橫向阻力的測定與各國規範.................................14
2.5 橋軌互制行為…………………………………………...…16
第三章 軌道構造概論…………………………………………17
3.1 前言………………………………………………………17
3.2 長焊鋼軌概論……………………………………………17
3.2.1 長焊鋼軌的定義…………………………………….17
3.2.2 長焊鋼軌的歷史……………………………………18
3.2.3 長軌鋪設及施工法………………………………….19
3.3 石碴軌道構造概論………………………………………21
3.3.1 鋼軌與鋼軌配件…………………………………….21
3.3.2 枕木………………………………………………….23
3.3.3 石碴………………………………………………….25
3.3.4 鋼軌接頭……………………………………………25
3.4 版式軌道構造概論…………………………………26
3.4.1 版式軌道的形式…………………………………….26
3.4.2 版式軌道的設計與施工…………………………….27
第四章 鋼軌挫屈數值分析研究………………………………31
4.1 前言…………………………………………………...…31
4.2 50N鋼軌挫屈荷重解析...………………………………31
4.2.1 ANSYS有限元素分析簡介 …………………….…31
4.2.2 分析模型建立……………………………………….33
4.2.3 進行結構分析……………………………………….35
4.2.4 分析結果與討論……………….……………………35
4.3 側向扭轉挫屈荷重解析……………………………...…42
4.4 溫度效應對挫屈荷重之影響…………………………...43
4.5 小結……………………………………………………...44
第五章 鋼軌疲勞試驗研究………..……………………………46
5.1 前言…..………………………………………………….46
5.2 金屬疲勞特性概述……………………………………..46
5.3 疲勞試驗之裝設………………………………………..48
5.4 試驗設備………………………………………………..48
5.5 試體尺寸………………………………………………..49
5.6 試驗內容與方法………………………………………49
5.7 試驗規劃與步驟………………………………………51
5.8 試驗結果與討論………………………………………52
5.9 小結……………………………………………………..53
第六章 結論與建議…………………………………………..…55
6.1 結 論………………………………………………….…55
6.2 建 議………………………………………………….…56
參考文獻………………………………………………………..…58

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