振動效應

振動效應

振動效應，引起的人的生理和心理反應。振動可根據其對人體發生作用的部位，分為局部振動和全身振動；又可根據其對人體作用的方向分為與人體頭足軸平行的垂直振動、與人體胸背軸平行的橫向振動和與人體左右軸平行的側向振動。振動對人體並非都是有害的，但過量的振動對人體的生理和心理會產生程度不同的影響。

振動傳遞 　

振動效應

人體是一個複雜的共振系統。人體及其各種組織與器官都有其自身的共振頻率。生物力學研究證明，人體全身垂直振動在4～8赫處有一個最大的共振峰，稱為第一共振頻率。它主要由人體胸腔共振頻率產生對胸腔內臟影響最大。在10～12赫和20～25赫附近有兩個較小的共振峰，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生，對腹部內臟影響最大。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，軀幹約為6赫。人體的振動傳遞與人體骨骼、姿勢（站姿或坐姿）和座椅型式等有關。因此，在設計車輛和車輛座位時，必須考慮人體共振頻率，採取減振措施，儘量避開人體共振效應。

振動界限 　

振動效應

人體振動界限與振動源的振動頻率、振幅和暴露時間有關。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感覺的振動

2、不舒適閾：使人產生不舒適、不愉快的振動

3、疲勞閾：引起人體疲勞、工作效率降低和使人體產生生理效應的振動。對於短期的超疲勞閾所導致的生理心理反應，當振動停止後,經休息可以得到恢復

4、極限閾（或危險閾）：超過人體生理心理負荷的振動。超過極限閾的振動對人體不僅引起嚴重的生理心理效應，還會產生病理性損害。

生理效應

振動效應

一般認為，弱的振動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;強的振動引起人體組織和器官的機械性損傷，如撞傷、壓傷、撕傷等;在中等強度（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。強烈的低頻振動可抑制胃腸道蠕動和消化液分泌。1～2赫的振動具有催眠作用；高頻較強的振動或不穩定的振動則提高覺醒水平。長期中等強度的振動可引起頭、頸、背、下肢的肌肉緊張、肌肉疲勞、活動能力下降；長期劇烈的振動可引起肌肉萎縮，肌張力下降，有時出現局部肌肉痙攣，坐骨神經痛，臀部和會陰部疼痛。大幅度的振動可引起姿勢不穩而產生抓握性防禦反射，更強烈的振動可使骨骼系統振動和出現血斑。

工作影響

振動效應

振動影響視銳，其損害程度與振幅成比例，10～20赫的振動影響最大。人體或目標的振動使注視發生困難，也使視覺搜尋或判讀儀表等工作難以完成。振動使嗓音發抖而影響言語質量。頭、手或腳的振動影響操縱活動的速度和準確度。振動使追蹤工作效率下降，其衰減量與振動的振幅成比例，而且與追蹤操縱運動軸向一致的振動影響更大。振動使腳部用力的穩定性下降，影響腳部動作的速度和準確度。肢體和人機界面的振動使動作不協調，操縱誤差增加。長期接觸振動可使手部骨質變形、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。振動使大腦覺醒水平下降、注意力分散、思維難於集中、空間定向困難、疲勞，從而加劇振動對心理功能的損害。

對捷運運動影響

振動效應

城市化進程的加快，中國已進入大規模發展城市軌道交通的階段，越來越多的捷運線路投入運營，人們也逐步認識到儘管捷運總體上較其他交通方式污染較少，但仍然不能完全避免對沿線周圍環境的影響，特別是振動污染較其他城市交通方式更為顯著，捷運引起的振動對建築物特別是古舊建築物的結構安全，以及其中居民的工作和日常生活產生了很大的影響。因此，在大規模規劃建設軌道交通體系的同時，研究分析其對周圍建築物的振動影響具有重要意義。捷運運行引起的振動及其傳播，隨著城市面積的擴大和社會節奏的不斷加快,捷運運行對周圍環境的振動影響問題亦越來越嚴重。國際上早已把振動列為一大環境公害,國內外學者已著手研究捷運振動產生的原因、傳播規律、對周圍環境及人體的危害和控制方法。對於軌道交通系統,由於捷運列車的移動，車輪與軌道接觸引起軌道周期性的振動，以及車輪在軌道接縫處引起的衝擊振動。這些振動經鋼軌通過道床傳到隧道結構，再通過隧道結構傳遞到周圍的土層中,進而通過土層向四周傳播，發了附近地下結構以及地面建築物的二次振動。
捷運隧道振動的傳播主要以橫波、縱波和表面波的形式傳播，日本的ErichiTaniguehi研究表明：位於地下2m深處的振動加速度值為地表的20%～50%;4m深處為10%～30%。可見在捷運運行產生的振動中，表面波占主要地位,對建築物有直接影響。捷運隧道振動的傳播與振動頻率等動力特性以及土層分布、土質、地下水、障礙物等有關,並且,由於各地域土層分布差別較大,捷運振動引起的動力回響及波的傳播特性不盡相同，因此捷運運行引起的振動及其傳播規律較為複雜且具有地域性。捷運振動對建築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、商業中心，而且目前都是採用淺埋方式，捷運隧道離建築物越來越近。將來隨著捷運交通系統規模的不斷擴大，捷運隧道鄰近建築物的情況越來越多，同時捷運運行的總體密度逐步提高，振動的影響日益增大。
對某城市捷運車輛段附近進行的現場測試結果表明，當捷運列車以15～20km/h速度通過時，捷運正上方居民住宅的振動高達85dB,如果捷運速度達到正常運行時的40km/h，甚至最高時的70km/h時，其振級應該還要大得多[4],可見列車運行引起的振動已不同程度地影響了建築物的安全和居民的日常生活。廣州捷運一號線上的一幢9層框架房屋,實測數據表明室內的Z振級為79.2～85.2dB，出了《城市區域環境振動標準》 (GB10070-88)規定的城市“混合區”，即一般商業與居民混合區晝間Z振級標準75dB、夜間72dB的要求。振動對建築物的影響，輕微的會出現牆皮剝落、牆壁龜裂、地板裂縫，嚴重則導致基礎變形或下沉。許多已開發國家制定了建築物允許的振動標準。日本規定,對於教堂、舊紀念館的位移允許值為0.127mm，振動速度允許值v=5mm/s，振動加速度允許值為0.102g；德國也制定了根據不同的振幅或速度和頻率，評估對建築物可能造成損壞的各種情況：無損壞、粉刷出現裂縫、承重結構可能損壞、承重結構損壞但中國尚無相應的專門標準，只能參照一些相關的標準進行建築物的振動評估。捷運的運行是一個長期的、每天均持續很長時間的過程，即使不足以在短時間內對建築物產生明顯的影響，長期積累之後,對建築物的疲勞損傷、安全性能下降等方面的結果如何，都需要進行較為準確的評估。
對捷運運行引起鄰近建築物的振動問題，除了需要研究振動對建築物的影響及需採取的相應措施，還需研究建築物的振動對其中人員造成的影響及需要採取的相應措施。在某種情況下，即使捷運運行引起的振動不足以影響建築物的安全性，但由於干擾頻繁，也會對建築物內的人員產生一定的生理、心理影響。隨著全社會環保意識及環境標準的提高，捷運系統的振動影響將日益引起人們的關注。

防護措施

振動效應

最重要的積極措施是在設計和各種技術措施中，使振動降低，達到一定的安全標準（舒適界限、工效界限或露限度）。採用防振彈性墊，將振動減弱到對人體只有極小的傳遞。此外，還可採用束帶系統，防止胸腹部內臟位移，配置適宜坐姿的座椅等。

色彩運用

振動效應

振動是顏色閃爍效應中的一員，在上個世紀60年代當光效應藝術（OpArt）深受歡迎時這種效應曾風光一時。特別是BridgetRiley及Vasarely等藝術家的作品。通過對一組線、點及圖案的排列可以在產生一種動感的視覺效應。同時，當你長時間觀察這些圖片時會讓人感覺不舒服。正如藝術歷史學家ErnstGombrich所寫到：“佩服這些作品的創造性，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之外，那這些藝術家是不應該受到譴責的。”

振動效應發生在兩種對比強烈的顏色邊緣上，這兩種顏色色相有著強烈對比但在明度上卻很接近。紅色是最容易產生這種現象的顏色，因為其色彩明艷，明度適中，如在下圖所示，所產生的效應是很強烈的。在一些自然圖案上可以套用振動效應，如下圖將斑馬的黑色斑線套用紅、綠、藍三原色。如果白色的區域變成灰色，這種視覺上的振動會更加明顯。

這是與振動效應相反的另一種效應。在這種效應中，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。就象藍天上不同的白雲及烏雲堆積起來時所看到的現象——天空與雲層的中間交接似乎融為一體。這種效應與同時對比的效應有些相似，強烈的顏色對比使到同一種顏色呈現不同的感覺。的眼睛覺得上下兩個淺藍的區域顏色並不一樣感覺下面的藍色要比上面的藍色要深一些，但一旦將平放的深藍及黃色帶子移開，卻證明了中間的那個淺藍色其實是同一種顏色。

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