地铁和仪器的矛盾，除了避让有没有技术上解决的两全方案？今天借这两篇热点的文章，对这一话题从技术层面做几点讨论。
    在地铁穿越的所有振动敏感建筑中，带有仪器的实验室无论从振动预测技术还是振动控制措施来讲，都是zui为复杂和困难的。交通微振动的影响对人体而言存在很强的个体差异性，对古建筑完整性影响而言更是一个漫长的疲劳损伤积累的过程。但仪器不同，振动一旦超过其阈值，就会影响其使用功能。以显微镜为例，如下图所示，微振动环境下，成像局部的清晰度会受到明显影响。
    那么，多大的振动会仪器使用呢？这就涉及到仪器的容许振动标准问题。我们以2个案例研究中北京大学Tecnai30透射电镜为例，下图中的两条线就是这台仪器的容许振动值。图中横坐标是1/3倍频程中心频率，纵坐标为加速度。严格来讲，图中I、II两个区域的分界线就可以视作振动容许值。换言之，如果测试得到这台仪器的安装场地振动信号，再分析组成这个振动信号的频率成分，每一个频率的振动都不超过I、II区分界线（即所有频率振动都落在I所示灰色阴影区内），那么可以认为振动对仪器使用没有影响，反之即认为有影响。
    上述举例的仪器使用的是分频的加速度作为振动描述的方式。其实，对于不同的仪器，振动描述评价方式差异很大，有的是用速度、有的用位移，有的用zui大值、有的用能量平均值。其实这不难理解，“仪器”这四个字本身就是很广泛的概念，仪器结构构造、工作原理不同，就会使评价振动的方式不同。其实，即使是同样的仪器，哪怕一个厂家一批出厂的仪器，也会有振动敏感程度的个体差异，厂家给的标准，只是一个普适的。
    为了得到一个所有仪器都可以参照的更简单可行的标准，美国学者Ungar、Gordon、Amick自上世纪80年代就致力于发展一套通用的振动标准（上称为通用振动标准，VC标准）。这套标准历经4个时期的不断完善，目前广泛采用的是Amick在2005年提出的新的VC振动标准。
    新版的VC振动标准是在1/3倍频程频率坐标下，用速度均方根值来评价振动。一共包括VC-A、B、C、D、E、F、G七个等级。其中，使用VC-A级的仪器，对振动敏感程度zui低，通常是一些光学显微镜和天平。而VC-E级别的仪器，就属于对振动非常敏感的仪器，通常环境是很难满足的。还有VC-F、VC-G其实已经不是对仪器的振动要求，而是只作为对振动要求非常严格的超净工作间环境评估使用，而不作为标准。因为在目前城市区域环境中，已经很难找到满足上述两级振动要求的场地。如果有仪器宣称安装场地要达到VC-G，这其实与修不修地铁是没有关系的，因为其他任何形式的振源（汽车、自行车、人行走等等）都会对这种端端敏感的仪器工作造成影响。
    那么，采用浮置板后，北京大学发现个别仪器仍然无法正常工作。
    对于实验室仪器的试验，我们当然应当考虑zui不利的情况，即所有振源振动的叠加影响。笔者在当时发表的论文中提出：采用钢弹簧浮置板后，叠加地面交通振动，实验室地板的振动响应zui高超出仪器容许值5.5dB，这部分振动已经超出轨道减振的能力，建议仪器采用被动隔振。
    地铁和实验室，有个先后建设的顺序。地铁后建，通常人们会理所当然地认为，地铁本身应当承担的减振任务。然而，地铁轨道的zui基本功能要求是保证车辆的安全通行，减振只是其一个附加功能。地铁减振也有其限，在上面的例子我们看到，对于VC-D~VC-E这类的仪器，地铁轨道减振其实已经有些力不从心了。
    那这是不是就意味着地铁临近实验室修建从技术措施上就完全无法解决，只能靠实验室搬迁或地铁改线来解决呢？
    事实上，地铁环境振动控制应遵循综合减振的理念。从振源的车辆、轨道、传播路径、受振体自身，都可以采用相应的措施。轨道减振只是其中一种方式。对于仪器微振动控制，由于其领域广、限值严格、综合性强、难度大、风险高等特征，更应采用综合减振的办法来解决。而这其中，仪器自身的隔振设计是一个专门的研究领域，除采用一些小型隔振台、空气弹簧隔振平台等，还可以采用大型的一体化设计方式。
    随着仪器精度日益提高，空气弹簧隔振有时满足不了要求，人们开始研究主动控制隔振技术。其原理是采用传感器在装备工作的环境中采集振动数据，经过数值分析后反馈于作动器实施反向作用，减弱或抵消残余微振动。有时，还可将主动、被动隔振系统联合设计使用，以满足减振要求。
    仪器自身的减隔振设计已经超出笔者土木工程学科的研究范畴，但笔者所知在这一领域的研究一直在持续进行，技术发展也是日益更新。
    总之，地铁建设和实验室正常工作之间是一对矛盾。调和矛盾的技术手段只能是：一方面地铁要尽其所能，在保障安全运行的情况，减少列车振动的传播；另一方面，仪器应当采取计算机主被动伺服的高技术方式，隔离泄露向仪器台面的振动。这两个方面都需投入力量共同努力。
    笔者曾因一处面临实验室地铁微振动影响问题，拜访该实验室的一位负责院士。这位院士仔细询问了目前所有可能的减振措施和其效果后，说道：科技发展日新月异，上天入地下海都已经解决了，我想地铁产生的振动对仪器影响问题也不是解决不了的。科学的事情，应该用科学的态度和科学的办法去解决。
    这句话笔者至今记忆犹新，也相信这一问题的解决需要秉承实事求是的态度去推进科学技术的发展。

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