北大学者快崩溃：地铁带来损失太大

2018-04-28 | 来源: 中国青年报 | 转到微信 | 有8人参与评论 | 字体: 放大缩小 | 收藏 | 打印

　　在地铁激荡起的振动中，对精密仪器干扰最严重的是低频振动。这种振动波长很长，不易在土层中衰减。北大环境振动监测与评估实验室主任雷军，曾和学生拎着地震仪，测量过北京多条地铁线路，他们发现，在精密仪器更敏感的低频范围内，离地铁100米内地表振动强度比没有列车通过时高了30~100倍。

　　对北大和清华的精密仪器来说，地铁几乎意味着“灾难性打击”。

　　地铁开通之前，在这两所中国最着名的高校，因公交和铁路引起的环境振动，已逼近甚至超过某些仪器规定的安全值。不过，因为这些仪器在制订正常使用环境振动要求时留有富余量，绝大部分仍能正常工作。临近的地铁线一旦开通，两所大学中对振动敏感的精密仪器，很可能无法在最高精度下正常工作。

　　有学者认为，这造成巨大的浪费，“花100万美元买回来的仪器，只能当10万美元的用”。

　　许多仪器的使用者并不知晓，地铁振动会影响仪器。曾有同事找到雷军，抱怨实验室一台测量岩石年龄的精密仪器突然不正常了。这位老师叫来厂家，左调右调，愣是修不好，厂家也摸不着头脑。

　　雷军问：“什么时候开始不正常的？”对方说：“从2009年开始。”事实上，并非仪器坏了，而是地铁4号线开通后，振动干扰了仪器。

　　“国内研究地铁振动问题的专家，包括设备厂商，总共不到百来人。”北交大副教授马蒙感慨，这是一个非常小的学术圈子，其中大部分专家还在同一个微信群里。

　　10多年来，雷军一直在各种场合呼吁关注地铁振动问题。作为九三学社社员，他多次写建议书希望向全国人大反映这一问题。一有机会，他便向不了解的学者和学生科普地铁振动的影响。

　　在很长一段时间内，原本搞地震学的他，一门心思扑进这个冷门的学术领域。家人常劝他，别“不务正业”。

　　在雷军看来，这个领域相当重要。他敲着桌子问：“中国正经历工业化转型，可为什么这些年我们的科技成果都是大块头的？一些核心电子元件，包括芯片、光刻机、光栅薄材等许多领域零部件的加工，为什么即便我们买回了国外全套生产线，也造不出一样的东西？很大一个原因就是环境振动超标。今天我们已经能生产粗犷的工业品，我们的短板主要在精度上，一小一精就不行。”

　　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。

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　　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。

　　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。