地铁对精密仪器的影响「科研单位面临地铁振动干扰高精尖仪器遇地铁谁该避让」( 六 )


他曾为两个单位做过环境振动评估 。一个是中国计量科学研究院,是国家最高计量科学研究中心,原址环境振动严重超标,后来搬迁到昌平,评估却发现新址仍有一些问题 。另一个是某国防计量站,环境振动超标100多倍 。
对专门研究环境振动的专家来说 , 地铁引起的微振动 , 看似蝴蝶扇动翅膀,但在对振动敏感的高精尖领域,足以酿成灾难性的风暴,从而制约一个国家的发展:光刻机需要在1毫米内画上千条线,需要外部环境保持极度稳定;导弹系统中高速旋转的陀螺仪,加工时必须保证质量中心和几何中心完全重合 , 否则就会指东打西 。
地图上与地铁线路相邻的北京大学校园 。
两败俱伤的妥协
同许多外界学者一样,雷军原本也不知道地铁振动对精密仪器有影响 。在中国,北大与地铁的激烈抗争,头一回让这一问题浮出水面 。
2003年,北京市地铁4号线方案公布,将贴北大东门一路向北 。地铁线两边紧密分布着北大几大理工科学院及众多重要实验室,北大相当一部分精密仪器集中在这些科研楼中 。有学者提醒北大 , 得研究下地铁对精密仪器是否有影响 。
雷军此前研究建筑物抗震,都是较大级别的振动,没怎么关注过微振动的影响 。着手采集北京市其他地铁线的振动数据后 , 他才发现,“这个问题很复杂,比想象的要严峻得多” 。
因为他和同事的报告,北大反对4号线经过 。当时北大和地铁公司为两个方案反复争论:要么北大整个搬走 , 要么地铁4号线改线 。
直至最后一次研讨会 , 双方仍僵持不下 。那次会议由北京市一位副市长主持,邀请了一位院士和多位北大校外专家 。
那位院士在会上表示,轨道隔振方案可行 。他拿自己做过的一个方案打比方 , “用手一摸,振动感觉不到了 。”
北大一位代表当场反问:“人的手这种传感器灵敏度有多高?”北大对振动最为敏感的那台电子显微镜,敏感度是人体的成百上千倍 。
会上最终形成决议,采用一个折中的方案——4号线经过北大的789米轨道段 , 将采用世界上最先进的轨道减振技术,也就是在钢轨下铺设钢弹簧浮置板 。这种浮置板由一家德国公司发明,上面是约50厘米厚的钢筋混凝土板,下面是支撑着的钢弹簧,能将列车的振动与道床隔离 。
“对列车来说 , 这相当于垫了一个很软的垫子,同时弹簧将振动隔开了 。”北京交通大学的马蒙副教授告诉中国青年报中青在线采访人员 , 这种轨道减振技术目前在一定程度上已到极限,更软的话,列车运行安全性可能得不到保证 。
这种浮置板在总体上能很好隔振,但它也有一个很大的缺点:由于隔振原理,它对低于自振频率的振动没什么用,甚至很可能会放大 。
2009年,4号线北大东门段开通后,马蒙和同事又作了测试 , 验证了这一理论 。在马蒙看来,这段轨道减振措施还是有用的,保证了很多要求没那么高的仪器能正常使用 , 但对于一些极度敏感的设备,它反而会加重干扰 。
北大对这个结果并不满意 。经观测发现,西南边的校医院旧址振动强度稍小 。北大决定在该地盖综合科研楼,将部分受影响的仪器搬过来 。但受限于场地和经费,只有约三分之一的设备能入驻 。
2011年,大楼地基已经打好,低层正在施工之时,另一个消息传来:地铁16号线将绕经北大西门,离综合科研楼仅200米 。
由于校内精密仪器已无处可挪,北大强烈抗议 。雷军分析,之所以会出现这种尴尬局面,是因为地铁公司以为减振成功了,并不知道北大正打算搬仪器 。同时,他们也没将规划方案提前告知北大 。