鐵路交通環(huán)境振動(dòng)及噪音檢測(cè)與預(yù)測(cè)分析
摘 要：本文擬探討鐵路交通之振動(dòng)與噪音,，針對(duì)不同列車(chē)經(jīng)過(guò)所產(chǎn)生之振動(dòng)及噪音進(jìn)行檢測(cè),，了解火車(chē)經(jīng)過(guò)對(duì)于環(huán)境的影響程度，并利用檢測(cè)所得之?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析,。首先回顧國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于鐵路交通環(huán)境振動(dòng)及噪音所作之研究報(bào)告,，說(shuō)明選用之評(píng)估指標(biāo)的理論基礎(chǔ)，并敘述檢測(cè)方法及其流程步驟。在選定之鐵路路段,，利用未有火車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)先行檢測(cè)環(huán)境之背景振動(dòng)及噪音,，接著就不同種類(lèi)之列車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)各進(jìn)行三次檢測(cè)，求得各種列車(chē)所產(chǎn)生之平均振動(dòng)與噪音量,。將檢測(cè)所得之背景振動(dòng)噪音以及各種列車(chē)經(jīng)過(guò)產(chǎn)生之振動(dòng)噪音量,，查詢(xún)火車(chē)時(shí)刻表各種列車(chē)班次時(shí)段，預(yù)測(cè)此段鐵路在任一時(shí)段鐵路交通之環(huán)境振動(dòng)及噪音量,，并導(dǎo)入相關(guān)管制標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行評(píng)估比較,。日后則可利用此量測(cè)模式，對(duì)于不同鐵路路段進(jìn)行環(huán)境振動(dòng)及噪音檢測(cè)以及預(yù)測(cè)分析,。
關(guān)鍵字：鐵路交通之振動(dòng)與噪音,、評(píng)估指標(biāo)、背景振動(dòng)及噪音,、管制標(biāo)準(zhǔn),、量測(cè)模式
一、前言
環(huán)境振動(dòng)及噪音乃是由日常生活中各式各樣的振動(dòng)噪音源產(chǎn)生而成,，振動(dòng)是指一物體在一參考點(diǎn)上作來(lái)回?cái)[動(dòng)的運(yùn)動(dòng),，噪音則是令人不舒服之聲音皆可屬之。而振動(dòng)與噪音幾乎都是伴隨而生的,，很少有振動(dòng)或是噪音單獨(dú)產(chǎn)生的情形,。環(huán)境振動(dòng)的傳遞媒介為地表，以波的形式傳遞,，振動(dòng)強(qiáng)度隨著距離增加而衰減,。環(huán)境噪音的傳遞媒介則為空氣，噪音大小也會(huì)隨著距離增加而衰減,。環(huán)境振動(dòng)與噪音對(duì)於人類(lèi)來(lái)說(shuō),，人類(lèi)首先感覺(jué)到的是環(huán)境噪音，對(duì)于環(huán)境振動(dòng)的感覺(jué)則不像對(duì)環(huán)境噪音的感覺(jué)來(lái)得明顯,，除非是很大的振動(dòng)才會(huì)有所感應(yīng),。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的研究顯示，環(huán)境振動(dòng)及噪音會(huì)對(duì)人類(lèi)造成生理與心理不同程度之影響,。而環(huán)境振動(dòng)還會(huì)經(jīng)由地表傳遞到人類(lèi)所居住之房舍等建筑物,，使其產(chǎn)生振動(dòng)，輕則造成房屋內(nèi)之家具門(mén)窗搖晃作響,，影響居住品質(zhì),，嚴(yán)重的話(huà)則危害建筑物本體結(jié)構(gòu)，造成房屋墻壁龜裂的情形,。環(huán)境振動(dòng)及噪音來(lái)源有很多種,，像是交通工具(飛機(jī),、火車(chē)、汽車(chē),、機(jī)車(chē)等等),、工廠機(jī)臺(tái)、營(yíng)建工地工作機(jī)具以及軍事靶場(chǎng)火砲射擊所產(chǎn)生之振動(dòng)噪音等等,，都是日常生活中經(jīng)常碰到的振動(dòng)噪音源,。
而對(duì)於鐵路交通所造成之環(huán)境振動(dòng)及噪音，在國(guó)內(nèi)外都有相關(guān)之研究文獻(xiàn),。Morihara et al. [1]是對(duì)鐵路與道路交通噪音之間的響應(yīng)關(guān)係作比較,，探討距離的減輕作用，結(jié)果顯示靠近鐵路的地區(qū)所受到的打擾比遠(yuǎn)離鐵路的地區(qū)要較為嚴(yán)重,。Fitzgerald [2]則是描述城市鐵路噪音控制量測(cè)的發(fā)展與成果,，分別就倫敦港區(qū)窄軌鐵路的北線以及西線路段作噪音控制檢測(cè)的說(shuō)明。Yano et al. [3]乃是對(duì)不同類(lèi)型的社區(qū)鐵路噪音打擾評(píng)估尺度作比較,，討論四種藉由社會(huì)民調(diào)得來(lái)的鐵路噪音打擾反應(yīng)類(lèi)型尺度,，并且比較在相同尺度下鐵路與道路交通噪音之間的響應(yīng)關(guān)係。郭及盧[4]則是利用測(cè)定鐵路每班列車(chē)之最大音壓位準(zhǔn)
同時(shí)探討鐵路交通之環(huán)境振動(dòng)及噪音的研究方面，Ohrstrom [6]對(duì)於鐵路交通的振動(dòng)及噪音暴露效應(yīng)作研究,，比較有振動(dòng)及無(wú)振動(dòng)兩個(gè)地區(qū)之間的差異,。Jutulstad [7]則是敘述挪威奧斯陸到新機(jī)場(chǎng)之間新高速鐵路干線發(fā)展之振動(dòng)與噪音的問(wèn)題。王等人[8]分析比較國(guó)外的管制方法,，針對(duì)高鐵噪音振動(dòng)之物理特性,，找出適合國(guó)內(nèi)情況的評(píng)估指標(biāo)與環(huán)境影響量表，作為訂定管制標(biāo)準(zhǔn)之參考依據(jù),。中華民國(guó)振動(dòng)與噪音工程學(xué)會(huì)[9]建立高速鐵路振動(dòng)與噪音的標(biāo)準(zhǔn)量測(cè)方法,、推估模式以及評(píng)估指標(biāo)，擬定高速鐵路之振動(dòng)噪音管制措施,、對(duì)策及規(guī)范,。本文之目的主要是針對(duì)鐵路交通所產(chǎn)生之環(huán)境振動(dòng)及噪音進(jìn)行檢測(cè)，了解火車(chē)經(jīng)過(guò)對(duì)於環(huán)境的影響程度,，并將檢測(cè)所得之?dāng)?shù)據(jù)作預(yù)測(cè)分析,，預(yù)估鐵路交通在任一固定時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生之振動(dòng)噪音量,。
二、評(píng)估指標(biāo)之選用與理論基礎(chǔ)
進(jìn)行環(huán)境振動(dòng)及噪音檢測(cè)工作完畢后,，之后便要分析檢測(cè)之?dāng)?shù)據(jù),，將檢測(cè)所得之原始數(shù)據(jù)換算成環(huán)境振動(dòng)及噪音之評(píng)估指標(biāo)，在此所謂的評(píng)估指標(biāo)乃是比較評(píng)定環(huán)境振動(dòng)及噪音量大小的一種標(biāo)準(zhǔn),，環(huán)境振動(dòng)與環(huán)境噪音所採(cǎi)用之評(píng)估指標(biāo)略有不同,，配合管制標(biāo)準(zhǔn)來(lái)加以控管振動(dòng)噪音源對(duì)於環(huán)境的影響。國(guó)內(nèi)外對(duì)於各種振動(dòng)噪音源所產(chǎn)生之環(huán)境振動(dòng)及噪音,，都訂有相關(guān)之評(píng)估指標(biāo)與管制標(biāo)準(zhǔn),，隨著國(guó)情的不同，所訂立之標(biāo)準(zhǔn)也有所差異,。表1為世界各國(guó)對(duì)於各類(lèi)型振動(dòng)噪音源所產(chǎn)生之環(huán)境振動(dòng)及噪音所採(cǎi)用之評(píng)估指標(biāo)的比較,，分為環(huán)境振動(dòng)及環(huán)境噪音兩個(gè)部份，由於我國(guó)尚未制定振動(dòng)管制法,，唯有在勞工安全衛(wèi)生方面[10]有規(guī)定勞工於振動(dòng)環(huán)境作業(yè)時(shí)之振動(dòng)暴露量限制,，以最大加速度為評(píng)估指標(biāo)，另外表中所列我國(guó)對(duì)於環(huán)境振動(dòng)所採(cǎi)用之評(píng)估指標(biāo)乃是崔[11]所建立環(huán)境振動(dòng)之量測(cè)與管制技術(shù)所使用之指標(biāo),。
噪音的單位為分貝,，寫(xiě)為dB。為模擬人耳對(duì)不同頻率的敏感度,，必須對(duì)不同中心頻率之音壓位準(zhǔn)取加權(quán)函數(shù),，表1所述之噪音評(píng)估指標(biāo)皆取A加權(quán)函數(shù)，單位為dBA,。振動(dòng)主要有三個(gè)方向,，分為垂直(z軸)方向以及水平(x、y軸)方向,，以垂直(z軸)方向之振動(dòng)對(duì)於人體的影響較大,。振動(dòng)的單位同噪音一樣為分貝，寫(xiě)作dB,，并且需要作加權(quán),。
對(duì)於不同類(lèi)型之振動(dòng)噪音源，所需之評(píng)估指標(biāo)也有所不同,。根據(jù)表1所列之評(píng)估指標(biāo),，配合環(huán)境振動(dòng)及噪音的種類(lèi)與實(shí)驗(yàn)室所擁有之檢測(cè)儀器的功能，選擇適合并可利用分析工具運(yùn)算獲得之評(píng)估指標(biāo),，作為本文對(duì)於環(huán)境振動(dòng)及噪音評(píng)估所用,。以下主要對(duì)所選用之環(huán)境振動(dòng)及噪音評(píng)估指標(biāo)的公式原理以及定義作一敘述，并且說(shuō)明各評(píng)估指標(biāo)所代表之符號(hào),。
(一)環(huán)境噪音
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