8-1 結論
本研究提出全車體和半車體的捷運軌道車輛動態分析模型，經由實車測試結 果比對後，證實我們所提出的兩種車輛模型都具有相當的可信度，本研究依據該 兩種模型模擬出捷運軌道列車在各種不同情況下的動態響應，經整理，我們有以 下幾點重要結論：
1. 本研究提出的捷運軌道車輛模型，在直軌段的穩定度分析中，我們發現在第一 級的軌道狀況下，列車的臨界時速為145 km/h，當速度大於此值時，輪軸組的 橫向位移就會超出規定的極限值6 mm，亦即有輪緣接觸的情況發生，且轉向架 的橫向加速度也開始產生不穩定的現象；而當軌道不平整的等級由最差的第一 級變為最佳的第六級時，列車的臨界時速則會增加至150 km/h，當速度大於此 值時，轉向架的橫向加速度也會開始產生不穩定現象，不過此加速度大小隨時 間的增加幅度比第一級軌道不平整時為小。
2. 列車的懸吊系統設計對它們本身的橫向位移值(stroke)與作用力有極大的影 響，當橫向懸吊系統勁度係數增加時，該懸吊系統的橫向位移值會減小，但作 用力會增加；而當垂向懸吊系統勁度係數增加時，懸吊系統的作用力也會增 加，且其壓縮時所產生的作用力比拉伸時大，這是因為在垂直方向上，除懸吊 系統外，還有轉向架與車身的重量需要考慮。
3. 鋼輪磨平、行車速度、不同負重、軌道等級等皆是影響軌道車輛動態響應的重 要因素，一般而言，愈嚴重的鋼輪磨平對鋼輪所造成的衝擊力愈大，且衝擊力 也隨列車行車速度的增加而增大；而較大負重的列車對鋼輪亦會造成較大的衝 擊力。在軌道不平整方面，第一級軌道等級對列車所造成的任何影響皆較其他 等級者為大。
4. 我們將全車體的28個自由度改為半車體的16個自由度來模擬、並和實車測試的 結果比對，發現半車體模型所分析出來的結果與全車體模型的分析結果相符，
也具有相當高的可信度，據該模型模擬並探討列車行駛突遭四級地震時，其輪 軸組橫向位移的變化，結果發現軌道不平整的影響幾為地震的影響所蓋過，且 輪軸組有輪緣接觸的情況發生，還好在Nadal ratio和輪軸減重率方面，皆仍未 超出標準值。同樣探討輪軸組的橫向和垂向位移，如果我們同時考慮橫向和垂 向地震時，所得的結果較只考慮單一方向地震者，只有5%的加成效果而已。因 此，本研究所討論的軌道車輛模型在行駛時突遇四級地震，應是安全無虞的。
5. 本研究所討論的軌道列車在直軌段行駛時，無論是否為高承載情況，其輪軸組 的橫向位移、Nadal ratio和輪軸減重率都低於標準值，所以應是非常安全的。
在彎軌行駛，雖然無承載的列車符合安全指標，但在高承載時，其輪軸減重率 則已超出規定的標準值，而有出軌的風險。通常高承載的列車在任何過彎半徑
行駛時，其輪軸組的橫向位移皆會大幅增加，且會提早列車偏移軌道的時間點。
6. 列車在高承載行駛時，輪軸組的橫向位移隨軌道不平整的等級變佳而減小；在 彎軌段時，不同軌道等級所造成輪軸組偏移軌道的時間點雖然差不多，但在最 後第90秒時，輪軸組偏移軌道的最大值卻不相同，一級軌道不平整所造成的偏 移最大值會是其他不同軌道等級的數倍。
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計畫成果自評
本研究的計畫名稱為軌道車輛動態模擬分析與實車振動試驗，主要是探討捷 運軌道列車於行駛時的各種動態響應，其中包括對懸吊系統的設計、鋼輪磨平對 衝擊力的影響、高承載時的動態響應與安全評估，以及列車遭遇四級地震時是否 該停駛的措施作評比。研究過程中，我們曾參與捷運軌道列車 CP341 的實車測試，
實測路段為淡水站(R33)行駛至竹圍站(R31)，實測結果經與我們模擬出的結果作比 對，發現兩者所呈現的結果非常相近，因此我們於本研究中提出的 28 自由度與 16 自由度的軌道車輛動態分析模型皆具有相當高的可信度，應可被用來模擬軌道車 輛於各種不同的行駛狀況下，所呈現的動態響應與安全評估。在懸吊系統的設計 上，經由我們的模擬結果得知懸吊系統勁度係數的變化，對懸吊系統的位移及作 用力所造成的影響，在設計捷運軌道車輛時，便可依據我們模擬的結果作適當的 變化，使乘客有更舒適的乘坐品質；列車於高承載下的行駛，因行駛路段的不同 而有所差異，由模擬結果可知行駛於直軌路段是十分安全的，但於彎軌路段時，
則會因為過彎半徑和軌道等級的不同而有所差異，捷運列車在初期測試時，會根 據列車本身的設計以及路段的狀況不同，設定列車的行駛速度，但於高承載下，
由於其動態響應和安全評估與低承載時相差甚多，此時的列車行駛是否真正安 全，是個不容忽視的問題；最後對捷運軌道列車於行駛時遭遇四級地震是否停駛 的措施，我們發現列車在直軌平面段時，雖有輪緣接觸情況產生，但安全評估皆 未超出標準值，因此捷運列車突遇四級地震時，應仍是安全的，但此研究結果僅 限於直軌平面段，在彎軌或高架段時所呈現的動態響應仍是需要再探討的方向。
本研究最重要的研究結果在於我們提出的軌道車輛動態分析模型，可以有效地預 測真實的捷運列車於各種不同行駛狀況下所呈現的結果，如碰撞月台、出軌和車 體本身耗損等等，可事先預防此類的危險情況發生，也可設計出子系統與懸吊系 統間更良好匹配關係，以達快速、節能、安全且舒適的捷運軌道列車。
出國報告
10/28-11/01/2007 赴日本箱根參加
4th Japan-Taiwan Workshop on Mechanical and Aerospace Engineering
台灣大學機械系 吳文方 撰 11/08/2007 wfwu@ntu.edu.tw 一、 出國事由
筆者有幸曾於 2001、2003、2005 年分別於台南、東京(而後仙台)、花蓮等地參加
「台日(或日台)機械與航太工程(學術)研討會」，並發表論文。去(2006)年 12 月間，國科 會航太學門召集人黃榮芳教授(台灣科技大學機械系)詢問是否有意願赴日本參加該系 列的第四屆會議，定名為 The 4th Japan-Taiwan Workshop on Mechanical and Aerospace Engineering，因有過往因緣，筆者立即應允。經黃教授連同台大應力所朱錦洲教授與日 本東京工業大學 Takashi Yabe 等教授多次協調、聯繫後，確認我方由黃教授帶領 22 位 來自國內不同大學的教授參與 2007/10/28-10/30 在日本舉行的雙邊學術研討會。但在出 發前，因黃教授與成大航太系的蕭教授臨時有事，取消行程，最後實際赴日的我方學者 計有 20 位，連同日方學者二十多位，於 10/29-10/30 兩天在箱根的王子飯店舉行學術研 討會，總共發表了 42 篇論文。
二、 出國經過
如前所述，本次研討會主要係由日本東京工業大學的 Yabe 教授出面籌辦，台灣方
如前所述，本次研討會主要係由日本東京工業大學的 Yabe 教授出面籌辦，台灣方