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高鐵車頭拉長解決隧道出口音爆的壓縮波
原片標題:高鐵衝進隧道的瞬間,前方的空氣一下子被擠壓,形成一道壓縮波。列車比聲音慢,但壓縮波以音速在隧道裡前進,列車還在隧道裡,山另一頭的出口就先「砰」一聲。在日本,這聲巨響甚至會讓出口附近的住家窗戶跟著震動(隧道微氣壓波,日本俗稱「トンネルドン」)
原片說明
原來高鐵車頭拉長不是為了跑更快,是為瞭解決山另一頭「砰」一聲的噪音問題。睽違二十二年來台灣的 N700ST,時速跟舊車一樣是三百公里,車頭卻超過十公尺,這支影片就在講那道比列車更早抵達出口的壓縮波。

影片時間軸
- 00:00車頭才剛進隧道,山另一頭出口可能先傳出巨響
- 00:24列車擠壓前方空氣形成壓縮波,以音速衝向出口
- 00:34講解入口加罩子、旁邊挖坑道等卸壓做法
- 00:45關鍵在壓力升得多急,不是壓力有多高
- 00:52對比短車頭與長車頭進入隧道口的差別
- 01:03日本新幹線靠車頭與隧道對策把時速拉到三百二

出口那一聲是怎麼來的
列車衝進隧道的瞬間,前方空氣被擠壓成一道壓縮波。列車本身比聲音慢,這道波卻用音速在隧道裡往前衝,列車還在隧道中,出口就先「砰」地噴出去。在日本,這聲巨響大到會讓出口附近住家的窗戶跟著震動。台灣高鐵沿線有四十八座隧道,最長的八卦山隧道超過七公里,這種事離我們並不遠。
為什麼加罩子挖坑道還是不夠
影片提到幾種常見對策,在隧道入口加裝罩子,或用旁邊的坑道把壓力卸掉。但車速越來越快,軌道也從碎石換成水泥板,出口的砰反而更大聲。列車要快,出口旁的村子卻要安靜,兩邊的需求直接對撞,舊方法已經追不上現在的速度。
決定音量的是壓力升得多急
關鍵不在壓力有多高,而在壓力升得有多急。升到一樣高,一瞬間衝上去就是砰,慢慢爬上去聲音就小。車頭短的話,粗大車身一口氣擠進隧道口;車頭長的話,從細細的鼻尖到車身一點一點進去,壓力像緩坡慢慢升高,這道平緩的波到了出口,聲音也鈍得多。
長鼻子同時對付兩件事
日本新幹線也是把列車和隧道的對側一起用上,才把時速拉到三百二十公里。新車的長鼻子除了減少空氣阻力,對付的正是還看不見的出口那一聲。所以車頭拉長不是為了帳面數字,是為了一個你搭車時根本不會注意到、但沿線住家天天要承受的聲音。
值得下載嗎
值得。一分鐘把壓縮波、壓力上升速率、車頭長度與時速的關係講得很清楚,還附上台灣四十八座隧道的實際數字,想搞懂高鐵新車為什麼長這樣的人可以直接存下來。