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2016年10月11日 星期二

成大軌道實驗室 建置全國唯一「輪軸滾動機台」

【記者于郁金/連凱斐/臺南報導】環保、節能趨勢下,臺灣軌道運輸已成交通主流,成功大學土木工程學系為擴大軌道工程教學研究與技術展,費時1年半在軌道工程實驗室精心打造出一台全國唯一「 輪軸滾動機台」,用以探討輪、軌接觸間的行車安全、評估地震特性與震度脫軌風險等,有了「輪軸滾動機台」,臺灣將產生自己的本土軌道運輸數據資料,也能培育出軌道運輸新時代所需人才。

台鐵之外,高鐵、捷運、輕軌等大眾運輸交通工具蓬勃發展,讓臺灣軌道運輸產業再起!成大土木系在103年新設軌道工程實驗室,一入室內最引人注目的,即是臺灣唯一完全仿造高雄輕軌軌道(長9.6公尺),1比1槽狀嵌埋式、包覆減振材料的鋼軌實體模型,由於輕軌行經的路線包括柏油路、草地、人行道等,實體模型也都沒有忽略,等於將輕軌軌道原汁原味重現在實驗室裡。戶外,則是台鐵軌道實體模型,包括道碴軌道、無道碴軌道、轉轍器、道岔等等一應俱全;為擴大軌道工程教學研究與技術展,今年又新設全國唯一的「輪軸滾動機台」。

土木系郭振銘教授表示,列車行駛過程中, 鋼輪與鋼軌間的關係會影響到行車安全、乘客舒適度, 還會間接產生環境振動、噪音。輪、軌之間也與車輛設計、 營運載重、速度、路線條件等有關,且又涉及養護成本,學理、 立論都需要實際驗證。但又不能在車輛行進中的軌道運輸工具上做實 驗,只能在實驗室來做研究,因此實驗室儀器設備齊至關重要;在日本、德國等重視軌道技術研發的國家都有充足的設備;至今臺灣軌道運輸研究的相關數據都是引用國外資料,本土性不足。

郭振銘教授指出,實驗室裡的「輪軸滾動機台」是台灣唯一一台,國際市場上也買不到,國外實驗室也是為實驗而量身打造的。這座輪軸滾動機台,從構思到完成費時一年半,剛開始我先構思所需的設備、設計大樣,再找廠商施作,由於業者不曾接觸過類似設備,曾花許多時間多次討論、費心突破大小難題才大功告成。

「輪軸滾動機台」重約1.5噸,輪軸直徑為實際鋼輪一半,可模擬不同載重的反應,也可模擬鋼輪左右搖擺蛇行的行為;最特別的是,還可以安裝於土木系振動台上,以評估高速行駛下,不同的地震特性與震度可能帶來的脫軌風險。

輪軸滾動機台可實驗的項目包括:驗證鋼輪蛇行的動行為, 研究輪軌接觸力如磨擦力、壓力等的量測方法,驗證不同載重與車速對鋼輪振動的影響、計算脫軌系數,探討輪軌磨擦噪音改善都市噪音問題、驗證不同軌型接觸情況如磨耗鋼軌或已嚴重磨耗的鋼軌等等。

郭振銘教授表示,明年可望設計一台全尺寸的「輪軸滾動機台」,配合成大歸仁校區的國家地震中心第二實驗設的完工,全尺寸的機台也可以運到國震中心做大型的實驗,以掌握不同震央的地震對軌道運輸帶來的衝擊,建立起台灣自有的數據資料與技術發展。

郭振銘教授指出,「輪軸滾動機台」實驗設備得以實現,要感謝工學院院長游保杉的支持,讓成大軌道工程實驗室設備更加充實與完善,將學術能量完全發揮,有朝一日可以如同日本鐵道綜合技術研究所的規模,去協助產業發展所需的技術、投入新技術研發、研擬法規法條、辦理驗證、甚至檢討國際規範、提供諮詢等等服務。
 
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