北京地鐵4號線列車在13.5米深的地下呼嘯而過,100米外北京大學信息科學技術學院大樓中,一臺電子顯微鏡內“仿佛刮起了一陣颶風”。
用肉眼看,這臺1米多高的白色金屬鏡筒安穩(wěn)立在桌上。將它調至高精度卻會發(fā)現,顯示屏上的黑白圖像長了“毛刺”,原本纖毫畢現的原子圖案因為振動變得模糊不清。
在北大校園內,因地鐵運行受到影響的精密儀器,遠不止這臺價值數百萬元的電鏡。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
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,像波紋一樣擴散到地表,進入建筑物內。
很少有人注意到這種振動給城市帶來的影響。北京交通大學軌道減振與控制實驗室是國內較早開展研究的團隊。他們測試的數據顯示,10多年間,北京市離地鐵100米內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,曾和學生拎著地震儀,測量過北京多條地鐵線路,他們發(fā)現,在精密儀器更敏感的低頻范圍內,離地鐵100米內地表振動強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“災難性打擊”。
同許多外界學者一樣,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爭,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號線經過北大的789米軌道段,在鋼軌下鋪設鋼彈簧浮置板。
振動技術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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