捷运系统出土段活塞效应模拟分析.pdfVIP

中興工程．第116期．2012年7月．PP. 65-71 SINOTECH ENGINEERING CONSULTANTS,INC. .tw/journal/ 捷運系統出土段活塞效應模擬分析 術 技 程 工 丁 俊 智* 摘 要 當列車以高速進入隧道時，活塞效應會引致明顯的空氣壓力變化，而此壓力變化會影響乘客的 舒適度。因此有必要針對隧道的空氣動力進行分析，以設法降低壓力變化量。本文係針對臺北捷運 TAO 系統環狀線隧道出土段，利用三維數值模擬，分析不同線性喇叭口頂拱仰角之空氣壓力變化情況。 經由模擬分析，求得最小需求及最佳的線性喇叭口頂拱仰角角度，並針對設計採用之線性喇叭口頂 拱仰角進行詳細評估。 關鍵字：捷運、三維數值模擬、隧道出土段、活塞效應、線性喇叭口頂拱結構 一、前 言 列車由十四張站（Y7 站）行駛往大坪林站 （Y6 站）方向時，列車經出土段由地面進入隧 臺北都會區大眾捷運系統環狀線第一階段 道。當列車在大氣空間行駛時，其前端被壓縮的 DF111 設計標路線如圖 1 所示，東起新店市中興 空氣可以自由向四周擴散，此時，列車周圍的空 路與民權路口的大坪林站（Y6 站），以地下隧 氣壓力變化很小。但當列車高速進入隧道時，空 道沿民權路向西行，於穿越中正路口後，路線開 氣流動受到隧道壁面的限制，使列車頭前靜止的 始爬升出土，其後續路段均採高架方式佈設，於 空氣受到劇烈的壓縮，導致空氣壓力驟增形成壓 跨接十四張站（Y7 站）後，向北沿新店溪西側 縮波，該壓縮波會以音速沿隧道向前傳播。其中 中和尖山山麓佈設，至秀朗橋前向西轉，並止於 被列車排擠的一部分空氣會通過列車和隧道所形 Y8 車站東側。 成的環狀空間向列車後方流動。當列車尾部進入 隧道後，因經環狀空間流入隧道空間的空氣量小 於列車所排擠開的空氣量，於是在列車尾部的壓 力會低於隧道洞口外的大氣壓力，產生膨脹波， 該膨脹波亦會沿隧道以音速向隧道出口傳遞，傳 遞到隧道出口後，大部分會以壓縮波型式反射回 來，朝隧道入口處傳遞。壓縮波和膨脹波會在隧 道內多次反射和傳遞，造成隧道內空氣壓力變化。 當此壓力波變化過大時，旅客會感到不舒適，輕 資料來源：臺北市政府捷運工程局網站 者壓迫耳膜，重者頭暈噁心，甚至造成耳膜破 圖 1 臺北捷運環狀線路網圖 裂，因此必須減緩其變化幅度以確保乘客舒適。 * 中興工程顧問公司機械工程部工程師 65 中興工程．第116期．2012年7月．PP. 65-71 .tw/journal/ SIN