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「仿佛颳起了一陣颶風」。
用肉眼看,這臺1米多高的白色金屬鏡筒安穩立在桌上。將它調至最高精度卻會發現,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。
據《中國青年報》25日報導,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。
為了減少地鐵振動對這些儀器的幹擾,北京市和北大都付出了巨大努力。在4號線北大東門段,地鐵公司鋪設了最先進的減振軌道。北大專門在較遠處新修了綜合科研樓,轉移了部分精密儀器,但地鐵振動的影響仍難以消除。一些學者只能在地鐵停運後的半夜做實驗。
北京地鐵四號線(資料圖自中新網)
2019年,離綜合科研樓600米的地鐵16號線二期全線將會開通,北大內精密儀器將面臨兩面夾擊的窘境。北大實驗室與設備管理部環境保護辦公室主任張志強認為,如果不採取更多減振措施,形勢不容樂觀。
規劃後的2020年北京地鐵線路網
面臨地鐵振動幹擾的科研單位不止北大。中國青年報·中青在線記者了解得知,清華大學、中國科學院、復旦大學、南京大學、首都醫科大學、鄭州大學醫學院也曾遭遇相似困境。中國科學技術大學、浙江大學、南通大學周邊即將修建地鐵。
城市裡越來越密集的地鐵網絡、科研機構中越來越靈敏的精密儀器,都是中國經濟社會快速發展的標誌。可當高精尖儀器遇上地鐵線路,誰該避讓,成了難以調和的矛盾。
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,它們的總裡程將有近千公裡。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,進入建築物內。
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。
交通帶來的微振動強度雖不算大,但持續時間長,影響隱蔽不易被發覺。它曾讓捷克一座古教堂出現裂紋繼而倒塌,曾長期影響巴士底歌劇院的演出效果,也曾幹擾英特爾公司在集成板上雕刻納米級電路。
在地鐵激蕩起的振動中,對精密儀器幹擾最嚴重的是低頻振動。這種振動波長很長,不易在土層中衰減。北大環境振動監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,他們發現,在精密儀器更敏感的低頻範圍內,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」。