北京地鐵4號線列車在13.5米深的地下呼嘯而過，100米外北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院大樓中，一臺電子顯微鏡內(nèi)“仿佛刮起了一陣颶風(fēng)”。
用肉眼看，這臺1米多高的白色金屬鏡筒安穩(wěn)立在桌上。將它調(diào)至高精度卻會發(fā)現(xiàn)，顯示屏上的黑白圖像長了“毛刺”，原本纖毫畢現(xiàn)的原子圖案因為振動變得模糊不清。
在北大校園內(nèi)，因地鐵運(yùn)行受到影響的精密儀器，遠(yuǎn)不止這臺價值數(shù)百萬元的電鏡。4號線開通時，北大有價值11億元的精密儀器，其中4億元的儀器受到影響。
地鐵振動的蝴蝶效應(yīng)
一條條地鐵軌道正在北京快速生長。到2020年，它們的總里程將有近千公里。高峰時期，近千輛列車將同時在軌道上飛馳。
在運(yùn)載乘客的同時，這些重量超過100噸的列車，也成了一個個巨大的振動源。振動通過鋼輪、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給城市帶來的影響。北京交通大學(xué)軌道減振與控制實驗室是國內(nèi)較早開展研究的團(tuán)隊。他們測試的數(shù)據(jù)顯示，10多年間，北京市離地鐵100米內(nèi)的地層微振動提高了近10倍。
在地鐵激蕩起的振動中，對精密儀器干擾嚴(yán)重的是低頻振動。這種振動波長很長，不易在土層中衰減。北大環(huán)境振動監(jiān)測與評估實驗室主任雷軍，曾和學(xué)生拎著地震儀，測量過北京多條地鐵線路，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)地表振動強(qiáng)度比沒有列車通過時高了30~100倍。
對北大和清華的精密儀器來說，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對精密儀器有影響。在中國，北大與地鐵的激烈抗?fàn)?，頭一回讓這一問題浮出水面。
直到后一次研討會，會上終形成決議，采用一個折中的方案——4號線經(jīng)過北大的789米軌道段，在鋼軌下鋪設(shè)鋼彈簧浮置板。
振動技術(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，同時在儀器樓修建之初裝上靠彈簧撐起來的隔振支架。如果樓已竣工，只能在每一臺儀器下加裝減振臺，成本將大大提升。
見證了的德國浮置板、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身下還將裝上復(fù)雜的減振臺。但它能否逃脫地鐵振動的干擾，誰也不敢保證。
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