活塞效應

活塞效應（）指在隧道中高速運行的車輛所帶來的平均空氣流動。當車輛在隧道內行駛，會帶動隧道中的空氣產生高速流動，這情況尤以鐵路列車更為明顯。由於這現象類似汽缸內活塞壓縮氣體，因以為名。

成因
當高速運行之列車進入隧道，隧道內之空氣原為靜止，因列車之重擊，產生高壓波，該高壓波以遠大於列車行駛速度的音速傳播，因此當列車進入隧道產生之高壓波迅速往下游傳遞，壓力波傳達的隧道空氣立即被加速，當壓力波抵達下游隧道口時產生反射波，反射波往隧道上游傳遞，當其傳遞之隧道空氣將再一次被加速。同樣的列車車尾進入隧道，會產生一股負壓波，該股負壓波，也同樣會作用在隧道內之空氣流速。另外受到隧道構造之影響，亦可能因波動之穿透或反射而改變波動。因列車在隧道內行駛而產生各種波動在隧道內逐漸加速隧道內之空氣，使隧道內之空氣隨著列車而行進，便稱之為隧道內之活塞效應。

在地下軌道系統的車站中，活塞效應會將隧道內的空氣帶進車站內，造成車站內空氣品質惡化。不過近期的設計都會利用活塞效應來把髒空氣排出通風井，並帶入新鮮的空氣。這樣的應用也會用在一些車行隧道中，如台灣高雄過港隧道。另外可以在車站月台設立月台門，將車站與隧道分成兩個獨立的空間，亦可以改善車站的空氣品質。由此可看出活塞效應與隧道通風息息相關。

問題
當列車於空曠處行駛會造成壓力改變並產生噪音等現象，穿過隧道時，噪音波在隧道內受隧道壁侷限而震盪加劇。此外，列車高速進入隧道時，車頭撞擊隧道內空氣產生一股強烈壓力波以音速（遠大於列車行駛速度）在隧道內震盪傳播，隧道內之壓力波會造成旅客不舒適感，且可能破壞軌道之相關設施。當高壓波傳抵隧道下游出口，撞擊隧道口外之空氣，壓力波隨著空間擴大而稀薄化為微壓波，微壓波會產生令人不愉悅的噪音，使隧道口附近住民受到干擾，稱之為微壓波噪音。再則，因隧道內壓力震盪對列車產生阻力，隨著波動使阻力忽大忽小，可能影響列車行進之平穩性，且增加列車能源之消耗。理想的隧道通風設計應全盤考量上述各項之影響，使列車在隧道行進可以提供旅客舒適的環境，並達到節能之目的。

事故
台北捷運中和線永安市場站曾因巡軌車高速經過時，隧道內高壓氣體流入車站，造成車站出入口鐵捲門被擠壓變形。高鐵桃園站也因為設計不良，擔心高速行駛的列車經過車站時會因活塞效應而使車站玻璃帷幕被高壓空氣震碎，而將車站附近的行駛速度由原先的每小時300公里降為每小時120公里。

參考文獻
延伸閱讀
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