振動(dòng)效應(yīng)，引起的人的生理和心理反應(yīng)。振動(dòng)可根據(jù)其對(duì)人體發(fā)生作用的部位，分為局部振動(dòng)和全身振動(dòng);又可根據(jù)其對(duì)人體作用的方向分為與人體頭足軸平行的垂直振動(dòng)、與人體胸背軸平行的橫向振動(dòng)和與人體左右軸平行的側(cè)向振動(dòng)。振動(dòng)對(duì)人體并非都是有害的，但過量的振動(dòng)對(duì)人體的生理和心理會(huì)產(chǎn)生程度不同的影響。

 振動(dòng)傳遞

人體是一個(gè)復(fù)雜的共振系統(tǒng)。人體及其各種組織與器官都有其自身的共振頻率。生物力學(xué)研究證明，人體全身垂直振動(dòng)在4～8赫處有一個(gè)最大的共振峰，稱為第一共振頻率。它主要由人體胸腔共振頻率產(chǎn)生對(duì)胸腔內(nèi)臟影響最大。在10～12赫和20～25赫附近有兩個(gè)較小的共振峰，分別稱為第二和第三共振頻率。第二共振峰主要由人體腹腔共振頻率產(chǎn)生，對(duì)腹部?jī)?nèi)臟影響最大。此外，頭部的共振頻率約為2～30赫，心臟約為5赫，眼約為18～50赫，脊柱約為30赫，手約為30～40赫，臀和足部約為4～8赫，肩部約為2～6赫，軀干約為6赫。人體的振動(dòng)傳遞與人體骨骼、姿勢(shì)(站姿或坐姿)和座椅型式等有關(guān)。因此，在設(shè)計(jì)車輛和車輛座位時(shí)，必須考慮人體共振頻率，采取減振措施，盡量避開人體共振效應(yīng)。

振動(dòng)界限

人體振動(dòng)界限與振動(dòng)源的振動(dòng)頻率、振幅和暴露時(shí)間有關(guān)。按其影響程度大致有4種情況：

1、感覺閾：剛剛能引起人的振動(dòng)感覺的振動(dòng)

2、不舒適閾：使人產(chǎn)生不舒適、不愉快的振動(dòng)

3、疲勞閾：引起人體疲勞、工作效率降低和使人體產(chǎn)生生理效應(yīng)的振動(dòng)。對(duì)于短期的超疲勞閾所導(dǎo)致的生理心理反應(yīng)，當(dāng)振動(dòng)停止后,經(jīng)休息可以得到恢復(fù)

4、極限閾(或危險(xiǎn)閾)：超過人體生理心理負(fù)荷的振動(dòng)。超過極限閾的振動(dòng)對(duì)人體不僅引起嚴(yán)重的生理心理效應(yīng)，還會(huì)產(chǎn)生病理性損害。

生理效應(yīng)

一般認(rèn)為，弱的振動(dòng)主要引起人體組織和器官的位移、變形、擠壓,從而影響其功能;強(qiáng)的振動(dòng)引起人體組織和器官的機(jī)械性損傷，如撞傷、壓傷、撕傷等;在中等強(qiáng)度(1～10米/秒2)軟聲頻作用下，心率、心輸出量、肺通氣量、氧攝取量增加。強(qiáng)烈的低頻振動(dòng)可抑制胃腸道蠕動(dòng)和消化液分泌。1～2赫的振動(dòng)具有催眠作用;高頻較強(qiáng)的振動(dòng)或不穩(wěn)定的振動(dòng)則提高覺醒水平。長(zhǎng)期中等強(qiáng)度的振動(dòng)可引起頭、頸、背、下肢的肌肉緊張、肌肉疲勞、活動(dòng)能力下降;長(zhǎng)期劇烈的振動(dòng)可引起肌肉萎縮，肌張力下降，有時(shí)出現(xiàn)局部肌肉痙攣，坐骨神經(jīng)痛，臀部和會(huì)陰部疼痛。大幅度的振動(dòng)可引起姿勢(shì)不穩(wěn)而產(chǎn)生抓握性防御反射，更強(qiáng)烈的振動(dòng)可使骨骼系統(tǒng)振動(dòng)和出現(xiàn)血斑。

工作影響

振動(dòng)影響視銳，其損害程度與振幅成比例，10～20赫的振動(dòng)影響最大。人體或目標(biāo)的振動(dòng)使注視發(fā)生困難，也使視覺搜索或判讀儀表等工作難以完成。振動(dòng)使嗓音發(fā)抖而影響言語質(zhì)量。頭、手或腳的振動(dòng)影響操縱活動(dòng)的速度和準(zhǔn)確度。振動(dòng)使追蹤工作效率下降，其衰減量與振動(dòng)的振幅成比例，而且與追蹤操縱運(yùn)動(dòng)軸向一致的振動(dòng)影響更大。振動(dòng)使腳部用力的穩(wěn)定性下降，影響腳部動(dòng)作的速度和準(zhǔn)確度。肢體和人機(jī)界面的振動(dòng)使動(dòng)作不協(xié)調(diào)，操縱誤差增加。長(zhǎng)期接觸振動(dòng)可使手部骨質(zhì)變形、肌肉萎縮、感覺減退、血管收縮以至肌力下降而影響操作能力。振動(dòng)使大腦覺醒水平下降、注意力分散、思維難于集中、空間定向困難、疲勞，從而加劇振動(dòng)對(duì)心理功能的損害。

對(duì)地鐵運(yùn)動(dòng)影響

城市化進(jìn)程的加快，中國(guó)已進(jìn)入大規(guī)模發(fā)展城市軌道交通的階段，越來越多的地鐵線路投入運(yùn)營(yíng)，人們也逐步認(rèn)識(shí)到盡管地鐵總體上較其他交通方式污染較少，但仍然不能完全避免對(duì)沿線周圍環(huán)境的影響，特別是振動(dòng)污染較其他城市交通方式更為顯著，地鐵引起的振動(dòng)對(duì)建筑物特別是古舊建筑物的結(jié)構(gòu)安全，以及其中居民的工作和日常生活產(chǎn)生了很大的影響。因此，在大規(guī)模規(guī)劃建設(shè)軌道交通體系的同時(shí)，研究分析其對(duì)周圍建筑物的振動(dòng)影響具有重要意義。地鐵運(yùn)行引起的振動(dòng)及其傳播，隨著城市面積的擴(kuò)大和社會(huì)節(jié)奏的不斷加快,地鐵運(yùn)行對(duì)周圍環(huán)境的振動(dòng)影響問題亦越來越嚴(yán)重。國(guó)際上早已把振動(dòng)列為一大環(huán)境公害,國(guó)內(nèi)外學(xué)者已著手研究地鐵振動(dòng)產(chǎn)生的原因、傳播規(guī)律、對(duì)周圍環(huán)境及人體的危害和控制方法。對(duì)于軌道交通系統(tǒng),由于地鐵列車的移動(dòng)，車輪與軌道接觸引起軌道周期性的振動(dòng)，以及車輪在軌道接縫處引起的沖擊振動(dòng)。這些振動(dòng)經(jīng)鋼軌通過道床傳到隧道結(jié)構(gòu)，再通過隧道結(jié)構(gòu)傳遞到周圍的土層中,進(jìn)而通過土層向四周傳播，發(fā)了附近地下結(jié)構(gòu)以及地面建筑物的二次振動(dòng)。

地鐵隧道振動(dòng)的傳播主要以橫波、縱波和表面波的形式傳播，日本的ErichiTaniguehi研究表明：位于地下2m深處的振動(dòng)加速度值為地表的20%～50%;4m深處為10%～30%?？梢娫诘罔F運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)中，表面波占主要地位,對(duì)建筑物有直接影響。地鐵隧道振動(dòng)的傳播與振動(dòng)頻率等動(dòng)力特性以及土層分布、土質(zhì)、地下水、障礙物等有關(guān),并且,由于各地域土層分布差別較大,地鐵振動(dòng)引起的動(dòng)力響應(yīng)及波的傳播特性不盡相同，因此地鐵運(yùn)行引起的振動(dòng)及其傳播規(guī)律較為復(fù)雜且具有地域性。地鐵振動(dòng)對(duì)建筑物的影響為緩解交通壓力，地鐵不得不穿過城市中密集的居民區(qū)、商業(yè)中心，而且目前都是采用淺埋方式，地鐵隧道離建筑物越來越近。將來隨著地鐵交通系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，地鐵隧道鄰近建筑物的情況越來越多，同時(shí)地鐵運(yùn)行的總體密度逐步提高，振動(dòng)的影響日益增大。

對(duì)某城市地鐵車輛段附近進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)?shù)罔F列車以15～20km/h速度通過時(shí)，地鐵正上方居民住宅的振動(dòng)高達(dá)85dB,如果地鐵速度達(dá)到正常運(yùn)行時(shí)的40km/h，甚至最高時(shí)的70km/h時(shí)，其振級(jí)應(yīng)該還要大得多[4],可見列車運(yùn)行引起的振動(dòng)已不同程度地影響了建筑物的安全和居民的日常生活。廣州地鐵一號(hào)線上的一幢9層框架房屋,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明室內(nèi)的Z振級(jí)為79.2～85.2dB，出了《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》 (GB10070-88)規(guī)定的城市“混合區(qū)”，即一般商業(yè)與居民混合區(qū)晝間Z振級(jí)標(biāo)準(zhǔn)75dB、夜間72dB的要求。振動(dòng)對(duì)建筑物的影響，輕微的會(huì)出現(xiàn)墻皮剝落、墻壁龜裂、地板裂縫，嚴(yán)重則導(dǎo)致基礎(chǔ)變形或下沉。許多發(fā)達(dá)國(guó)家制定了建筑物允許的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。日本規(guī)定,對(duì)于教堂、舊紀(jì)念館的位移允許值為0.127mm，振動(dòng)速度允許值v=5mm/s，振動(dòng)加速度允許值為0.102g;德國(guó)也制定了根據(jù)不同的振幅或速度和頻率，評(píng)估對(duì)建筑物可能造成損壞的各種情況：無損壞、粉刷出現(xiàn)裂縫、承重結(jié)構(gòu)可能損壞、承重結(jié)構(gòu)損壞但中國(guó)尚無相應(yīng)的專門標(biāo)準(zhǔn)，只能參照一些相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建筑物的振動(dòng)評(píng)估。地鐵的運(yùn)行是一個(gè)長(zhǎng)期的、每天均持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間的過程，即使不足以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)建筑物產(chǎn)生明顯的影響，長(zhǎng)期積累之后,對(duì)建筑物的疲勞損傷、安全性能下降等方面的結(jié)果如何，都需要進(jìn)行較為準(zhǔn)確的評(píng)估。

對(duì)地鐵運(yùn)行引起鄰近建筑物的振動(dòng)問題，除了需要研究振動(dòng)對(duì)建筑物的影響及需采取的相應(yīng)措施，還需研究建筑物的振動(dòng)對(duì)其中人員造成的影響及需要采取的相應(yīng)措施。在某種情況下，即使地鐵運(yùn)行引起的振動(dòng)不足以影響建筑物的安全性，但由于干擾頻繁，也會(huì)對(duì)建筑物內(nèi)的人員產(chǎn)生一定的生理、心理影響。隨著全社會(huì)環(huán)保意識(shí)及環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的提高，地鐵系統(tǒng)的振動(dòng)影響將日益引起人們的關(guān)注。

防護(hù)措施

最重要的積極措施是在設(shè)計(jì)和各種技術(shù)措施中，使振動(dòng)降低，達(dá)到一定的安全標(biāo)準(zhǔn)(舒適界限、工效界限或露限度)。采用防振彈性墊，將振動(dòng)減弱到對(duì)人體只有極小的傳遞。此外，還可采用束帶系統(tǒng)，防止胸腹部?jī)?nèi)臟位移，配置適宜坐姿的座椅等。

色彩運(yùn)用

振動(dòng)是顏色閃爍效應(yīng)中的一員，在上個(gè)世紀(jì)60年代當(dāng)光效應(yīng)藝術(shù)(OpArt)深受歡迎時(shí)這種效應(yīng)曾風(fēng)光一時(shí)。特別是BridgetRiley及Vasarely等藝術(shù)家的作品。通過對(duì)一組線、點(diǎn)及圖案的排列可以在產(chǎn)生一種動(dòng)感的視覺效應(yīng)。同時(shí)，當(dāng)你長(zhǎng)時(shí)間觀察這些圖片時(shí)會(huì)讓人感覺不舒服。正如藝術(shù)歷史學(xué)家ErnstGombrich所寫到：“佩服這些作品的創(chuàng)造性，也很享受其中的樂趣，我也知道如果他們被排斥在主流藝術(shù)之外，那這些藝術(shù)家是不應(yīng)該受到譴責(zé)的。”

振動(dòng)效應(yīng)發(fā)生在兩種對(duì)比強(qiáng)烈的顏色邊緣上，這兩種顏色色相有著強(qiáng)烈對(duì)比但在明度上卻很接近。紅色是最容易產(chǎn)生這種現(xiàn)象的顏色，因?yàn)槠渖拭髌G，明度適中，如在下圖所示，所產(chǎn)生的效應(yīng)是很強(qiáng)烈的。在一些自然圖案上可以應(yīng)用振動(dòng)效應(yīng)，如下圖將斑馬的黑色斑線應(yīng)用紅、綠、藍(lán)三原色。如果白色的區(qū)域變成灰色，這種視覺上的振動(dòng)會(huì)更加明顯。

這是與振動(dòng)效應(yīng)相反的另一種效應(yīng)。在這種效應(yīng)中，明度相似但不同色相的顏色使到其交接邊緣似乎消失了，或者難以辯認(rèn)。就象藍(lán)天上不同的白云及烏云堆積起來時(shí)所看到的現(xiàn)象——天空與云層的中間交接似乎融為一體。這種效應(yīng)與同時(shí)對(duì)比的效應(yīng)有些相似，強(qiáng)烈的顏色對(duì)比使到同一種顏色呈現(xiàn)不同的感覺。的眼睛覺得上下兩個(gè)淺藍(lán)的區(qū)域顏色并不一樣感覺下面的藍(lán)色要比上面的藍(lán)色要深一些，但一旦將平放的深藍(lán)及黃色帶子移開，卻證明了中間的那個(gè)淺藍(lán)色其實(shí)是同一種顏色。