地鐵振動(dòng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室精密儀器的干擾

    北京地鐵4號(hào)線列車(chē)在13.5米深的地下呼嘯而過(guò)，100米外北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院大樓中，一臺(tái)電子顯微鏡內(nèi)“仿佛刮起了一陣颶風(fēng)”。

　　用肉眼看，這臺(tái)1米多高的白色金屬鏡筒安穩(wěn)立在桌上。將它調(diào)至高精度卻會(huì)發(fā)現(xiàn)，顯示屏上的黑白圖像長(zhǎng)了“毛刺”，原本纖毫畢現(xiàn)的原子圖案因?yàn)檎駝?dòng)變得模糊不清。

　　在北大校園內(nèi)，因地鐵運(yùn)行受到影響的精密儀器，遠(yuǎn)不止這臺(tái)價(jià)值數(shù)百萬(wàn)元的電鏡。4號(hào)線開(kāi)通時(shí)，北大有價(jià)值11億元的精密儀器，其中4億元的儀器受到影響。

地鐵振動(dòng)的蝴蝶效應(yīng)

　　一條條地鐵軌道正在北京快速生長(zhǎng)。到2020年，它們的總里程將有近千公里。高峰時(shí)期，近千輛列車(chē)將同時(shí)在軌道上飛馳。

　　在運(yùn)載乘客的同時(shí)，這些重量超過(guò)100噸的列車(chē)，也成了一個(gè)個(gè)巨大的振動(dòng)源。振動(dòng)通過(guò)鋼輪、鋼軌、隧道和土壤，像波紋一樣擴(kuò)散到地表，進(jìn)入建筑物內(nèi)。

　　很少有人注意到這種振動(dòng)給城市帶來(lái)的影響。北京交通大學(xué)軌道減振與控制實(shí)驗(yàn)室是國(guó)內(nèi)較早開(kāi)展研究的團(tuán)隊(duì)。他們測(cè)試的數(shù)據(jù)顯示，10多年間，北京市離地鐵100米內(nèi)的地層微振動(dòng)提高了近10倍。

    在地鐵激蕩起的振動(dòng)中，對(duì)精密儀器干擾嚴(yán)重的是低頻振動(dòng)。這種振動(dòng)波長(zhǎng)很長(zhǎng)，不易在土層中衰減。北大環(huán)境振動(dòng)監(jiān)測(cè)與評(píng)估實(shí)驗(yàn)室主任雷軍，曾和學(xué)生拎著地震儀，測(cè)量過(guò)北京多條地鐵線路，他們發(fā)現(xiàn)，在精密儀器更敏感的低頻范圍內(nèi)，離地鐵100米內(nèi)地表振動(dòng)強(qiáng)度比沒(méi)有列車(chē)通過(guò)時(shí)高了30~100倍。

    對(duì)北大和清華的精密儀器來(lái)說(shuō)，地鐵幾乎意味著“災(zāi)難性打擊”。

    同許多外界學(xué)者一樣，雷軍原本也不知道地鐵振動(dòng)對(duì)精密儀器有影響。在中國(guó)，北大與地鐵的激烈抗?fàn)?，頭一回讓這一問(wèn)題浮出水面。

    直到后一次研討會(huì)，會(huì)上終形成決議，采用一個(gè)折中的方案——4號(hào)線經(jīng)過(guò)北大的789米軌道段，在鋼軌下鋪設(shè)鋼彈簧浮置板。

    振動(dòng)技術(shù)研究中心工程師左漢文告訴記者，目前效果蠻好的方案是綜合減振，除了在軌道下鋪設(shè)鋼彈簧浮置板，同時(shí)在儀器樓修建之初裝上靠彈簧撐起來(lái)的隔振支架。如果樓已竣工，只能在每一臺(tái)儀器下加裝減振臺(tái)，成本將大大提升。

　  見(jiàn)證了的德國(guó)浮置板、繁瑣的修樓搬遷和昂貴的地鐵改線，北大精密的電子顯微鏡未來(lái)身下還將裝上復(fù)雜的減振臺(tái)。但它能否逃脫地鐵振動(dòng)的干擾，誰(shuí)也不敢保證。