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地鐵振動(dòng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室精密儀器的干擾

更新時(shí)間:2018-05-07      點(diǎn)擊次數(shù):4502

    北京地鐵4號(hào)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(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)百萬元的電鏡。4號(hào)線開通時(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100噸的列車,也成了一個(gè)個(gè)巨大的振動(dòng)源。振動(dòng)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(dòng)給城市帶來的影響。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)度比沒有列車通過時(shí)高了30~100倍。

    對(duì)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(dòng)對(duì)精密儀器有影響。在中國(guó),北大與地鐵的激烈抗?fàn)帲^一回讓這一問題浮出水面。

    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,誰也不敢保證。

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