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研究生:邱秉國
研究生(外文):Ping-Kuo Chiu
論文名稱:列車引發高架橋噪音分析
論文名稱(外文):Analysis of Structural Noise of Viaduct Structure Induced by Moving Train
指導教授:洪振發洪振發引用關係
指導教授(外文):Chen-Far Hung
口試委員:王昭男王偉輝張思劉德源
口試日期:2013-07-31
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:工程科學及海洋工程學研究所
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:108
中文關鍵詞:捷運;有限元素分析;動態分析;模態分析;聲場分析;減振降噪
外文關鍵詞:MRT;FEM;Dynamic Analysis;Model Analysis;Acoustic Analysis; Reduction of Vibration and Noise
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台北市隨著都市化的發展,人口不斷向大都市湧入,造成交通擁塞及車輛廢氣排放,為了改善交通狀況,縮短上下班時間,將乘客有效分流至各個目的地,捷運的興建成為重要的公共設施。高度人口密集的都市,捷運路線接近民宅,噪音已經成為市民心中嚴重的環境公害之一,振動噪音問題逐漸為市民所重視。有效降低振動噪音、提升環境品質,為市民謀取福利,成為現下重要的課題。
本文以平板振動與噪音實驗結果驗證本文板結構振動FEM分析與聲場BEM分析之模型可信度,進而比較列車位於不同橋梁位置對整體結構模態之影響,確認在列車經過高架橋之合理分析狀態,以暫態分析模擬列車通過高架橋軌道系統對軌道衝擊所造成之軌道入力進行高架橋結構振動引起的環境聲場分析。比較不同基鈑所造成之軌道結構振動及其造成噪音之聲壓位準差異,檢討高隔振彈性基鈑之減振狀況及降噪功能。


The urbanization in Taipei City. It causes a serious traffic problem, including emission of vehicle exhaust and noise. To improve the traffic conditions, building MRT becomes imperative infrastructure. The flow of passengers could be effectively channeled into distinctive destinations and the time spent on the communication is reduced as well. Even though MRT contains various fascinating merits such as high transit, little pollution, fast speed, energy- saving and low carbon emission, it still brings about some environmental problem like noise pollution. Therefore, it is a critical issue to effectively reduce noise pollution from vibration and to provide comfortable transportation system.
In the thesis, the finite element model for plate vibration analysis and the boundary element model for analysis of acoustic field excited by vibration plate haven verified by an experiment result and analytical solution of a plate panel. The transient dynamic analysis to simulate the vibration of a viaduct rail system impacted by passing train has been performed, and the impact force on the track system were adopted from the analysis results. The spectrum of the impact force is used to input force for acoustic field analysis around viaduct. The effects of NBHI on the mitigation of track impact force and noise radiated from vibrating viaduct has investigated.


致謝 I
摘要 II
ABSTRACT III
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
第二章 振動與噪音理論介紹 4
2.1 單自由度振動系統 4
2.1.1 無阻尼系統 5
2.1.2 單自由度阻尼系統 5
2.2傅立葉轉換 5
2.2.1 快速傅立葉轉換(Fast Fourier Transform, FFT) 7
2.2.2奈奎斯特取樣定理(Nyquist Sampling Theorem) 8
2.3 聲學理論 9
2.3.1聲強 10
2.3.2聲功率位準 11
2.3.3三分之一倍頻頻譜 14
2.3.4聲音的加權 17
第三章 分析軟體簡介及應用 20
3.1 SOLIDWORKS 模型建立 20
3.2 HYPERMAEH 網格建立 21
3.3 ANSYS 模態分析 22
3.4 LS-DYNA 動態分析 24
3.4.1 LS-DYNA Rail 功能 24
3.5 聲場分析 25
第四章 數值模擬與實驗量測之比較 27
4.1葉[2004]平板試驗模型 27
4.2 平板模態分析 29
4.3 聲場數值分析與葉[2004]試驗之比較 34
4.3.1 衝擊槌入力值與聲場分析 34
4.3.2 聲場分析與葉[2004]之數值比較 38
4.3.3 小結 39
4.4 生鏽模型之試驗與分析 40
4.4.1敲擊試驗 40
4.4.2 加速規量測之自然頻率 44
4.4.3 麥克風量測之頻率響應 46
4.4.4 聲場分析 49
4.4.5小結 51
4.5 網格尺寸之影響檢討 53
第五章 高架橋之有限元素分析模擬 58
5.1 高架橋結構介紹 58
5.1.1 軌道介紹 58
5.1.2 列車模型介紹 61
5.1.3 高架橋結構材料參數 63
5.2 高架橋之模態分析 67
5.3 高架橋之動態分析 77
5.4 高架橋之聲場分析 89
5.4.1 橋梁中央不同角度與狀況下聲場分布情形 89
5.4.2 距離高架橋邊緣6公尺之聲場分析 98
第六章結論與未來展望 105
6.1 結論 105
6.2 未來展望 106
參考文獻 107


參考文獻
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許榮均,台北捷運信義線計畫DR147標軌道噪音振動防治教育訓練,國立臺灣海洋大學振動與噪音研究中心,2003。
許榮均,松山線計畫DG166設計標技術移轉課程—捷運系統減振噪音之探討,國立臺灣海洋大學振動與噪音研究中心,2005。
許維倫,高鐵列車行經高架橋樑時之橋軌與列車動態分析,國立台灣大學工程科學及海洋工程研究所碩士論文,2007。
葉育超, 內之乘即附加集中值量對平板聲輻射改善之研究,國立台灣大學工程科學及海洋工程研究所碩士論文,2004。
王翊丞,高速列車行經過度段軌道結構之動態反應,國立台灣大學工程科 學及海洋工程研究所碩士論文,2011。


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