按：轨道运载装备产业是国民经济和社会发展的重要支撑，也是推动科技创新和产业升级的关键力量。市内轨道交通作为轨道交通的典型形式，伴随着我国城市化进程快速发展，为城市居民提供了便捷高效的出行工具，也催生了地铁上盖建筑这一新型城市空间模式。然而，轨道交通运行过程中产生的振动却可能对上盖建筑结构安全和居住舒适度产生不利影响，这对结构减振技术提出了新要求。在我国，专门针对轨道交通致结构振动的减振技术尚不普及，而在面向地震动的结构抗震装备上有较为成熟的技术储备。结合地震动控制开发振动、震动双控技术是开发特色“轨道交通-建筑”系统振（震）动控制设备、提升结构安全与居民舒适度水平而亟待探索的新领域。本报告在分析了“轨道及建筑振震双控技术”重点产业链研发难题、目标和的基础上，从技术理论体系构建、高层次人才队伍建设、全产业链自主生产能力建设、技术和测试标准化等方面，提出了对于我国“轨道及建筑振震双控技术”重点产业链研发的建议。

我国城市化发展历经数十年的快速推进，已从1978年的17.92%跃升至2022年的65.22%，城镇人口突破9亿，形成了以大城市和城市群为核心的发展格局。而城市轨道交通也伴随着城市化进程的推进而快速发展。根据中国城市轨道交通协会发布的《城市轨道交通年度统计和分析报告》，截止至2023年底，我国城市轨道交通运营里程总长度11224.54公里，其中地铁线路8543.11公里；27个城市拥有4条以上运营线路，46个城市仍有新交通线网建设规划正在实施。轨道交通 的快速发展催生了对其引发城市环境问题开展精细化设计的要求。交通运输部于2021年印发实施了《关于全面深入推进绿色交通发展的意见》，其中特别强调了推进绿色交通与发展交通强国应始终贯彻节能、环保、低碳的理念，推广轨道交通减振降噪技术，减少轨道交通对城市环境和居民生活的影响。加强轨道交通-环境协同一体化设计，开展“轨道交通-建筑“系统振动、震动协同控制，也符合《交通领域科技创新中长期发展规划纲要（2021—2035年）》中提出的在2035年前基本建成适应交通强国需要的科技创新体系要求。

一、建筑环境振动与地震动双控技术发展现状

中国城市化进程带动城市轨道交通迅速发展，城市地铁及已成为城市居民最重要的出行方式之一，城市轨道经济也成为推动经济发展升级的重要力量。截至2023年末，中国地铁总里程已达八千公里以上，2023年全年累计完成旅客运送近300亿人次。但是，轨道交通地大量建设和长期运营也对沿线声振环境带来一定的负面作用。尤其是地铁上盖建筑，尽管具有高土地利用率和极其便捷的居民出行条件等优势，但也因轨道交通及其振动而承受了最为严重的安全和舒适风险。

轨道交通致振动环境振动的控制当下仍然以轨道交通装备的设计和改善为主要途径。例如，通过弹性轨道结构（如减振扣件、浮置板道床）与连续焊接长钢轨技术，可降低振动源强度30%-40%，并实现中高频振动能量衰减70%以上；同步优化车辆悬挂系统与轮轨接触界面（如应用磁流变阻尼器、弹性车轮），可将垂向振动加速度削减20%-25%，有效抑制高频振动向周边建筑传导。近年来，在振动传递环节和振动接收端进行振动控制的技术陆续得到应用，以调谐质量阻尼器、空气弹簧隔振系统为代表，类似技术也在精密实验室等场景中有所应用。例如，在深圳平安金融中心等超高层建筑中，调谐质量阻尼器可将楼宇振动加速度控制在0.1m/s²以内；磁流变阻尼器、空气弹簧隔振系统也已在地铁上盖建筑中推广应用，如北京地铁14号线沿线住宅项目采用三维隔振技术，室内振动级降低12dB以上。

现有我国针对建筑振动控制技术以地震防治为主要目标，且已形成较为成熟的技术体系。地震动由于无法对震源进行控制，因此其控制技术以基础隔震与消能减震为核心，铅芯橡胶支座、摩擦摆隔震系统等装备广泛应用于建筑隔震，可有效削减60%-80%的地震作用力。然而，当建筑需同时抵御地震与环境振动时，以抗震为目标设计的隔震支座则在震振协同上表现出明显短板。现有抗震系统多针对低频、大能量地震动设计，其柔性隔震层虽能有效耗散地震能量，却未必能对相对高频的城市交通振动传递产生有效衰减。而如果调整隔震支座使其适应环境振动控制装置，其运行机制可能干扰抗震系统的响应效率，且可能引起能耗增加。

更深层次的震振控制矛盾源于标准体系的割裂。2009年住建部发布了《城市轨道交通建设规范》（GB 50490-2009），并于2022年更新为《城市轨道交通工程项目规范》（GB 55033-2022），这两个强制性标准均关注了轨道交通建设与运行引起的环境问题，提出了应用减振降噪技术、控制声振污染等基本要求。在此基础上，2018年生态环境部发布的《城市轨道交通环境振动与噪声控制工程技术规范》专门讨论了振动和噪声问题，该规范推荐了在轨道上对源强进行减振的技术方法和效果参考数值。然而，对轨道交通引起环境振动的控制除可在振源端进行，振动传递环节中的控制也是实现减振的有效手段。面向地铁附近尤其是上盖建筑的振震双控，也必须在振动传递环节中进行减振，而此类减振技术和方案在现有标准中尚不完备。另一方面，在建筑结构抗震领域，现有国内技术标准较为成熟，有包括《建筑隔震橡胶支座》（GB/T 20688_3-2006）、《建筑抗震试验方法规程》（JGJ/T 101-2015）、《建筑隔震设计规范》（GB/T 51408-2021）等减震装备设计、测试方法和流程。但此类装备、方法均局限于结构抗震，而非振动控制，因此在指标设定上缺乏对振动控制的兼顾，设计实践中往往优先满足抗震要求，却忽视满足抗震能力的同时可能出现的环境振动传递风险。例如，如果单纯为满足抗震需求将结构刚度提高，反而易使地铁环境振动传入超标。此类矛盾凸显多灾害耦合控制技术的缺失，亟需从理论方法、装备研发到标准体系进行系统性革新，推动振动控制从“单灾种防御”向“全风险统筹”跨越。

“振震双控技术”作为城市化和城市轨道交通快速发展这一背景下产生的新质技术，相关技术规范和测试规范尚有诸多缺失，轨道交通致环境振动和结构抗震领域已有成果未能实现有效的学科交叉，这与我国城市轨道交通产业蓬勃发展与技术自主化不断提高的进程并不匹配。

二、建筑环境振动与地震动双控技术发展的主要制约

一是振震双控理论体系尚不完善，双控设备原理性开发仍有待补充。

当前理论研究对地震与环境振动的耦合作用机制缺乏系统性认知，两类振动在频段（地震动以0.1-10Hz低频为主，环境振动多集中于10-100Hz中高频）、能量传递路径和激励方向（地震动通过地基向上传播，交通振动沿建筑横向传递）及结构响应特性上存在显著差异，因此，其叠加产生的作用效果未必符合线性叠加假设，这为准确预测复合振动下的结构响应带来困难，也限制了振震双控产品的研发。当下，振动/震动控制设备研发仍以单一灾害场景为主，有限的双控设备则是在单控设备的基础上进行功能叠加为主，例如传统隔震支座在抗震时需保持柔性以耗能，却可能放大轨道交通高频振动，而磁流变阻尼器虽能主动抑制环境振动，但其控制算法难以兼容地震突发的激励特性。上述问题的改善均有赖于双控理论体系的发展。此外，实验验证体系亦不完善，缺乏能同步模拟地铁振动（如80Hz振幅0.8mm）与地震动（0.4g峰值加速度）的复合试验平台，导致理论成果向工程转化的驱动力不足。

二是缺少系统的振震双控技术工程化落地方案，仍存在诸多工程问题未能解决。

当下，双控产品的实验室样机与实际工程需求存在差距，理论方案的工程化转化仍有困难。一方面，双控设备的部分理论方案受工程转化可行性制约较为明显。例如，双控设备的集成面临空间制约，对于已有地铁上盖建筑的改造，既有桩基与新型双控设备的安装位置冲突频发，这导致了部分双控理论方案难以工程化落地。另一方面，双控设备工程成本与运维复杂度高企。现有双控系统造价较单一抗震方案可能增加50%-80%。由于双控产品尚未形成一定应用规模，多数设备制造企业也未能建立系列化产品序列，产业链不尽完善等各类原因，双控设备的成本劣势相当可观。此外，使用主动控制技术的双控系统依赖高精度传感器与实时算法，故障率相对较高，维护成本大幅超出常规建筑机电系统。

三是缺少成熟的振震双控技术工程化技术规范，未能形成行业合力。

抗震和减振行业标准体系呈现“条块分割”特征：建筑抗震设计规范与环境振动控制标准未建立联动指标，设计单位往往优先满足抗震刚度要求，导致振动控制性能被牺牲。而配备振动控制设备的建筑，往往在兼顾抗震性能尚又需付出额外的建设成本。技术规范的缺失，也导致了产品接口标准化程度低等问题。例如，不同厂商的阻尼器响应时间差异不同，可能引发系统内耗，增加设备开发成本。标准化性能测试指标和测试方法的缺失则更为直接地影响系统性能水平。现有设备性能参数缺乏统一测试方法，亦未有专业的第三方检测机构进行双控性能的检验和评估，易导致市场出现“参数虚标”乱象，部分产品实际隔振（震）效率可能存在不足标称值的问题。

四是缺少足够的应用案例和政策倾斜，其应用效果和推广前景不明朗。

目前，全国范围内双控设备的成功应用案例不足50例，且高度集中于北京、上海等、深圳等区域中心城市的标杆项目，中小城市普及率低于5%，多数开发商仍然持观望态度。究其原因，一方面在于双控设备成本高、效益不明朗，这与其未能形成规模化效应和标准化测试验证方法与指标不足密切相关；另一方面，双控设备的长期效益与可靠性数据也鲜有报道，既有案例中，大多数项目未配备完备的振动-地震监测系统，导致无法量化评估双控系统的全寿命周期效能。此外，政策激励手段单一，现行补贴多针对新建项目，占市场份额70%的既有建筑改造领域缺乏税收优惠或容积率奖励，且保险行业尚未开发针对双控系统的专项险种，业主对系统失效风险心存顾虑，进一步制约技术推广。

三、加快建筑环境振动与地震动双控技术落地的建议

一是广泛支持高校及科研单位开展多尺度耦合振动作用机制及多尺度振动协同控制的基础性研究，推动多学科交叉，完善振震双控技术理论体系。

以国家级自然科学类基金项目或重点研发计划为牵引，支持高校、科研院所联合企业组建跨学科研究平台（如结构工程、地震学、轨道交通、智能控制等），聚焦多尺度、多灾害引发的耦合振动传播机理、动态能量分配、耦合振动传播模型等核心科学问题。重点突破多尺度耦合振动下系统建模技术，建立涵盖“车-轨-道-建”全链条的精细化数值仿真平台。同时推动新型减振技术及控制算法创新，研究半主动、主动减振技术在双控系统中的应用方法和控制策略，开发基于人工智能等新质技术驱动的振震双目标自适应控制方法，解决传统PID控制滞后性强、抗干扰能力弱等缺陷。支持建设国家级复合振动实验测试平台，配置六自由度耦合振动台、分布式光纤传感网络等设备，为多尺度耦合振动效应分析、双控产品性能标准化评估测试等提供设备支撑，为理论研究提供数据支撑。

二是加快组织双控技术研发规范、双控产品测试及性能评估标准的研发和撰写。

建议由住房城乡建设部牵头，联合交通运输部、中国地震局等机构，组织编制《建筑振震双控装备技术规范》，明确双控设备性能分级、接口兼容性、尺寸限制、施工验收等关键技术指标。同步制定双控产品检测认证标准，建立覆盖实验室加速老化测试、现场复合工况验证的全周期性能评价体系，强制要求产品通过国家振动控制设备质量监督检验中心的认证。并尽量推动标准国际化，将双控技术指标融入“建筑抗震设计原则”等国际标准，支持龙头企业主导编制团体标准，形成“国际标准-国标-行标”协同发展的标准矩阵。

三是鼓励双控技术产品在新建及改造地铁上盖项目中进行应用，对双控产品研发生产单位给予适度的政策倾斜。

建议在京津冀、长三角等轨道交通密集区，优先推动地铁上盖综合体、医院、学校等敏感建筑采用双控技术，同时特别鼓励有条件的既有地铁上盖建筑进行改造项目立项。通过容积率奖励、设备购置税抵免等政策降低应用降低开发商使用成本。亦可设立双控技术专项推广基金，对研发企业给予研发费用加计扣除比例提升、首台套装备保险补贴等扶持。同时，从政策角度为双控产品的应用成效赋值，如建立绿色建筑评级加分机制，将双控系统纳入《绿色建筑评价标准》创新项，达标项目可获星级认证与财政奖励。另外，对部分中小城市可以选取典型区域进行试点，要求部分新建地铁上盖公共建筑强制安装双控系统，并建立全生命周期效能监测平台，实时上传振动抑制率、隔震位移等数据，形成应用示范案例。

四是加强新型振动控制技术领域的高层次人才队伍建设。

建议积极推进高校开设振动控制工程相关专业的本科生和研究生课程，在课纲中补充多尺度振动控制原理和技术；同时在专业实践教育与生产实习等教学环节中，积极与双控产品生产单位建立校企合作关系，从双控理论与双控产品落地的角度，着力培养学生工程化思维与工程经验。在研究生教育阶段，发挥高等教育学科交叉优势，向具有学科交叉背景的研究生项目给予政策倾斜，注重对机械动力学、土木工程、自动化、运载工具等专业背景的学生开展交叉培养。加大支持面向双控产品研发和性能评估测试的工程重点实验室建设、加大支持拓展双控产品理论和技术体系的科研项目立项。深入实施交通运输科技创新人才推进计划，培养和选拔具有国际竞争力的科技人才和青年学者。同时应建立健全以创新能力、质量、贡献为导向的科技人才分类评价体系及多样化分配机制，优化人才发展环境。完善促进科技成果转化政策，依法健全职务科技成果产权制度，探索赋予科研人员职务科技成果所有权和长期使用权。积极筹办振震双控领域相关学术组织的建立，并依托此类学术组织，推进专家创新讲堂，专题报告、主题研讨、产业对接、现场考察等形式的学术和技术交流。

 来源：“科创中国”轨道及建筑振震双控技术科技服务团