類神經網路應用於反彈值推估混凝土抗壓強度可行性研究類神經網路系統類神經網路(Artificial Neural Network)「是一種基於腦與神經系統研究所啟發的資訊處理技

臺灣公路工程第 32 卷第 5 期- 2 Vol. 32. No.5 Nov. 2005

臺灣公路工程第 32 卷第 5 期民國 94 年 11 月 Taiwan Highway Engineering Vol. 32 No.5 Nov. 2005. pp2-14

類神經網路應用於反彈值推估混凝土抗壓強度可行性研究

劉俊杰∗ 蘇茂林∗∗ 李家政∗∗∗

摘要

國內現行混凝土材料的品管制度，以硬固混凝土抗壓強度為主，但因有更換試體等弊端不

斷傳出，因此非破壞檢測技術在國際上仍頗受重視，而尚有研發與實際應用之必要性。非破壞試驗技術中，反彈錘試驗具有攜帶方便操作簡易之優點，其表面硬度已列入美國

ASTM 試驗標準，本研究增加混凝土內部組成材料之配比材料參數，再結合電腦人工智慧〝類

神經網路〞進行推估混凝土強度，即以內部材料參數配合表面硬度反彈值，在強度為 131～

477kg/cm2 及齡期在 7～38 天等條件下，經由測試標的 146 個混凝土試體，分類成訓練範例 96筆，測試範例 50 筆；及將抽取 20 筆驗證範例帶入類神經網路和迴歸分析之模型中，以進行模

型的驗証並作比較結果。以類神經網路 PCN3.1 版系統軟體進行網路學習與推估抗壓強度，研

究結果顯示相關係數可達 0.9655，亦即本研究所提供之方法具有參考價值，可提供工程界為確

保工程品質，未來發展成替代目前混凝土抗壓強度的另一種選擇。

一、前言近年來電腦科技日進千里，類神經網路（Artificial Neural Network）系統發展漸趨成熟，

所謂類神經網路，是以電腦模擬人腦的學習行為，構建的資訊處理系統，因此具有建立多元非

線性模型之能力，近年來在各個領域中取得極快速的發展與應用，本文以非破壞試驗

（Nondestructive test , NDT）方法之一的反彈錘試驗，檢測混凝土試體，建立類神經網路模型，

應用於反彈錘推估混凝土強度模型，建立反彈錘推估混凝土強度模型之可行性。並且建立迴歸模型，經過統計檢定、得到適合的迴歸方程式，再與學習後之類神經網路作

比較，以求得最佳化的模型。

二、文獻回顧反彈錘法

反彈錘檢測法可能是最古老的非破壞試驗，最早於 1930 年由德國發展出來，依據 ASTM

∗ 中華大學土木與工程資訊學系副教授 ∗∗ 公路總局第一區養護工程處正工程司暨中華大學土木與工程資訊學系博士候選人

∗∗ ∗ 捷運局中區工程處工程員

194

Vol. 32. No.5 Nov. 2005 3 臺灣公路工程第 32 卷第 5 期-

C805 及(BS 4408 PART 4) 反彈錘測試可作為混凝土表面硬度測試方法【1,2】。但 1948 年 Schmidt 所發展的 Schmidt Rebound Hammer 反彈錘法【3,4】。即是以衝錘打擊硬固混凝土表面，利用

反彈硬度 (Rebound Hardness) 的原理，推估混凝土的抗壓強度，進而將兩者結合起來。反彈錘測試的原理

反彈錘測試時其衝擊的動能和損失的動能多寡將影響反彈距離。動能的損失，會發生在儀

器的互相摩擦損失及衝擊桿與混凝土之接觸損失，通常桿與混凝土之接觸損失多寡，必須視混

凝土應力－應變關係來決定，因此損失能量與混凝強度及勁度有關。低強度及低勁度的混凝土

之損耗能量，將多於高強度及高勁度的混凝土，因此低強度混凝土將得到低反彈值。但有可能

兩種混凝土之強度相同而勁度不同，造成反彈值不相等；相反地，也有可能兩種混凝土之強度

不同，而造成反彈值相同【5】。這可能與其使用的材料有關，如混凝土中粗骨材的多寡及排列

情形等，都有可能影響混凝土的勁度，進而影響反彈值，所以應以實際利用的材料為準。同一塊混凝土會因取樣點的不同而有不同的數據，ASTM C805 規定，每次須取 10 個反彈

錘測值進行平均，以免產生過大之誤差。美國 ASTM 於 1979 年將反彈試驗法列為標準試驗方法(ASTM C 805-79)，說明本方法可用

於估計建築中混凝土的均勻性，勾劃出結構物中質量低劣的或已經變壞的混凝土的分佈區域，

指示混凝土的硬化程度，亦確定拆模的適當時間，但不能代替混凝土強度試驗方法。國際材料

與結構組織(RILEM)也認為反彈試驗適用於檢驗混凝土的均勻性和比較兩種混凝土的差別；如

用於確定混凝土強度，它只能提供粗略的估計值【6】。

類神經網路系統類神經網路(Artificial Neural Network)「是一種基於腦與神經系統研究所啟發的資訊處理技

術」。自 1957～1968 Ｒosenblatt 提出感知機模式到 1982～1968，霍普菲爾提出霍普菲爾網路

後，類神經網路的研究再次熱門起來，經過廣泛運用於工業、商業、管理、科學、資訊，預測

及決策模型等，使得類神經網路的發展更加成熟。生物神經網路是由神經細胞所組成【7】，而

類神經網路便是由許多個人工神經元模仿生物神經元連結而成。在人腦中約有一千億個神經元

(neuron)，每個神經元約有數千到數萬根連結(connection)，輸入的結構呈樹枝狀的組織束稱為

樹突（dendrite），可以透過突觸（synapse），而從其它神經元輸入訊號。神經元的輸出也是透

過類似的纖維束，稱為軸索(axon)傳送到其它神經元。當一個神經元被輸入的訊號所激發時，

神經元會產生一串脈衝列（pulse）延著軸索傳遞。若是激發在興奮突處（excitatory synapse），

則會增加脈衝列的速率(pulse rate)；若是激發是在抑制突觸(inhibitory synapse)，則會減少脈衝

列的速率。因此脈衝列的速率是同時取決於輸入信號的強弱與突觸的強度(strength)。

倒傳遞網路(Back-propagation Network，BPN) 倒傳遞類神經網路基本原理是利用最陡坡降法（Gradient Steepest Descent Method）的觀念

將誤差函數予以最小化，亦即倒傳遞網路是將輸出層單元的誤差，逐層向輸入層倒向傳播以分

攤給各層單元，從而獲得各層元的參考誤差，用以調整相應的連結權值，使輸入層推論而得到

的推論輸出值與目標輸出值之間的誤差達到最小。倒傳遞網路的架構如圖 1 所示【8】主要為：

195


(1)輸入層：用以表現網路的輸入變數，其處理單元數目依問題而定。使用線性轉變

函數，即 f（X）=X。

(2)隱藏層：用以表現輸入單元間的交互影響，其處理單元數目並無標準方法可以決定，經常需

以試驗方式決定其最佳數目。使用非線性轉換函數。網路可以不只一個隱藏層，也

可以沒有隱藏層。 (3)輸出層：用已表現網路的輸出變數，其處理單元數目依問題而定，使用非線性轉換函數。

圖 1 倒傳遞網路模型為了檢驗網路學習成果，本文利用誤差均方根作為評定倒傳遞網路誤差程度的基準，一組

n 個範例的誤差均方根（Root of Mean Square of Error RMSE）公式為：

誤差均方根 (RMSE)= . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 公式一

T i j=第 i 個範例之第 j 個目標輸出值

Oi j=第 i 個範例之第 j 個目標輸出值

n=範例數

N=輸出變數數目

.)(

1 1

2

nN

OTn

i

N

jijij∑∑

= =

−

196


∑ =−=− SSregYYSSeSSt 2)ˆ(

∑∑

−−

== 2

22

)()ˆ(

YYYY

SStSSregR

∑ −= 2)ˆ( YYSSe

迴歸分析

迴歸分析就是用 X 來預測 Y，也就是決定 Y=f(X)這個函數。然後將新的 X 值帶入這個函

數公式，預測它的 Y 值，研究者應根據過去的經驗或是理論，來判斷應以何種數學公式來符合

數據分佈圖的曲線形狀。判定係數

判斷資料符合性的作法，主要建立在殘差(residual)上。殘差就是觀察值減預測值，即

iii YYE ˆ−= 其中 Yi 和 iY 分別是第 i 個資料點的觀察值和預測值。殘差 Ei 越大．就表示迴歸線越

不好。我們將所有的殘差予以平方再加總，即為殘差的平方和(SSe)。因為殘差的平方和受到樣本

數的大小影響，所以不同樣本數與單位的殘差平方和無法比較，為了克服這個困難，就要讓它

們全部放在同一個尺度上。作法就是將殘差平方和除以總平方和(SSt)。總平方和就是所有的數

減去其平均數，然後平方，再加總。其實它就是變異數的分子。今 Y 表示資料的觀察值， Y 表

示用這條迴歸線所產生的預測值，Y 是平均數，則【9】：

................................................................................................公式二

.................................................................................................公式三

事實上，經過一些換算後，可以得到總平方和減殘差平方和就是迴歸平方和(SSreg)，即【9】：

....................................................................... 公式四

SSreg 就是迴歸平方和，它就是每個預測值減去平均數後，加以平方，然後再加總起來。

迴歸平方和佔總平方和的百分比，就是這條迴歸線可以符合資料的部份，通稱為 R2，又稱判定

係數(coefficient of determination)。即【9】：

....................................................................... 公式五

簡單的說，殘差平方和佔總平方和的百分比，就是這條迴歸線不能符合資料的部份。1 減

去這個部份當然就是這條迴歸線可以符合資料的部份。R2 的值界在 0 至 1 之間。如果這條線對

資料的解釋就等於用平均數來猜，那麼 R2 就等於 0，如果這條線完全符合資料，一點殘差都沒

有，R2 就等於 1。在實際上，R2 當然通常不會等於 0 也不會等於 1，而是介在兩者之間。R2 越

大，就表示這條迴歸線越能符合資料，也就是符合性較好。

∑ −= 2)( YYSSt

197


三、研究方法本研究共分為二部分，如圖 2 研究流程圖所示；以類神經網路和迴歸分析二種模型推導抗

壓強度，此外，我們以誤差均方根(RMSE)和判定係數，作為辨別模型好壞的基準，研究方式

如下： (一)類神經網路模型

本模型採用倒導傳遞網路(Back Propagation Network , BPN)，作為建構混凝土強度之模

型，其變數型態及值域，如表 1 所示。本研究共計測試 146 個混凝土圓柱試體，將原始資料以隨機取樣之方式，設定訓練範

例及測試範例，並設定隱藏層數目、隱藏層單元處理數目、學習速率及慣性因子等網路參

數。

表 1、類神經網路之輸出及輸入變數

變數

種類

變數

名稱

變數

型態值域

輸入變數反彈值數值變數 12～30

輸出變數抗壓強度

（㎏/㎝ 2）數值變數 130～480

(二)傳統迴歸模型

在這模型中，以 146 筆反彈值資料作為輸入變數(自變數)，抗壓強度為輸出變數(因變

數)，進行迴歸分析，求出自變數與因變數的關係，如表 2 所示，探討直接以反彈值代入

公式，其準確性如何，以相關係數 (或稱皮耳森積差相關係數，Person product-moment correlation)r，觀察輸入和輸出呈現何種關係，並以線性、對數、多項式、乘冪、指數這五

種類型之方程式進行比較，決定出最適模型，以便和類神經網路作比較，求出最準確的抗

壓強度模型。

表 2、傳統迴歸模型之輸出及輸入變數表

變數

種類

變數

名稱

變數

型態值域

輸入變數反彈值數值變數 12～30

輸出變數抗壓強度

（㎏/㎝ 2）數值變數 130～480

198


類神經網路模型(一) 迴歸分析模型(二)

訓練、測試網路統計檢定 P 值、t 值、R2

比較判定係數及 RMS 值

驗証模型

最佳模型

預測之抗壓強度

NDT 反彈錘試驗

圖 2 研究流程圖

四、研究結果與分析由於反彈錘屬於混凝土表面硬度測試，雖然可藉由儀器本身，檢測彈簧時彈回的距離，推

算混凝土抗壓強度的關係式，但是影響混凝土強度的因素甚多，所以變異性也較大；本研究以

下列二種方式，建構混凝土強度模型，推導混凝土抗壓強度，如下列所示：

199


表 3 網路測試結果表

誤差方根反尺度化項

次

網路

模式

網路

架構

學習

循環

隱藏

層數

學習

速率訓練範例測試範例相關係數真實尺度誤差均方根

1 BPN 10-1 3000 0 0.1 0.03934 0.04677 0.9575 2.699E+01

2 BPN 10-6-1 3000 1 0.1 0.03877 0.04636 0.9602 2.674E+01

3 BPN 10-6-6-1 3000 2 0.1 0.03949 0.04842 0.9583 2.792E+01

4 BPN 10-11-1 3000 1 0.1 0.0398 0.04836 0.9603 2.791E+01

5 BPN 0-11-11- 3000 2 0.1 0.03995 0.0488 0.9611 2.814E+01

6 BPN 10-22-1 3000 1 1 0.04129 0.05095 0.96 2.938E+01

7 BPN 0-22-22- 3000 2 1 0.04236 0.0532 0.9594 3.068E+01

8 BPN 10-1 3000 0 1 0.03934 0.04677 0.9575 2.699E+01

9 BPN 10-6-1 3000 1 1 0.0386 0.04587 0.9609 2.644E+01

10 BPN 10-6-6-1 3000 2 1 0.03933 0.04808 0.9583 2.772E+01

11 BPN 10-11-1 3000 1 1 0.03959 0.04789 0.9607 2.762E+01

12 BPN 0-11-11- 3000 2 1 0.03949 0.04782 0.9615 2.757E+01

13 BPN 10-22-1 3000 1 5 0.04107 0.05061 0.9604 2.917E+01

14 BPN 0-22-22- 3000 2 5 0.04073 0.05031 0.9597 2.901E+01

15 BPN 10-1 3000 0 5 0.03935 0.04667 0.9577 2.989E+01

16 BPN 10-6-1 3000 1 5 0.03766 0.04357 0.9635 2.514E+01

17 BPN 10-6-6-1 3000 2 5 0.03808 0.04323 0.9628 2.494E+01

18 BPN 10-11-1 3000 1 5 0.03783 0.04467 0.9623 2.575E+01

19 BPN 0-11-11- 3000 2 5 0.03831 0.04453 0.9617 2.568E+01

20 BPN 10-22-1 3000 1 10 0.03745 0.04591 0.9614 2.645E+01

21 BPN 0-22-22- 3000 2 10 0.03822 0.043 0.9634 2.479E+01

22 BPN 10-1 3000 0 10 0.03933 0.04688 0.9573 2.703E+01

23 BPN 10-6-1 3000 1 10 0.03545 0.04149 0.9655 2.390E+01

24 BPN 10-6-6-1 3000 2 10 0.03723 0.04253 0.9639 2.453E+01

25 BPN 10-11-1 3000 1 10 0.03523 0.04277 0.9614 2.470E+01

26 BPN 0-11-11- 3000 2 10 0.03707 0.04172 0.9645 2.406E+01

27 BPN 10-22-1 3000 1 10 0.03836 0.04759 0.9609 2.746E+01

28 BPN 0-22-22- 3000 2 10 0.03727 0.04167 0.9647 2.403E+01

200


1、以類神經網路建構抗壓強度之模型。 2、以傳統迴歸分析建構抗壓強度之模型。模型一、類神經網路模型

以下為倒傳遞網路的網路參數及訓練、測試結果，如表 3 所示，網路架構為：將 146 筆的

原始資料分為，96 筆訓練範例，50 筆測試範例，1 個輸入處理單元，1 個輸出處理單元，1 層

隱藏層，6 個隱藏層處理單元數，學習速率為 10，學習循環為 3000 次的情形下，在上述的條

件下，判定係數為 0.88，相關係數則為 0.9655，真實尺度誤差均方根為 2.390E+01 換算成輸出

變數混凝土抗壓強度之誤差均方根為 23.9kg/cm2。模型二、傳統迴歸分析模型

在很多的情形下，混凝土的相關資料不易取得，如果直接引用反彈錘之測值，推算混凝土

抗壓強度，其準確性與可信度一般而言均不佳，反彈值一般僅作為混凝土材料均勻性的參考。

惟本研究除了控制變數之外，又分別利用線性、對數、多項式、乘冪以及指數，五種類型之方

程式，進行迴歸分析，將原始 146 筆資料，輸入變數為反彈值，輸出變數為抗壓強度，結果如

表 4 所示，包括了類型、公式、判定係數（R2）。

表 4、各類型公式之係數

類型公式判定係數

線性 Y＝23.085X－145.02 (公式六) 0.8364

對數 Y＝435.6Ln（X）－981.91 (公式七) 0.8484

多項式 Y＝－0.656X2＋48.443X-382.17(公式八) 0.8482

乘冪 Y＝2.3579X1.632 (公式九) 0.8323

指數 Y＝55.456e0.0852x (公式十) 0.7974

其中 Y＝混凝土抗壓強度；X＝反彈錘之測值；此外，這五種類型反彈值之趨勢圖，如圖 3、4、5、6、及 7 所示：

201


y = 23.085x - 145.02

R2 = 0.8365

100

200

300

400

500

12 15 18 21 24 27 30

反彈值

抗

壓

強

度(kg/cm2) y = 435.6Ln(x) - 981.91

R2 = 0.8484

100

200

300

400

500

12 15 18 21 24 27 30

反彈值

抗

壓

強

度

(kg/cm2)

y = -0.6564x2 + 48.443x - 382.17

R2 = 0.8483100

200

300

400

500

12 15 18 21 24 27 30

反彈值

抗

壓

強

度

(kg/cm2)

y = 55.456e0.0852x

R2 = 0.7975

100

200

300

400

500

12 15 18 21 24 27 30

反彈值

抗

壓

強

度

(kg/cm2)

y = 2.3579x1.6317

R2 = 0.8323

100

200

300

400

500

12 15 18 21 24 27 30

反彈值

抗

壓

強

度

(kg/cm2)

圖 3、反彈值線性趨勢圖圖 4、反彈值對數趨勢圖

圖 5、反彈值多項式趨勢圖圖 6、反彈值乘冪趨勢圖

圖 7、反彈值指數趨勢圖

202


0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

模型

判定係

數類神經網路

傳統迴歸分析

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

模型

相關

係數

類神經網路

傳統迴歸分析

由以上的結果得知，上述五種迴歸模型中，以對數型態迴歸分析之公式七的結果最佳，如表 4所示，其判定係數 R2 為 0.8484，顯示在試驗室控制變數之下試體反彈值與其抗壓強度有一明

顯的正相關；但在現場混凝土材料品質容易受施工、養護、乾濕度環境的影響，故以反彈值推

估混凝土強度時，仍應進一步並進行更精細的分析及探討。故本研究將 146 種試體變數輸入類

神經網路 PCN3.1 版系統軟體，所得出的結果：試體反彈值與抗壓強度用類神經網路建立之模

型，其判定係數Ｒ2 為 0.88，為 ANN 程式運算的結果。我們將類神經網路和傳統迴歸分析的結果整理如表 5 所示。

表 5、類神經網路和傳統迴歸分析結果

模型判定係數（R2）

類神經網路 0.88

傳統迴歸分析 0.8484

由上表可以很明確的看出，類神經網路所建構的模型，判定係數較高於傳統迴歸分析的結

果，模型的適合度良好，並且相關係數呈現了，顯示反彈值與抗壓強度有一強烈的正相關，這

樣的結果顯示使用類神經網路可以達到相當推估效果，也證明類神經網路較優於傳統迴歸分

析。此外，從圖 8 和圖 9 中，可看出雖然類神經網路的判定係數和相關係數較優於迴歸分析，

但是實際上，兩者之差距並不大。

圖 8、判定係數之比較圖 9、相關係數之比較

203


五、模型驗証現在將 20 筆驗証範例帶入類神經網路和迴歸分析之模型中，如表 6 和表 7 所示，以進行

模型的驗証並且比較結果。 1、類神經網路推導之驗証結果

表 6、類神經網路之驗証結果

項次實際抗壓反彈值推估公式絕對偏差值相對誤差百分率

1 279 278 1.0 0.4

2 356 350 6.0 1.7

3 437 412.5 24.5 5.6

4 202 215.8 13.8 6.8

5 225 300.3 75.3 33.5

6 189 250.2 61.2 32.4

7 352 380.0 28.0 8.0

8 345 350.5 5.5 1.6

9 325 320 5.0 1.5

10 331 364.5 33.5 10.1

11 150 167.7 17.7 11.8

12 281 340.3 59.3 21.1

13 168 170.7 2.7 1.6

14 251 277.1 26.1 10.4

15 161 167.7 6.7 4.2

16 150 167.7 17.7 11.8

17 285 300 15.0 5.3

18 345 323 22.0 6.4

19 320 323 3.0 0.9

20 314 310 4.0 1.3

平均值 273.3 288.5 21.4 8.8

204


2、傳統迴歸分析推導之驗証結果

表 7、傳統迴歸之驗証結果

項次實際抗壓反彈值推估公式絕對偏差值相對誤差百分率

1 279 277.1 1.9 1%

2 356 344.3 11.7 3%

3 437 402.5 34.5 8%

4 202 225.8 23.8 12%

5 225 344.3 119.3 53%

6 189 252.2 63.2 33%

7 352 383.9 31.9 9%

8 345 364.5 19.5 6%

9 325 323 2 1%

10 331 364.5 33.5 10%

11 150 167.7 17.7 12%

12 281 344.3 63.3 23%

13 168 167.7 0.3 0%

14 251 277.1 26.1 10%

15 161 167.7 6.7 4%

16 150 167.7 17.7 12%

17 285 323 38 13%

18 345 323 22 6%

19 320 323 3 1%

20 314 323 9 3%

平均值 273.3 293.3 27.255 11% 由表 6 和表 7 的結果可發現，驗証部份和測試結果相似，也是以類神經網路的結果優於傳

統迴歸分析。

205


六、結論本文所得各項分析及討論，作以下幾點結論：

一、以類神經網路和傳統迴歸分析所得到的結果，發現驗證部份和測試結果相似，亦證明類神

經網路之模型驗證結果相對誤差百分率 8.8%較優於傳統迴歸分析相對誤差百分率 11%。二、混凝土品質非破壞性檢測-反彈錘試驗配合人工智慧有助於混凝土均勻性及抗壓強度推

估。運用反彈值與類神經網路推估抗壓強度，經由本文研究證實有良好相關性。三、以類神經網路中監督學習的倒傳遞網路（BPN）之程式運算建構，且由研究結果與分析模

型一、類神經網路模型表 3 之項次 23，得知反彈值推算混凝土抗壓強度模型，判定係數可

達 0.88，真實尺度誤差均方根為 23.9kg/cm2；及由模型驗証表 6 實際抗壓強度平均值 273.3 kg/cm2，絕對偏差平均值 21.4 較優於傳統迴歸分析絕對偏差平均值 27.255。表示反彈錘配

合類神經網路，來推估混凝土強度實具有相當參考價值。

七、參考文獻 1. Sidney.Mindess, And J.F.Young “Concrete Pretice-Hall, Inc, Englewood Cliffs N.J., pp441,

(1981) ” 2. P.KUMAR. MEHTA, And PAULO J.M. MONTEIRO “Concrete Structure, Properties, and

Methods, pp347, (1987)” 3.Schmide.E., “The Concrete Test Hammer (Der Betomprufhammer)” Schweiz Bauz (Zurich) Vol.68,

NO.28，pp378, (1950)” 4. Schmide. E., “The Concrete Szlerometer ”, Proc, Int, Symp, Nodestructive, Testing on Material

and Structures Vol.2, RILEM, Paries, pp310, (1954) 5. 林宜清，“檢驗混凝土強度之非破壞檢測技術” 台灣區預拌混凝土工業同業公會會刊，

pp23-25，（1999） 6. 姜福田，“大體積混凝土” 水利水電科學研究院結構材料研究所，水利電力出版社，pp238，

（1990） 7. 嘉慶文化，“嘉慶百科彙集-人類 I”，第二版，台北，（1992） 8. 葉怡成，“應用類神經網路” 儒林圖書，（1997） 9. Wapole.Meyer “工程機率與統計”，曉園出版社有限公司翻譯發行，（1987）

206


臺灣公路工程第 32 卷第 5 期

民國 94 年 11 月

Taiwan Highway Engineering

Vol. 32 No.5 Nov. 2005. pp36-48

穿越箱涵路口視距問題檢討

黃國艦

摘要

公路總局所轄的快速道路，一般路段路權寬 40 公尺，快速道路主線 22.8 公尺寬；緊鄰主

線兩側外緣，為 8.6 公尺的側車道用地，快速道路主線與橫交省道或縣道採立體交叉或平面交

叉，但橫交農路原則上只銜接側車道，不允許穿越主線。但某些路段因為快速道路的通過，中

斷既有農路的動線，因此民眾陳情增設「農路穿越箱涵」，以保留既有之進出動線。箱涵頂版

厚度比橋樑之樑深薄，對主線縱斷面線形設計影響較小，且可節省土方量，降低結構物建造金

額。但其通視範圍大幅縮小，雖然加強交通工程設施（反射鏡、號誌燈、減速標線）的配置，

但先天通視不良，亦難以完全避免事故之發生。

影響路口安全性因素甚多，其中視距為重要因素。造成視距不足有兩大原因。一為箱涵路

口段的路權寬不足。二為箱涵兩端未作截角設計（喇叭口設計）。本文以實際尺寸標繪視距。

依分析結果結論如下：

一、快速道路 40 公尺寬之路權下，於兩側各配置兩車道（3.5*2=7M），內側路肩 0.5m 的情況

下，於農路穿越箱涵路口，並不能提供足夠之直接視界，無法配置合乎規範規定的安全停

車視距。

二、穿越箱涵兩端結構設計時，作截角設計（喇叭口設計），可有效增加停車視距，增進路口

安全性。

改善通視不良之道有三：

一、規劃階段：選線時應該將所有橫交道路納入考量，購足路口需要的用地，亦即路口段需要

較寬的路權，不宜全線以等寬徵收用地。

二、設計階段：設計者應該依各路口的幾何線形，詳細檢核各行車動線之視界。

三、結構設計：設計者應以結構創新來提供較佳的路口視界，以增進路口安全。

關鍵詞：視界，視距，箱涵路口

壹、前言

農路穿越快速道路，考慮快速道路的縱斷面設計及節省工程費，經常以箱涵結構取代橋

梁。因受限於路權及側車道規劃斷面，加上箱涵結構未作截角設計，所以箱涵路口段的通視情

況普遍不佳，因此通車後，肇事率偏高，為外界詬病。雖然設置了反射鏡，以提供反射視界，

但肇事率仍偏高。足證反射視界不能替代直接視界。以下以一些現場照片說明「視線死角」，

中華營管小組計劃工程師

228


以供日後規劃設計時特別注意，避免「死亡陷阱」的產生。

照片 1 距路口 1 個安全停車視距

照片 2 距路口 1/2 個安全停車視距

照片 3 距路口 1/4 個安全停車視距

照片 4 箱涵路口未作截角處理

照片 5 台灣的車行箱涵路口

照片 6 日本的車行箱涵路口


229


照片 1 距路口 1 個安全停車視距，駕駛人完全看不到前方有車行穿越箱涵，但可看到紅綠燈，

駕駛人會誤認為前方為丁字路口，只有匯入車輛，無穿越性車輛。

照片 2 距路口 1/2 個安全停車視距，駕駛人約略可看到左前方擋土牆有變化，但不能確認是車

行穿越箱涵，雖可看到紅綠燈，但駕駛人會誤認為前方為丁字路口，只有匯入車輛，無穿越性

車輛。

照片 3 距路口 1/4 個安全停車視距，駕駛人已可看到左前方有車行穿越箱涵，右側有反射鏡的

存在，鏡內景物不易辨識。若依然未提高警覺減速慢行，極有可能發生意外。

照片 4 箱涵路口未作截角處理，嚴重阻礙箱涵內用路人與側車道用路人之通視，形成視線死角。

若箱涵路作截角處理（喇叭口），將可大大增加停車視距。

照片 5 為國內的箱涵路口，因為通視不良，結構物阻礙視線，成為易肇事路口。善心人士於箱

涵路口標繪「卍南無阿彌陀佛」，除了祈求神明保佑外，亦可藉以提醒用路人小心穿越。

照片 6 為日本的箱涵路口。日本與我國同屬地小人稠，對於土地利用特別重視。側車道車道配

置採雙向各一車道，挪出空間設置人行空間及綠帶，提供路口緩衝空間，增進路口安全性。

貳、視距

一、交通部頒布「公路路線設計規範」有關視距的規定：

(一) 第 3.3 節視距分為 1、停車視距 2、應變視距 3、超車視距三種，列述如下：

1、停車視距 Ss：安全停止車輛之視距。駕駛人發現車道中有障礙物，自反應、煞車至完

全停止車輛所需之距離。停車視距應使用於各級公路。

2、應變視距 Sd：安全變換車道、車速、車向或停止之視距。在車輛行進中遇到非預期或

較複雜的資訊、路況，可能影響駕駛人辨識或認知其潛在危險性，駕駛人仍得以充分、

有效地變換適當車道、車速、車向或停止，完成安全駕駛所需之距離。應變視距適用

於各級公路；視距不足時，應以各類交通管制措施輔助之。

3、超車視距 Sp：雙向雙車道，安全超越前車之視距。在雙向雙車道之公路，駕駛人得

以不影響前方車輛行駛，行駛對向車道於對向來車會車前，完成安全超越前車所需之

距離。超車視距僅適用於鄉區之雙向雙車道公路；視距不足路段，應劃設禁止超車標

線或於適當區位設置超車車道。

表 1 最短停車視距與超車視距

設計速率 Vd

（公里／小時）

停車視距 Ss（公尺）超車視距 Sp（公尺）

容許最小值建議值容許最小值建議值

60 70 85 290 410

50 55 65 240 340

40 40 45 200 280

30 30 30 160 220

25 25 25 140 195

230


最短停車視距及超車視距規定如表 1 所示，一般情況宜採用建議值。

視點及目標高度如表 2 所示，駕駛人視點高度與目標物高度之規定，以內線車道中心丈量

平縱面視線方向可視距離之最小值。

表 2 視點及目標高度

駕駛人視點高

He（公尺）

目標物高 Ho（公尺）

停車視距應變視距超車視距

1.05 0.15 0.15 1.3

(二) 第 4.2.4 節平面交叉之管制與視界三角

1、平面交叉之管制可分為「讓」標誌、「停」標誌、號誌及無管制四種管制方式。

2、平面交叉處需具有充分視界，以看清叉路上左右來車，各種管制方式之視界距離及相

關規定詳見部頒「交通工程手冊」

二、交通部頒布「交通工程手冊」有關視距的規定：

第 6.2.5 節視距內容如下：交叉路口之最短視距包括下列三種：

(一) 停車視距（Ss）：安全停止車輛之視距。

(二) 「讓」標誌穿越視距（Dy）：次要幹道車輛可以依設計速率安全穿越主要幹道之視距。

(三) 「停」標誌穿越視距（Dt）及轉向視距（Dr）：次要幹道車輛從停止線前開始啟動、穿越

或轉入主要幹道之安全視距。

與行車速率、駕駛人之反應時間、制動情況及行車管制型式有關。然沿兩交叉路及斜跨其

隅角之視距應有足夠之長度，俾駕駛人能看清叉路上左右來車，避免相撞。四種路口管制方式

之視界三角如圖 1，視界距離規定如表 3

圖 1 平面交叉之視界三角示意圖

231


表 3 平面交叉視界距離表

設計速率 Vd 無管制、號誌「讓」標誌「停」標誌

（公里／小時）停車視距 Ss

（公尺）

穿越視距 Dy

（公尺）

穿越視距 Dt

（公尺）

轉向視距 Dr

（公尺）

20 20 35 40 40

30 30 45 60 60

40 45 60 80 90

50 65 75 100 120

60 85 90 120 160

平面交叉處縱坡度大於 2﹪時，上述 Ss，Dy，Dt，Dr 值應按表 4 比例修正之。

表 4 平面交叉視界距離修正表

縱坡度（%） -4 -2 0 +2 +4

修正比例 0.7 0.9 1.0 1.1 1.3

三、交通部全球資訊網道安宣導有關停車視距的資料如下：

車速與煞車距離：汽車煞車停止距離，是隨著車重與車速而異。車輛的總重愈重或車速

越高，所需的煞車停止距離就越長，在高速公路行駛的狀況下，遇到須緊急煞車時，很可能就

會反應不及而發生事故。表 5 所述為一般小型車在乾燥路面上行車之時煞車停止距離，如路面

條件不同，其煞車距離應酌予增大之。

表 5 車速與煞車距離表

車速 km/hr 反應距離 m 制動距離 m 煞車所需距離 m

20 6 3 9

30 8 6 14

40 11 11 22

50 14 18 32

60 17 27 44

232


(一) 車速：煞車安全距離隨車速提高而加長。

(二) 雨天或路面潮濕：煞車停止距離會增為 1.5 倍以上。

(三) 路面積雪或結冰：煞車停止距離約是 3 倍以上。

(四) 輪胎磨損時：煞車停止距離拉長程度視輪胎磨損程度而定。

(五) 運載重物：載物越重，煞車停止距離越長(駕駛貨車時要特別注意)。

(六) 下坡時：因有加速度，煞車停止距離會拉長。

(七) 路面有坑洞或油汙時，煞車的制動效果均受影響，其煞車停止距離也會加大。

四、AASHTO 有關視距之規定參見表 6 停車視距表

表 6 停車視距表

設計速率 km/hr 煞車反應距離公尺煞車距離公尺視距計算值視距設計值

20 13.9 4.6 18.5 20

30 20.9 10.3 31.2 35

40 27.8 18.4 46.2 50

50 34.8 28.7 63.5 65

60 41.7 41.3 83.0 85

d＝0.278Vt＋0.039（V*V/a）

t 採 2.5 秒， a 減速度採 3.4 m/s2

參、路權問題

公路總局規劃的快速道路路權寬 40 公尺，在兩側各配置兩車道的情況，在箱涵路口段，

無法符合側車道設計速率 60 公里/小時的路口安全視距。因為幾何條件改變，路權寬將隨之改

變。本節以兩種情況，說明合乎部頒規範所訂的安全停車視距時，應有的箱涵路口區理想路權

寬度。

一、主線為直線且與穿越箱涵直交的情況：

參見圖 2 直線段箱涵路口區理想路權圖（直交）

由圖 2 顯示，於主線為直線，與穿越箱涵交角 90 度，穿越箱涵的寬度 8 公尺的情況下，

理想路權寬等於 1.5+3.5+3.5+5+11.4+11.4+5+3.5+3.5+1.5＝49.8 公尺。遠大於 40 公尺路權。因

為路權已購買，避免再次徵收土地，又要改善停車視距，只好藉縮減車道以改善停車視距，請

參考圖 3 縮減車道以改善停車視距圖。此圖說明改善視距不足的方式為將兩車道縮減為一個

4.5 公尺寬混合車道的情況，若要完全藉縮減車道以符合規範規定的安全停車視距，則單側路

權寬尚不足 1.94 公尺。

233


二、主線為曲線且與穿越箱涵直交的情況：

參見圖 4 曲線段箱涵路口區理想路權圖（凸側）、圖 5 曲線段箱涵路口區理想路權圖（凹

側）。

由圖 4 可知曲線段箱涵路口區凸側的路權寬 11.4+2.17+5+8.31＝26.88 公尺。

由圖 5 可知曲線段箱涵路口區凹側的路權寬 11.4+5+8.56＝24.96 公尺。

兩側合計 26.88+24.96＝51.84 公尺。此數值是假設主線半徑 390 公尺，與寬度 8 公尺穿越

箱涵交角 90 度的情況。

比較第一、二種情況得知：主線為曲線路段與主線為直線路段的差異有二：

1. 曲線路段的凸側與凹側所須路權寬不同，位於曲線路段的凸側因為有視線死角，需要較寬之

路權，參見照片 1、照片 2、圖 4。

2. 主線為曲線路段所須路權寬（51.84 公尺）大於主線為直線路段所須路權寬（49.8 公尺）。

圖 2 直線段箱涵路口區理想路權圖（直交）圖 3 縮減車道以改善停車視距圖

234


圖 4 曲線段箱涵路口段理想路權圖（凸側）

235


圖 5 曲線段箱涵路口段理想路權圖（凹側）

236


肆、箱涵截角設計

路權不足造成停車視距不夠長，但可藉由「箱涵截角設計」，以消除視線死角。茲分兩種

情況說明，第一種情況以假設的路況分析，第二種情況以實際案例解說。

一、假設的路況分析：參見圖 6 穿越箱涵視

界三角圖

(一) 假設條件：於主線平直路段，側車道配置

3. 5 公尺×2 車道，內路肩 0.5 公尺與寬度 8

公尺的穿越箱涵交角 90 度的情況下。

(二) 視距標準：依部頒規範的標準，側車道設

計速率 60km/hr。

(三) 說明：若在 40 公尺的路權條件下，三角形

EFY 為阻礙視界三角的障礙物，也就是說

箱涵必須截角長 55.3 公尺，截角寬 4.33 公

尺。顯然完全以箱涵截角設計來符合安全

停車視距，是不理想的作法。

二、實際案例：

(一) 緣由：西濱快速公路八里林口段應當地居

民的要求，增設兩處車行穿越箱涵，以提

供居民穿越及迴轉使用。橫斷面配置參見

圖 7 路口處橫斷面圖。

圖 7 路口處橫斷面圖

圖 6 穿越箱涵視界三角圖

237


(二) 初始設計：參見圖 8 視距平面圖（90 度角）及圖 9 視距平面圖（122.5 度角）。初始設計

時，於箱涵兩端並未考慮增加通視範圍，所以二處穿越箱涵均未作截角處理。此兩處穿越箱

涵與主線中心線交角不同，第一個穿越箱涵與主線中心線直交，第二個穿越箱涵與主線中心

線交角 122.5 度。

圖 8 視距平面圖（90 度角）圖 9 視距平面圖（122.5 度角）

由前文分析可知，若要保持停等安全間距 5 公尺，以路權受限之條件下，實在不可能符合

標準，因此退而求其次，以小汽車前保險桿至駕駛人的距離當作「停等安全間距」，來分析停

車視距的長短。

由圖 8 各種情況所示，得到結論如下：

1. 位於曲線凸側的視線比位於曲線凹側的視線較為不良，停車視距較短。

2. 位於內車道（乙車）的視線比位於外車道（丙車）的視線較為不良，停車視距較短。外

車道（丙車）的視線長度為內車道（乙車）視線長度兩倍有餘。

由圖 9 各種情況所示，得到結論如下：

1. 位於曲線凹側的視線比位於曲線凸側的視線較為不良，停車視距較短。此結果與前一種

情況（90 度角）相異。

2. 位於內車道（乙車）的視線比位於外車道（丙車）的視線較為不良，停車視距較短。外

車道（丙車）的視線長度為內車道（乙車）視線長度兩倍有餘。此結果與前一種情況（90

度角）相同。

(三) 修正後成果：參見圖 10 箱涵截角詳圖及圖 11 截角箱涵視距平面圖（122.5 度角）。為改善

箱涵路口通視，經設計審查會決議，請顧問公司於穿越箱涵兩端作截角處理。

箱涵截角並非採等邊截角，而是與行車速率正相關，車速較快的一側，截除之邊長較長。

本案例側車道方向截除 3 公尺，箱涵方向截除 2 公尺。經截角處理後，停車視距顯著增加，詳

見圖 11 及比較說明。

238


圖 10 箱涵截角詳圖

截角前後對路口安全提升的程度如何呢？停車視距長短是一項安全指標，由初始設計成果

量測的停車視距長度，遠小於規範規定，經過截角後的停車視距長度，顯著增長。我們可以截

角前後視距增加的比值來說明，詳見表 7 視距比較表。

圖 11 截角箱涵視距平面圖（122.5 度角）

239


表 7 視距比較表

凸側（外車道）凸側（內車道）凹側（內車道）凸側（外車道）平均長度比

截角前視距 B 10.1 4.5 3.8 8.5

截角後視距 A 24.8 12.8 13.2 28.2

長度比（A/B） 2.45 2.84 3.47 3.32 3.02

由上表所示，截角設計後視距增加的長度比從 2.45 到 3.47，因車輛位於內、外車道及位於

曲線凸、凹側而不同，平均可增為 3 倍長。以上分析是以小汽車的情況加以分析，實際上視距

的改善，與分析時假設之車種、道路幾何線形、穿越箱涵寬度、兩路交角大小有重大關係。基

本上穿越箱涵路口處作截角設計確實可改善停車視距不足的問題。但尚不能符合部頒規範的標

準，若要改善至完全符合標準，有賴增加路口區段的路權寬及箱涵作截角設計。二者雙管齊下，

方能達成。

伍、結語

穿越箱涵的路口安全性，常被忽略，因為設置穿越箱涵的地點，大部份為農路或交通量不

大的鄉道；一般規劃階段只考慮設置橋樑的大路口，至於設置於小路的穿越箱涵，往往是設計

時或施工中民眾陳情，才增設的。因此路口安全性，往往只靠加強交通工程設施解決。待通車

後發生交通事故，往往歸咎於用路人不遵守交通規則。如果規劃、設計者能於各階段重視路口

安全視距的問題。將可提升穿越箱涵路口的安全性。影響路口安全視距的問題，與道路的幾何

條件關係密切，包括曲線資料、車道數，路肩寬、道路交角等。改善路口視界三角之道有三：

一、規劃階段：因為路口有轉向及通視的需求，需要較寬的路權，選線時應該將所有橫交道路

納入考量，購足路口需要的用地，不應以一般路段的橫斷面配置，套用於路口段。

二、設計階段：設計者應該依各路口的幾何線形，依實際尺寸詳細檢核各行車動線之視界。

三、結構設計者應以結構創新，消除結構物阻礙視線的死角，提供較佳的路口視界，以增進路

口安全。

鋪路造橋常被認為是積功德的事，如果所建的馬路，不夠人性，因而成為易肇事路段，豈

不是造孽？過去經濟不發達、物質不充裕、結構設計手算的年代，結構設計以經濟、易算、易

施工為考量，當今工程師應該改變思維，確認應以「人本」為先，進行「優質」的穿越箱涵設

計，達成永續的道路建設。設計者只需要一時的用心，就能提供用路人長久的方便，何樂而不

為？工程師們豈忍再見到佛陀坐鎮路口指揮交通呢？

參考文獻

(1)規範

交通部頒布「公路路線設計規範」民國90年頒布

交通部頒布「交通工程手冊」民國93年頒布

(2)網頁

交通部全球資訊網道安宣導

(3)美國規範

AASHTO Geometric Design of Highways and Streets，（2000）

240


臺灣公路工程第 32 卷第 5 期

民國 94 年 11 月

Taiwan Highway Engineering

Vol. 32 No.5 Nov. 2005. pp15-35

國內道路防音設施現況及展望

王志遠＊許勝聖＊＊

壹、前言

國內道路防音設施現況，主要是在高速公路或快速道路高架段或路堤段設置防音牆，其所

使用之材質主要為空心磚、水泥板、金屬鈑及透明板。由於其設置高度在考慮防音牆水平風壓

390 公斤/平方公尺及結構承受荷重等因素後，其設置高度多不超過 3 公尺(含胸牆或護欄高

度)，致使其減音效果一般約介於 5~8 分貝左右，面對日趨嚴格的環保要求，已逐漸無法符合

其需要。

在國內道路防音設施未來的發展展望來說，東鄰日本針對其地狹人稠所需要之道路系統，

已開發出多種實用及高效率之防音設施，包括防音牆技術、環境設施帶、低噪音路面、高架底

部吸音設施及家屋防音工程等諸多技術，均可以做為國內進行道路防音設施設置的參考。但在

考慮引進其噪音防制技術前，尚需就國內特性全盤考慮其減音效果、道路特性、廠商配合程度、

經濟性和維護難易程度進行評估。

貳、國內道路防音設施設置現況

國內道路目前傳統的防音設施，主要仍以設置防音牆吸音或阻隔噪音傳播。但因台灣屬颱風

地區，在考慮颱風水平風壓及結構承受荷重等因素後，其設置高度多不超過 3 公尺(含胸牆或護

欄高度)，僅在部份路堤段有接近 4 公尺高(含胸牆或護欄高度)之防音牆，再加上僅以設置防音牆

作為減音之唯一手段，故防音效果因而受到限制。經參考美國聯邦高速公路局(FHWA)1976 年出

版 NOISE BARRIER HANDBOOK 中指出，道路防音牆設置，其大多數之防音效果如表一所示，

顯示一般防音牆之噪音衰減值約在 5~10 分貝左右。這個結果與國內一般防音牆等諸多設計結果

大致符合。表二則顯示國內防音牆設置案例，若單靠一般 3 公尺高防音牆(含胸牆或護欄高度)之

交通噪音減音效果大約為 5~8 分貝左右，若再考量與背景音量合成後之合成音量減音量，則大約

為 3~6 分貝左右。面對日趨嚴格之環保要求，實已有力不從心的感覺。

表一一般防音牆之防音效果

噪音衰減值聲能衰減值達成之難易度

5dB 68% 易達成

10dB 90% 較難

15dB 97% 很困難

＊

中興工程顧問股份有限公司計畫主任＊＊

中興工程顧問股份有限公司工程師


20dB 99% 非常難達到

資料來源：美國聯邦高速公路局(FHWA)，NOISE BARRIER HANDBOOK，1976 年。

表二國內隔音牆防音效果案例

地

區

別

實測背景

噪音量

未設置3公尺高隔音牆

(1)

已設置3公尺高隔音牆

(2)

減音量

((1)-(2))

交通

噪音量

合成

噪音量

交通

噪音量

合成

噪音量

交通

噪音量

合成

噪音量

L日 L夜 L日 L夜 L日 L夜 L日 L夜 L日 L夜 L日 L夜 L日 L夜

60.8 46.5 64.6 58.0 66.1 58.3 58.7 52.2 62.9 53.2 5.9 5.8 3.2 5.1

B 60.8 46.5 63.5 56.9 65.4 57.3 57.9 51.2 62.6 52.5 5.6 5.7 2.8 4.8

C 60.8 46.5 63.7 57.1 65.5 57.5 55.8 49.4 62.0 51.2 7.9 7.7 3.5 6.3

資料來源：東西向快速公路八里新店線八里五股段工程設計報告。

在材質方面，一般道路防音牆依構築的材質及方式可分為：(1)混凝土牆(2)土堤(3)磚牆(4)

金屬鈑牆(5)透明板牆(6)木料牆(7)混合式牆(8)密植栽等，混凝土構築的防音牆具有堅固、牢靠、

不需經常保養維護等優點，但其缺點為厚重，予人以壓迫感，需藉由植栽和造型等減輕此種感

覺，較能為人所接受；土堤是國外較早的做法，其上亦可栽植花草樹木以達美化之效果，但因

其所需的土地較多，因此在寸土寸金的台灣無法適用；磚牆式防音牆因結構及構材尺寸限制，

可塑性不佳，但有時亦配合景觀及造型上的設計而使用；金屬鈑式防音牆乃藉金屬的遮音特性

反射音波而防音，此型防音牆另可於正面開許多小圓孔或百葉長條狀之孔，讓音波傳入防音牆

內後，經內裝之吸音材料(可為岩棉或玻璃纖維或蜂網狀結構等)，將聲音能量吸收，至於穿過

吸音材料的音能可經由背面的鋼鈑反射折回再經吸音材吸收，如此反覆吸音以達減音的目的，

此種方式的防音牆在台灣使用的相當普遍；木料式的防音牆在歐美等產木材較多的地方有採

用，此型防音牆因屬自然的產物因此較能結合當地之自然景觀，惟木材之耐久耐候性不良須塗

防腐塗料，且在台灣地區木材頗貴，故不太適用；以上所介紹的防音牆皆屬非透明式的，即駕

駛者無法看到防音牆外景物，因此對駕駛者的心理上可能會造成影響，故需配合景觀及造型上

的設計以減輕駕者的心理壓力。在透明式的防音牆部份，有壓克力、聚碳酸脂板等材質，其耐

久及耐候性能佳，但易於表面累積灰塵而予人不清潔的感覺，且在清洗時較耗人力；混合式防

音牆為各種不同材料的混合造型，其上方多採用透明式的材質，而下方則多採用金屬式吸音材

質來加以配合；密植栽式的防音方式，主要在考量於噪音影響不是很嚴重的地區，予人心理上

的舒適感，除可達美化道路的功能外，亦可慰藉道路旁住戶的心理，但其實際上所能達到的減

音效果十分有限。在材質的研選上，應選擇較防音牆所要達到的減音功能多 10 分貝透過損失

的材質，例如一防音牆如需達到 10 分貝的減音量，則選擇材質時應選取透過損失為 20 分貝的

材料較為適合。

目前國內道路一般在高架段為降低結構荷重多使用金屬鈑式防音牆，特殊景觀地區使用透

明板式防音牆，而在路堤段則多使用價格較低且易於維護之空心磚或水泥板式防音牆，詳圖一

所示。

207

208


高架段多使用金屬鈑

透明板可增加美觀

路堤段使用水泥板實例

空心磚牆易維護且價格較低

圖一國內道路各種型式之防音牆

參、國外道路防音設施設置現況

在國外道路噪音防制經驗中，東鄰日本由於與台灣同屬島國，地狹人稠，都市化又集中，

其環境與台灣最類似，再加上法規執行嚴謹、防制經驗較具參考價值。圖二為日本道路交通噪

音對策圖，共有 18 項相關之交通噪音防制對策，除去環境及交通政策管理等非屬防音設施的

部份，並再參考其他相關文獻，將就日本設置防音牆技術、環境設施帶、低噪音路面、高架底

部吸音設施、家屋防音工程及新研發防音牆等六項國內較少應用之相關技術分別說明，最後再

就各項防音技術之經濟效益做ㄧ整體評估。

一、防音牆技術

日本防音牆與國內主要不同之處在於超高防音牆、低層及新型遮音壁設置等三項，其在道

路系統設施之配置位置詳如圖三所示，分別說明如下：

(一) 超高防音牆

日本針對防音需求，很早就使用設置高度超過三公尺以上之防音牆，其設置高度亦有達到

八公尺，甚至半密閉型或密閉型之防音牆，詳如圖四所示。但國內由於防音牆抗風壓一般規定

為 390 公斤/平方公尺(僅台北市區高架道路採用 300 公斤/平方公尺)，相較日本道路公團高架道

路防音牆的 200 公斤/平方公尺及路工段的 150 公斤/平方公尺為高，導致使用上要注意因防音

牆高度增加，導致防音牆結構荷重和設置經費增加的問題；中興公司於台北市萬華至板橋間進

209


發生源對策

交通流量對策

道路結構的改善

沿線對策

汽車構造的改善

改善車輛行走狀況

控制交通量

擴建交通網

物流對策

引導交通流向

道路交通噪音對策

提高汽車噪音要求

徹底實行車輛檢查和檢修

促進電動汽車的開發和利用

建立完善之交通管制系統及信號系統、促進交通順暢

推行車速限制及指定車行走路線等交通管制

針對超載及車況不良等車輛加強取締

加強公車轉乘效率

推行共乘制度

擴建道路進行交通分流措施

加強物流管理以減少大型車進出市中心

利用設置路牌，將車流移至較無住戶處

通過生活區規劃，減少住宅區旁交通

設置防音牆

確保環保設施帶、植樹帶等緩衝空間

改良路面等

實施民房及學校等防噪音工程

建設緩衝建築物

沿線土地利用規劃

行高架道路防音牆規劃時，曾請廠商概估雙車道半密閉防音牆之費用，型式如圖五所示，約較

一般高架道路 3 公尺高防音牆(含胸牆高度)的費用高出十多倍，其主要由下部的胸牆、中間部

份的透明板及上部結構的吸音板、蓋板、H 型鋼及外飾板和附屬照明設備等構成，這是在設計

時需要加以謹慎考慮的。此外超高防音牆尚有日照、電磁干擾及景觀上的問題，一般為降低防

音牆高度對景觀衝擊或對駕駛人產生的壓迫感，可採用透明板式防音牆及植栽綠化以降低其影

響，詳如圖六所示，但在國內因空氣中粒狀物污染嚴重，未來維護時需耗費頗多人力加以定期

清洗，建議使用上仍需謹慎。至於一般 4~5 公尺高防音牆約可較 3 公尺高防音牆多出 1~3 分貝

的減音量，半密閉式防音牆總體減音量約在 15~20 分貝，全密閉式防音牆則約在 25~30 分貝左

右，但實際減音效果仍需視結構配置、敏感點位置及背景噪音量的高低而變動。

資料來源：行政院環境保護署，83 年 6 月

82 中日工程技術研討會道路鐵路捷運交通噪音防制對策

圖二日本道路交通噪音對策圖

210


圖三日本道路防音設施配置圖

圖四日本道路半密閉型防音牆

211


圖五台北市萬華板橋間高架道路規劃半密閉防音牆示意圖

圖六設置透明板式型防音牆及植栽綠化降低對景觀衝擊

212


(二)低層防音牆

低層防音牆在國內道路之應用實例並不多，主要在於國內平面道路於一般規劃時，常常並

未預留足夠的設置空間，導致對平面道路的噪音防制，通常無法再藉由設置防音牆阻隔噪音

量。且國內大多數的防音牆均設置在高架橋的胸牆或道路的路堤上，故其對於與其平行相鄰之

平面道路噪音，並無任何阻隔降低的效果。低層防音牆之設置，一般為避免太高而阻礙視線，

設置高度多僅在 1~2 公尺左右，由日本之模型實驗資料顯示，其現地照片詳圖七，於遮音壁背

後 2 公尺高度以下之減音量約介於 3~5 分貝，同如圖七所示，4 公尺以上之高度時，則減音量

僅有 0~1 分貝，故減音效果在相對於 1 樓或行人人耳高度時還不錯，但對二樓以上之住宅則幾

無減音效果，所以主要仍在保護人行步道及道路沿線低層住宅的安寧。

低層防音牆照片

低層防音牆減音效果

圖七低層防音牆照片及減音效果

愛知縣名古屋市之國道 41 號

芦屋市山手幹線

圖八日本低層防音牆實例

213


惟再依據日本土木研究所實際於道路上實驗施工之結果顯示，高度 1 公尺之低層防音牆在其後

端 3 公尺範圍內時，雖對高度較高之受音點(3.7 公尺，相當於二樓)其減音效果僅有 0~1 分貝，

但在高度 1.4 公尺(相當於 1 樓或人行步道上行人耳朵之高度)時，其減音量卻高達 5~9 分貝，

效果甚佳。故目前在日本應用實例有愛知縣名古屋市之國道 41 號 (National Route No41)及芦屋

市山手幹線(Ashiya-city)等，詳圖八所示，其設置後除可搭配低噪音鋪裝以降低噪音量外，同

時低層防音牆配合植栽，尚具有景觀調和之功能。

(三) 新型遮音壁

新型遮音壁又稱吸音筒、減音器(NOISE REDUCER)或防音牆頂緣減音設施，國內外使用

實例已日漸普遍。圖九為日本東京外環道高速公路吸音筒之設置現況，國內目前在新竹東光橋

(詳圖十所示)、西濱快速道路大安梧棲段(詳圖十一所示)、台北松山機場防音牆(詳圖十二所示)

及部份工廠或捷運冷卻水塔亦皆有吸音筒應用實例。其減音原理係應用聲波在尖銳物體表面比

較容易聚集，故當聲波欲繞經防音牆頂端時，可利用設置吸音物體予以吸音後衰減。一般而言，

其效果可達到 4~5 分貝(高架橋段衰減效果)，相當於再加高 2 公尺高防音牆之減音效果，但也

有日本實例資料顯示其效果僅有 1~3 分貝(平面段衰減效果)，顯示其減音效果在不同的道路結

構時，會有所差異。原因則是因為其衰減原理係利用聲波繞經防音牆頂端時予以吸音衰減，故

對噪音源多為直接音的案例減音效果較小，如道路平面段防音牆，因道路噪音比較容易直接傳

遞至住宅，故減音效果較差；而若噪音源多屬繞射音的案例，如道路高架段防音牆，因道路噪

音多需經過繞射再傳遞至住宅，則其減音效果較大。減音器方面，早期在日本新幹線高速鐵路

即有使用減音器，目前在道路上則多使用吸音筒。另外於平成 7 年(1995 年)阪神高速道路則又

開發使用瓢型之減音器，詳圖十三所示，後續又有 Y 型(詳圖十四所示)、多角型(詳圖十五所示)

及鹿角型(詳圖十六所示)等相關產品，目前已有相當多之種類可供選擇。

二、環境設施帶

環境設施帶的設置構想類似國內一般俗稱的綠帶，其做法係將住宅及道路間，利用綠地及

休憩設施組成之環境設施帶加以區隔，以緩衝交通噪音和車流景觀對道路沿線住宅的直接衝

擊。但日本環境設施帶相較於國內綠帶的佈置內容，除了一般的植栽樹木及簡易的休憩設施

外，有些地方尚更進一步規劃了完整的人行步道、腳踏車道、坐椅等休憩設施的功能，設置功

能上較為完整。環境設施帶在國內現有都市內，因用地不易取得等問題，恐怕執行上較為困難。

圖九日本東京外環道吸音筒

圖十國內新竹東光橋吸音筒

214


圖十一西濱大安梧棲段吸音筒

圖十二台北松山機場吸音筒

圖十三日本減音器

圖十四日本 Y 型減音設施

圖十五日本多角型減音設施

圖十六日本鹿角型減音設施

215


但對新市鎮或新設道路，則可在用地許可下予以設置，至於綠帶樹林所能造成之噪音衰減，根據勃

蓋克(Breanek)於極密的森林區測試 2000 Hz 的聲音，每 100 公尺可衰減 10~25 分貝，在較不密的森

林，每 100 公尺約衰減 5~12 分貝。由於一般道路旁之環境設施帶最大寬度恐亦在十多公尺以下，

其噪音衰減量最多只有 1~3 分貝，效果相當有限，但其主要功能則可在心理及視覺景觀上達到安撫

的效果。惟若能在環境設施帶中以土丘構築假山或草坡，則將可再增加土丘阻隔噪音之效果。

三、低噪音路面

低噪音路面也就是低噪音鋪裝(silent asphalt)，其主要有排水性鋪裝(drainage asphalt)及多孔

質彈性鋪裝(porous asphalt)二種，分述如下：

(一) 排水性鋪裝

排水性鋪裝的作法類似國內高速公路使用之開放型級配瀝青混凝土路面，其與一般道路之

密級配瀝青混凝土路面最大不同之處在於級配粒徑較集中，故孔隙較大較多。其原本設計用意

是為了方便路面排水，以防止路面積水並增加行車安全。不料其多孔結構的特性除了可以增加

路面排水外，更降低了輪胎音的產生，以及有增加路面吸音率減少反射音的效果，詳如圖十七

所示，而具有降低交通噪音量的功能。在增加路面吸音效果部份，日本文獻資料顯示其可將一

般密粒舖裝路面時之平均吸音率由 0.1 提高至 0.33 左右。至於其總體減音的功能則與鋪裝厚度

及骨材粒徑有關。減音效果依據阪神高速道路 7 號北神戶線平成 5 年(1993 年)實際施工經驗，

約可較密級配路面降低 2~5 分貝。日本道路排水性鋪裝自昭和 62 年(1987 年)在東京都環狀 7

號線施工以來，至平成 7 年末(1995 年)已達到了 400 萬平方公尺的施工實績，使用上已相當多。

同時因為其具有方便路面排水，防止積水，增加行車安全的主要功用，使其應用上更廣泛。依

據日本道路協會平成 8 年(1996 年)出版之「排水性舖裝技術指針(案)」中指出其一般特性包括：

1. 鋪裝厚度為 4~5 公分厚(國內開放級配僅 1.5 公分厚)

2. 粗骨材最大粒徑為 13~20mm

3. 目標空隙率在 20%以上

4. 採用高粘度改質增加耐久性

實用上其最大的缺點是其有效空隙率在通車後經車輛輾壓及灰塵泥土浸入會降低而降低

噪音減音量，施工一年後效果開始變差，故需使用高壓洗淨車加以沖洗維護，詳圖十八所示，

因而增加維護的機具及成本。而日本近年來亦已研發出多種型式之排水性鋪裝，詳表三所示。

其中以二層式排水性鋪裝減音效果最佳，薄層排水性鋪裝施工價格最低，高強度排水性鋪裝路

面強度最強而耐用，橡膠排水性鋪裝則可於鋼板上施工而便於施工道路使用，各有其適用特性。

國內在此方面目前亦漸有相關之研究與成果發表，且經部份路段試鋪後評估，效果尚佳，

圖十九即為國道三號試鋪後之成效比對案例。另外，依據林登峰等人以高雄市五福路及復興路

進行排水性鋪裝成效研究，以鋪築排水性鋪裝一個月內與鋪築排水性鋪裝六個月進行現場評估

作業，並於同路段鋪築密級配瀝青混凝土作為比較，結果顯示排水性鋪裝可有效吸收噪音、提

昇雨天路面抗滑性及加速排水速率，與密級配瀝青混凝土比較下，更具環保效率。而目前國內

設計中之國道東部高速公路及東西向八里新店線八里五股段快速道路均已採用排水性鋪裝。

(二) 多孔質彈性鋪裝

多孔質彈性鋪裝是利用樹脂再生產生之多孔質孔隙造成的彈性鋪裝，由於孔隙率可達到

40%，其噪音降低效果甚高，相關資料顯示小客車約可達到 9~12 分貝，大貨車為 3~6 分貝。

但目前仍在實驗性質，需再就耐久性、抗滑，車輛行走的安全性及施工方法等課題進行研究。

216


圖十七排水性鋪裝減音機制

圖十八排水性鋪裝機能回復裝置

217


表三日本排水性鋪裝工法特性

工法特性

薄層排水性鋪裝添加高粘度乳劑增加強度，鋪裝厚度可降低一半，價格與傳統鋪裝相近，且施工

期間較短。

二層式排水性鋪

裝

使用厚度 3 公分、粒徑 5mm 之骨材及厚度 4 公分、粒徑 13mm 骨材，形成二層

排水性鋪裝，其減音效果甚佳，約較傳統密粒鋪裝再降 9~12 分貝（僅比較路面

摩擦音），惟成本較高，約為 4,500 日圓/平方公尺。

高強度排水性鋪

裝

鋪面強度高，用於特殊路段，但成本較高。

含橡膠排水性鋪

裝法

其優點係可於鋼板上施工，便於施工道路使用，相當簡便，但缺點為排水性稍差，

價格則約為 2,000 至 2,500 日圓/平方公尺。

一般路面易積水，行車造成水霧排水性鋪裝

資料來源：交通部國道新建工程局網站-排水篇；照片位置位於國道三號 132k+513~132k+713 處

圖十九一般路面與排水性鋪裝比較

四、高架底部吸音設施

高架底部吸音設施係日本開發之道路噪音防制技術，其主要原理係利用高架橋底部敷設吸

音板或吸音筒等吸音設施來增加高架橋底部表面吸音率之方式，降低道路車輛噪音在高架橋底

部、兩旁建築物及地面間之多重反射(multiple reflection)。由日本現場安裝結果顯示，詳圖二十

所示，其減音效果約在 2~4 分貝左右，其設置型式可分為設置吸音板或設置吸音筒等兩種不同

的型式，早期在昭和 59 年(1984 年)時，在兵庫縣尼崎市附近的阪神高速公路係採用吸音板；

而至平成 3 年(1991 年)左右，於日本 43 號國道的尼崎市及西宮市則採用吸音筒的型式，日本

當地設置之現況照片詳如圖二十一所示。中興公司於設計台北市萬華至板橋間主要幹道時，曾

就高架裏面吸音板進行費用評估，由於其僅較一般防音牆省去支柱(Ｈ型鋼)及背面板之費用，

而其施工則較困難，故其費用仍在新台幣 2,000~5,000 元／平方公尺左右，詳表四及圖二十二

所示，價格並不便宜，而其減音效果亦多在 2~3 分貝，相較國內一般防音牆設置後之減音量介

於 5~8 分貝左右，其經濟效益較差，於應用時需加以注意。惟國內目前防音牆因多已能自製，

市場價格降低很多，故未來仍值得進一步考慮在國內實際應用之可行性。

218


效果：模型實驗結果，在高架裡面全部進行吸音處理時，其減音效果在 2 分貝以

上之區域，如斜線部分所示。

圖二十日本高架底部吸音設施減音效果

高架橋底部吸音筒

高架橋底部吸音板

圖二十一日本高架底部吸音設施照片

圖二十二日本高架橋底部敷設吸音板示意圖

219


表四高架底部吸音板比較表

型式特性 (元/平方公尺)

多孔質表面處

理材料

適用於中、高頻率噪音，如發泡水泥、岩棉、噴結棉、玻璃

纖維等材料，一般需加表面處理以增加其耐候性。 2,000~3,000

共振構造材料適用於低、中頻率噪音，結構單純，清理維護較易，固定性

佳，但吸音範圍較窄。 2,000~5,000

混合式吸音材將上述兩種綜合使用可得到廣頻率之吸音能力且具有較佳之

耐候及固定能力。 3,000~6,000

註：.施工費用指新台幣，且不含高空鷹架搭設作業費用。

五、家居防音工

當一切交通噪音防制措施都無法降低道路噪音時，就只能在住宅處設置防音措施保護住宅

之安寧，其方法包括了防音窗、防音門、牆壁防音性能的改善、吸音天花板及空調設備等設施，

一般可降低 20~30 分貝左右的音量，詳如表五所示，其減音量則需視住宅特性及防音工程的種

類來決定，家屋防音工程照片詳圖二十三所示。此外，在使用時尚需注意防音門窗對住宅通風

之影響，視需要考慮通風減音器的設置；同時在台灣由於夏季炎熱，若住宅因家屋防音工程導

致住宅過於密閉，且通風系統散熱不易時，恐仍另需考慮空調系統的設置及衍生補助電費的問

題。因此在設計及與居民協商的過程中，仍有許多問題有待克服，惟在日本家屋防音工程之補

助均已有甚多實例可供參考。

表五家屋防音工程效果

等級

防音工程第一級第二級第三級

防音窗

防音門

牆面處理

吸音天花板

機械通風減音器

空調系統

雙層 8mm+8mm

雙層 5mm+5mm

單層 6mm

減音效果(分貝) 30 25 20

防音窗防音門

圖二十三家屋防音工程照片

220


六、新研發防音牆

除上述防音措施外，目前國外研發了頗多新式防音牆之產品，其介紹說明如下，未來可於

特定路段選用。

1. 可降低氮氧化物(NOX)之防音牆

其原理是在於防音牆之表面塗佈光觸媒，以利用大自然中之紫外線、雨水及大氣中之氧

氣，將空氣污染物中之二氧化氮變成硝酸根離子，再溶於雨水中帶走，以去除空氣中之二氧化

氮，達成淨化空氣之目的，詳圖二十四所示。

光觸煤原理示意圖 NOx 削減防音牆外觀

圖二十四日本光觸媒防音牆

圖二十五日本太陽電池式防音牆

光触媒薄

膜

221


2. 太陽能型防音牆

主要利用防音牆頂端蓋板(日本稱笠木)或背面板(日本又稱外裝板)裝設太陽能電池，可供

偏遠地區或隧道等接設電力不便之道路照明使用，同時達到環境保護，節省電力之功能，詳圖

二十五所示。

3. 綠化型防音牆

主要利用粒狀棉及樹脂構成之植栽容器，崁入防音牆正面板及被面板之間，而將植物植栽

於防音牆上美化；此外，尚可配合太陽能電池做為灌水抽送馬達之電力，達到自動化及節省能

源之澆灌效果，詳圖二十六所示。

圖二十六日本綠化型防音壁

七、各項防音技術經濟效益評估

上述防音技術中，因排水性鋪裝在日本及歐美已有甚多工程實績，故優先引進國內應較為

可行；而國內目前市區高架道路使用日漸普遍，故將高架底部吸音設施一併納入經濟效益評

估；至於新型遮音壁由於在現有防音牆上架設方便，且效果尚佳，亦將列為重點引進項目加以

評估。

針對國內目前較可能引進之排水性鋪裝、高架底部吸音設施及新型遮音壁等三項技術，其

所需經費及減音效果比較詳列如表六所示。顯示排水性鋪裝，每降低 1 分貝之音量，每公里約

需 0.12~0.35 億日圓，高架底部吸音設施約 5.4 億日圓/公里，新型遮音壁則為 0.32 億日圓/公里。

故以排水性鋪裝減音效果及經濟效益最佳，但其仍需配合路面汰換定期重新鋪設；其次為新型

遮音壁，不論是減音效果及經濟效益均尚不錯；至於高架底部吸音設施因於橋面底部之鋪設面

積很大，故費用高且效果較差，未來進行實際應用時，應再加以進一步評估。

222


表六日本各項道路噪音防制技術經濟效益比較

噪音防制技術減音量(一) 所需經費(二) 平均經濟效率(二)/(一)

排水性鋪裝

薄層排水性鋪裝 - - -

二層式排水性鋪裝 9~12分貝約1.3億日圓/公里約0.12億日圓/分貝.公里

高強度排水性鋪裝 5分貝約1.3億日圓/公里約0.26億日圓/分貝.公里

含橡膠排水性鋪裝 1~3分貝約0.7億日圓/公里約0.35億日圓/分貝.公里

高架底部吸音設施 2~5分貝約18~20億日圓/公里約5.4億日圓/分貝.公里

新型遮音壁 2~5分貝約0.8億日圓/公里約0.32億日圓/分貝.公里

註：所需經費以日本阪神高速3號神戶線震災後新建高架道路寬度及工研院民國87年3月隔音牆技術

研討會技術資料概估。

至於減音效果及經濟效益最佳之排水性鋪裝，其與傳統道路密粒鋪裝瀝青混凝土之直接工

事費比較如表七所示，顯示一般密粒鋪裝瀝青混凝土直接工事費若為 100 時，排水性鋪裝工事

費約在 150 至 180 左右，大部份為傳統道路鋪裝價格之 1.5~1.8 倍，但日本新近研發出之薄層

排水性鋪裝，因其在混凝土中加入乳劑改良強度，故混凝土厚度可降低一半(由 5 公分降至 2.5

公分)，其費用則與一般密粒混凝土路面價格差不多，約僅為 1.05 倍。目前國內密粒級配瀝青

混凝土價格約為新台幣 3,000 元/立方公尺左右，再依照國內一般高架橋路面瀝青厚度 5 公分及

路堤段厚度 15 公分計算(第二高速公路段實例)。當排水性鋪裝為傳統路面價格 1.5 至 1.8 倍時，

在路寬 35 公尺，6 線道之高速公路每公里約增加高架路面鋪裝費用 300~500 萬元，路堤段鋪裝

費用 900~1,500 萬元，相較同樣寬度高速公路高架段一般造價 7 億/公里及路堤段一般造價 3 億

/公里而言，其增加費用約佔總工程費用之 0.4~0.7%(高架段)和 3~5%(路堤段)不等，再考慮其

他因素，保守亦應不超過 5%。顯示其工程經濟之可行性，同時其尚具有促進路面排水，增加

行車安全之功能，故在日本及歐美使用上已日益普遍。故建議未來國內可再就工程可行性做進

一步研究探討。另外在日本道路協會出版圖書，則已訂有「排水性鋪裝技術指針（案）」書籍，

應可做為未來研究時之參考資料。

表七日本密粒與排水性鋪裝直接工事費比較

區分混合物直接工事費比較

(註) 種類厚度

一般密粒級配瀝青混凝土密粒度混合物 5公分 100

一般排水性鋪裝排水性混合物 5公分 180

排水性混合物 4公分 150

薄層排水性鋪裝排水性混合物 2.5公分 105

註：以一般密粒級配瀝青混凝土施工ㄧ平方公尺之直接工事費作為100，則其他排水性噗庄之直接

工事費比値。

肆、防音牆功能設計

防音牆工程設計最重要的部分為音量之計算，即需依據住宅聚落所在音量標準及通車後交

通噪音量計算出需要達到之減音要求，方能決定防音牆設置之位置及高度。

相關通車後交通噪音量的計算方式主要有公式法、圖解法及電腦模式計算法等三種，分述

223


如后：

一、公式法

主要應用於早期防音牆設計時所使用之音量計算方式，一般較常使用者為日本音響學會所

發展之道路交通噪音預測模式，該公式說明如下：

cddldllLL W ))/2tanh(*/log(10log29850

經由上述公式可計算出 L50，而 L50 係指道路交通噪音位準之 L50 值，可再以 Leq=L50+5 之

公式換算為均能音量(利用中山高速公路實測值驗證)，但防音牆之減音效果則需再以其它公式

計算。

二、圖解法

主要亦應用於早期防音牆設計時所使用之音量計算方式，一般較常使用者為美國聯邦高速

公路局 (FHWA) 在「 NOISE BARRIER DESIGN HANDBOOK 」中發展之 BARRIER

NOMOGRAPH 圖解法，以估算防音牆減音效果。

等噪音線圖 3D 側視圖

3D 動畫 Lmax 評估

圖二十七噪音模式 CADNA-A 模擬示意圖(範例)

三、電腦模式法

近年來國內防音牆設計時，則幾乎皆以電腦模式計算噪音量，且多採用 Cadna-A 及

SOUNDPLAN 等經行政院環保署「道路交通噪音評估模式技術規範」認可使用之電腦模式，以

進行道路噪音源分析，並可依指定之音量標準進行防音牆最佳化設計。分述如下：

(一) Cadna-A 模式

Cadna-A 噪音評估模式具有模擬道路噪音量之功能，當輸入地形高程、敏感點、建築物、

音源及其他資料後，程式將依據 RLS-90 及相關規範(ISO 1913、DIN18005-1、VDI2714)進行音

63+7

00

63+8

00

63+9

00

64+0

00

64+1

00

63+7

00

63+8

00

63+9

00

64+0

00

¶¶¦w§ø

Road

Building

Barrier

Bridge

Contour Line

Receiver

Calculation Area

> -99.0 dB

> 35.0 dB

> 40.0 dB

> 45.0 dB

> 50.0 dB

> 55.0 dB

> 60.0 dB

> 65.0 dB

> 70.0 dB

> 75.0 dB

> 80.0 dB

> 85.0 dB

224


量計算，且模式可以算出指定受音點的噪音值或以等音線圖表示整個區域噪音的分布狀況。而

當噪音超過標準時，使用者可以視不同管制區域，分別指定其管制標準，再輸入隔音牆之基本

資料，由模式去自動計算在達到管制標準時，至少所需的隔音牆高度及長度，並顯示減音後的

噪音值或等音線分布圖。

在模擬道路交通噪音時，模式所需之資料包括車速、交通量、道路寬度、道路表面特性、

路面坡度及有無交通號誌等資料，再加入地形及敏感點、反射體(建築物)等資料，即可進行模

擬。輸出結果包括有無噪音防制措施前後之噪音量及水平、垂直等噪音線圖，並可進行防音牆

最佳化設計，其相關之模擬示意圖詳圖二十七，可較表格數據之呈現方式更完整的描述評估結

果。

針對路邊環境及交通路況較單純之直線道路，則可使用 Long Straight Road 較簡單之子程

式進行計算。

(二) SOUNDPLAN 模式

SOUNDPLAN 噪音評估模式同樣具有模擬道路噪音量之功能，即可將車輛、交通、道路及

環境等資料一起輸入電腦中，計算噪音敏感點之音量及繪製彩色等噪音線圖。此外，對於超出

法規標準之地區，亦可進行防音牆設計。SoundPLAN 模式中有 RLS 90 及 L”S Road 兩個子程

式，用以預測道路交通噪音量，其中 RLS 90 程式，所需輸入之資料包括車速、車輛種類、最

外側車道間距離、路面特性（柏油、碎石等）、交通號誌、路面縱剖面斜度、高程及敏感受體

點之位置等詳細資料。L”S Road 程式係在道路屬筆直道路，且路面無高低起伏甚大，路況較

單純時使用，其好處是 L”S Road 程式中所需輸入之資料較易取得且簡單，故 L”S Road 程式

比 RLS 90 能在較短的時間內獲得噪音預測值，並可計算出符合音量標準時所需之防音牆高度。

伍、防音牆驗收

國內道路防音牆之驗收方式，目前仍以材料驗收為主，未來則將考量納入防音牆功能驗

收，以瞭解其實際之減音效果，分述如下。

一、目前國內防音牆之材料及減音功能驗收方式

目前國內防音牆之施工規範，多參考公共工程委員會訂定之「公共工程施工綱要規範」編

撰，其主要規定防音牆施工安裝之精確度，以及防音牆防蝕、耐候、結構抗風壓及吸音係數和

聲音透過等級等音響性能。材質方面目前主要有金屬隔音板、金屬吸音板、預鑄混凝土板、鋼

筋混凝土牆、空心磚牆、聚碳酸酯透明板及中空複合板等，故驗收時主要針對防音牆材料能否

符合施工規範之規定為主。

至於防音牆完工後是否能達到預期減音之功能，因驗收項目主要針對防音牆設置之高度、

數量及安裝是否符合設計圖及施工規範之規定進行驗收，故經常無法實際瞭解防音牆安裝後之

減音功能。而目前防音牆減音功能之把關，主要在設計階段先行運用行政院環保署認可之噪音

電腦程式設計防音牆之設置高度及長度，並經音學實驗室測試防音牆材料之吸音係數及聲音透

過等級等方式來確保達到原設計之減音功能。至於國內目前未進行實際減音功能驗收之原因為

道路交通噪音與一般工廠或鐵路捷運噪音不同，其受到之干擾因素較多，包括住戶附近之背景

噪音量不易分離、道路實際之交通量及行車速率、噪音量測之位置及高度、道路及路面構造及

施工品質等均會影響驗收音量結果，且國內目前尚未有一套具有公信力及共識之防音牆減音功

能驗收之方法，故皆未進行實際減音功能驗收。但也正因為國內目前尚未有一套具有公信力及

共識之防音牆減音功能驗收方法，導致防音牆之減音功效時常受到民眾的垢病，而急待改進。

二、未來國內防音牆減音功能驗收趨勢


參考點微音器

位置

10

if L < 15m

L

h= 1.5m

if L 15m

國外對防音牆之減音功能測試方式，主要有 ISO-10847 及 ANSI S12.8-1998 等二種，目前

國內正由交通部所屬單位依據上述規範研擬符合國內使用之「隔音牆插入損失現場實測方法」

(草案)，未來訂定完成後，將可作為國內防音牆減音功能之標準驗收方法，有關 ISO 10847(1997)

及 ANSI S12.8-1998 之摘要說明，分述如后:

(1) ISO 10847(1997)

ISO 10847(1997)之戶外防音牆現地插入損失測定方法 (International Standard 10847，

Acoustics – In-situ determination of insertion loss of outdoor noise barriers of all types)，主要利

用直接法(Direct method)直接量測防音牆設置前後參考點及受音點位置之音量，而後計算插入

損失(IL，Insertion Loss)，即可得知減音量；而若防音牆已設置完成時，則可採用間接法(Indirect

measuremnt method)得知減音量，其方法為在設置防音牆之路段前後，找尋尚未設置防音牆之

路段，且其交通流量、地型及聲場環境均與已設置防音牆之路段相似，如此一來即可做為已設

置防音牆路段，在未設置防音牆前之路段狀況並進行量測，以做為其未設置防音牆前之背景音

量。有關 ISO 10847 參考點位置示意圖，詳圖二十八所示。

圖二十八 ISO 10847 參考點位置示意圖

(2) ANSI S12.8-1998

ANSI S12.8-1998 之戶外防音牆現地插入損失測定方法(American National Standard ANSI

S12.8，Methods for Determining the Insertion Loss of Outdoor Noise Barriers)，同樣利用直接法及

間接法計算插入損失(IL，Insertion Loss)，即可得知減音量。不同的是，ANSI S12.8-1998 比 ISO

10847(1997)多了預測法，它是利用預測模式(prediction model)來計算防音牆設置前的音量，即

設置前音量係利用計算值代替實測值，但要注意的是利用預測模式計算時之輸入條件應該和防

音牆設置地點實際之車流量、車速及大型車比例、環境特性及氣象條件一致。

陸、結論與建議

針對目前國內道路之防音設施現況，未來可朝向下列方向發展。

一、可比照日本道路公團製訂標準施工及設計規範

國內目前道路主要之主管機關包括國道新建工程局、國道高速公路局及公路總局等三個單

位，但三個單位之防音牆設置規範並未整合，而係由不同標段之工程顧問公司建議設置，導致

各路段防音牆之設置方式不一，建議可比照日本道路公團製訂標準規範，以方便防音牆統一設

225


置。

二、針對新型防音設施可由專案計畫評估後引進

道路噪音防制技術在日本早已蓬勃發展，反觀國內則仍僅停留在一般高度防音牆之設置，

使得噪音防制工作在部份地區成效不彰。惟噪音防制技術之範疇除環工工程師負責減音效果之

評估外，實際設計時尚牽涉景觀、結構、排水、路工、電磁波干擾、施工方法等相關專業領域

的範疇，故確實設計評估時仍需有不同領域之專責小組人員進行減音效果、道路特性、施工可

行性、經濟可行性和維護難易程度等考量，並需配合評估相關機關、承包商及環保機關之可接

受性；此外，主要道路之主管機關包括國道新建工程局、國道高速公路局及公路總局等單位，

故需先有專案計畫進行評估，方能引進國內實際運用。

三、可比照空污費徵收噪音防制費專款使用以充裕財源

國內之空氣污染防制在徵收空污費後，因改善財源充裕而有了極大的發展。但防音設施之

設置，目前卻無噪音防制費之專款可供研發及設置防音設施使用，目前國內僅在機場有徵收航

空落地費做為補助噪音防制費用。故建議應立法比照空污費徵收噪音防制費用並專款使用，方

能充裕交通噪音防制改善之財源。

四、防音設施施工可考慮獨立一標並限定廠商資格

國內目前之防音牆設置工程多配屬於土木標之下，經營造廠商層層轉包後其品質將難以掌

控；且廠商資格參差不齊，往往以低價搶標，形成劣幣驅逐良幣之情形，故防音設施水準無法

有效提昇。故可考慮獨立一標並限定廠商資格，甚至以最有利標決標，方能有效提昇防音設施

之水準及品質。

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