用手機量測在高鐵上的振動

之前寫了一篇用手機量測振動訊號，跟一篇對手機量到的資料作傅立葉轉換的文章；
一直想要找個機會上高鐵用用看。

不過在離開軟體代理商的工作以後就幾乎沒有搭過高鐵，
原因很簡單：
貴！一個人搭高鐵板橋左營來回標準車票價格是2920。
而且抵達目的地以後沒有交通工具也很不方便。

旅遊時通常會利用自己家的車，
尤其是一台車坐滿4~5個人，省下的高鐵車票費用(12000~15000)也很驚人，
不算折舊、磨耗、稅金等養車費用，多人共乘開車確實比較划算；
所以到南部玩、拜訪親友我家都還是開車為主。

私人行程搭高鐵只有一次陪兒子去中山進行大學甄試趕時間坐高鐵。

而且我的體力還算不錯，我可以從五股上交流道直達台南中間不休息，
目前的紀錄是2個小時+45分鐘上台南交流道跟下五股交流道，
比板橋到台南高鐵站再轉車進台南市區，也差不了很多時間；
所以跟家人到台南我們多還是以自行開車為主，
加上去到台南，沒車也很不方便。

有時是不趕時間，沿途開車經過不同景點吃吃喝喝也不錯。

當然如果自己沒有車，除非有4、5人同行，否則租車跑就比高鐵還划不來。

公務就完全不同，一個人坐高鐵比開一台車在費用上的差距就沒有很大，
再來是公務上抵達目的地後還要費神費力處理事情，搭高鐵才是王道。

廢話一堆，回到標題，用手機量測在高鐵上的振動。

最近因為公務關係有機會再搭高鐵，
比較過先前在上海搭高鐵到蘇州的經驗，
坦白說，台灣高鐵的振動比中國的高鐵大很多，
而且感覺上越來越嚴重。

就以往日本出差時搭過日本高鐵的經驗，
我覺得主要原因之一我認為是地質造成，
軌道平整性相對中國來得差，應該不是日製系統差。

既然覺得振動大，那就利用手機來量測看看，到底多嚴重。

這一次量測的路段是高鐵經過雲林的路段，也就是地層下陷最嚴重的路段。

量測兩次，
第一次是放在餐桌上，座位是北上1車10D，
X方向是列車左右方向、Y方向是高鐵前進方向、Z方向是地面向上，
紀錄到的資料如下圖示：

放在桌上，X方向車廂左右

放在桌上，Y方向行進方向

放在桌上，Z方向地面向上方向

這種圖形很難看出甚麼東西，所以我們要用傅立葉分析把時域資料轉到頻率域，如下圖示：

從頻率域資料可以看到在XYZ三個方向會在某些頻率有特別的突起，這代表結構在該方向很容易跟一個固定頻率產生響應，所以很容易出現較大位移加速度。

至於這個頻率往往是外部的一個持續性負載，引發結構產生響應造成。
這個頻率跟外部振動源以及結構本身的自然頻率會有關係。

上述的資料是放在餐桌上量到的結果，所以結構包括了相對鬆散的餐桌結構。

所以第二次就把手機直接平放在車廂地板上，量測到的資料如下：

X方向，車廂左右方向，明顯變小
餐桌結構在左右方向有間隙，所以振動會比直放在地上大，合理

Y方向，車前進方向，明顯變小
餐桌結構在前後方向有間隙，所以振動會比直放在地上大，合理

Z方向，地面向上方向，差異不大，甚至變大
餐桌連結前座椅背等一連串機構，有機會藉由磨擦簡振，所以比直接放在地上小一點點，也算合理

從加速度最大最小值相對的變化來看放在餐桌跟地板上的差異，再想想結構上的力量傳遞路徑上的剛性與阻尼結構，會比較容易理解量測數值上的差異。

再來一樣作傅立葉分析：

從傅立葉分析的結構可以看到16.12/16.29這個頻率的出現，
這應該是一個外部的固定負載造成的加速度變化，
可能是輪子、軌道、速度綜合行成的一個振動源。

有興趣的可以試試看，在不同車廂、不同路段、不同速度下，可以用手機量到的資料，
跟可能的解釋。