到過日本的人都有一個普遍的感受，就是這個國家的軌道交通極其發(fā)達。
1987年4月，日本國有鐵道（JNR）將原本國有的經(jīng)營權移轉為民營，成立了中日本鐵路公司（JR Central）。這家公司經(jīng)營的核心業(yè)務就是建設連接東京、名古屋和大阪等大都市區(qū)的運輸干線——高速東海道新干線。
東海道新干線的大運量在日本經(jīng)濟增長和高標準生活中發(fā)揮了重要的作用，也為全球軌道交通的發(fā)展提供了一個值得借鑒的典范。
軌道交通：通達卻不擾民
東海道新干線所連接的是日本人口最稠密的地區(qū)。這條新干線雖然為日本人民帶來了很大的出行便利，但在其所經(jīng)之地，也為周邊的生活住宅區(qū)、商業(yè)中心、擁有精密儀器的科研單位和醫(yī)院等帶來振動與噪聲困擾。
因此，有效防治鐵路沿線所帶來的噪聲和振動，控制環(huán)境噪聲，開始引發(fā)日本越來越多的重視。
為此，1975年，日本環(huán)境廳制定了“新干線鐵路噪聲環(huán)境質量標準”。標準值根據(jù)住宅使用狀況分為兩類：I類區(qū)域的標準值是70 dB及以下，II類區(qū)域的標準值是75 dB及以下。這些規(guī)定值在新干線商業(yè)運營時間內適用。
一年后，日本內閣通過了“新干線鐵路噪聲對策總則”�？倓t提出，為了達到環(huán)境質量標準，應大力推進以下三項措施：噪聲源對策、賠償損失，以及新干線鐵路沿線土地利用規(guī)劃。
基于該總則，日本國營鐵路和中日本鐵路公司做出了很大努力。為了從源頭減小高速鐵路噪聲，他們對車輛進行了技術開發(fā)，包括受電弓罩、低噪聲受電弓、車輛外形最佳化、車身平滑化等。在軌道方面，他們通過鋪設彈性軌枕和道碴墊，以減小軌道和轉向架發(fā)出的噪聲。這些措施廣泛已應用于東海道新干線的高架路段，對減小結構噪聲尤其有效。
新干線鐵路沿線還建有聲屏障。日本試驗開發(fā)了“山形”切口的新型聲屏障，確保減噪的同時可以讓乘客看到窗外的風景。此外，中日本鐵路公司還在新干線鐵路沿線還設有多個環(huán)境監(jiān)督站，可隨時進行噪聲和振動測試。
由于采取了這些措施，自1964年新干線開通以來，盡管列車最高速度提高到270 公里/小時，但是對周邊的噪聲和振動污染卻明顯下降。在“專屬住宅區(qū)”和“商業(yè)與工業(yè)區(qū)”,新干線即使在夜間仍可滿足公路交通環(huán)境標準。
由于此前制定的“新干線鐵路噪聲環(huán)境質量標準”并沒有統(tǒng)一測試地點的選定和測量方法等的詳細要求，因此環(huán)境省組織學者、專家分別設置了專門委員會，自 2006年開始反復探討，最終在2010年5月制定和公布了“既有線鐵路噪聲測試指南”和“新干線鐵路噪聲測量與評價指南”。
日本在城市軌道交通領域的減振降噪方面也進行了廣泛的研究并取得許多工程技術成果，包括降低鋼軌連接處沖擊噪聲的隔音裝置，鋪設在鋼軌上的減振降噪板，通過降低輪軌間摩擦實現(xiàn)減振降噪的摩擦緩和劑以及隔聲車輪等。
日本也對彈性車輪進行了較為深入的研究。
日本鐵道綜合研究所（RTRI）為降低輪軌滾動噪聲和減少線路維修量，對不同類型的彈性車輪進行了研究。
RTRI首先進行了彈性車輪輪對落放試驗，得出彈性車輪的動載荷大致為剛性車輪80％的結論；然后建立了彈性車輪輪對軌道動力學模型，研究不同運行速度下彈性車輪和剛性車輪的軌道動態(tài)性能作用情況，提出了彈性車輪對于減少軌道損壞方面有一定作用的結論。
此外，日本還對通過采用彈性車輪來降低高速轉向架噪聲和振動這一課題進行了試驗研究，得出彈性車輪與普通車輪相比，無論對降低車內、外噪聲還是轉向架及地板的振動與噪聲都具有較好效果的結論。
建筑橋梁：增加舒適度
在建筑結構設計中，振動引起的搖晃，特別是超高層建筑，會給人以不愉快、 不舒適的感覺。如何減輕搖晃對于高層建筑、高聳電視塔、旅游觀光塔等的影響，成為了研究的重點。
世界各國對減振問題的重視，已經(jīng)從探索研究進一步發(fā)展到實用領域，近年來取得了不錯的效果。
實用性的減振裝置必須滿足五項要求：高性能、小型化、造價和運轉費用低、故障少、安全性高。
早在20世紀70年代，日本學者就提出了高層建筑的主動控制方法，即利用液壓或電力使輔助的質量動作，從而抑制建筑物的振動。
1993年，這種主動振動控制技術首次得到成功應用，兩臺主動調諧減振裝置（AMD）被安置在橫濱市高73層的“里程碑（Land Mark）”塔樓的第71層塔屋（高282米左右）內。結果顯示，安裝AMD后，塔樓的搖晃程度比未裝置前減輕約一半。
日本三井建設株式會社在“本州——四國連絡橋”（瀨戶大橋）的四國一側, 建造有一座金黃色塔樓。該地由于冬春季節(jié)常遭遇頻度較高的強風襲擊，因此入館人員常常感受到搖晃不安，塔樓為此曾多次被迫閉館。
依靠增加梁柱和支撐剛度的辦法來抑制搖晃,其效果是有限的。于是，工程人員決定在塔樓上安置利用水箱法減振的調諧液動阻尼器（TLD）。在使用了TLD方法后，多年來的觀測表明，塔樓搖晃強度被減弱了1/2~1/3。之后，塔樓除臺風襲擊時閉過館外，平時均基本正常使用，達到了明顯的減振效果且提高了人們的舒適感。
調諧質量阻尼器（TMD）又被稱為動力吸振裝置，在強風或地震作用下，這種裝置能降低結構物的振幅和整體變形。
1986年，TMD首次被應用在日本千葉縣的港口望塔上。望塔由于塔體細長，對風的作用敏感，因此工程人員在頂部塔屋樓上設置了試驗性TMD用以減振。之后，在千葉縣東海岸發(fā)生大地震時，由于設置了TMD，該塔塔樓頂部變位振幅明顯減小，從而衰減了地震的影響。
近年來，TMD的使用愈發(fā)廣泛。日本43號國道蘆屋人行天橋就采用了薄型TMD進行減振。
該天橋由于跨度較大，步行時振動非常大，行人反應非常不適。為了抑制這種振動，項目組先是想到了提高人行天橋主體的剛性及增加附加質量等措施。但是，如果對上下部結構工程進行大改造將會耗資巨大。最后，項目組考慮到后續(xù)工程的施工性和經(jīng)濟性，最終采用了在欄桿上設置薄型TMD的方法進行減振。這種設置類型因經(jīng)濟、作業(yè)簡單、無需車道限制、異常情況下可正常檢修等多項特點而凸顯出巨大的優(yōu)勢。
防震減災：提高安全性
主動控制方法由于系統(tǒng)復雜，且需依賴功率能源，在實際應用方面受到了很大的限制。相比之下，半主動和混合控制技術由于只需較小的控制能源而備受青睞。
在土建結構中常用的主動控制方法是在結構中適當?shù)奈恢蒙蠎米鲃悠魍蟿痈郊淤|量塊，或在結構內部（例如房屋樓層之間）安裝作動器與彈性元件（拉索或桿件）施加控制力。日本鹿島公司建的第一棟主動控制房屋用的就是 AMD系統(tǒng)。
半主動控制兼有被動控制和主動控制的優(yōu)點。它具備主動控制的效果，又只需很小的電能就能通過調節(jié)和改變結構的性能以減小地震反應，因此比較適合于改善工程結構的抗震設防。
在日本，半主動控制的液壓變阻尼系統(tǒng)已設被置于一座5層隔震房屋的隔震層中，通過智能化方法提高其在強地震中的安全性。此外，日本鹿島公司在他們的大型振動臺控制樓上采用了變剛度半主動控制系統(tǒng)（AVS），以減小控制樓在中震和大震中的反應。
摩擦阻尼器本身雖只具有理想彈塑性的特點，但可以通過與主體結構串、并聯(lián)使用，獲得具有接近雙線性滯回特性的阻尼耗能效果。如日本Sawa Terri公司開發(fā)的鋼絲繩張拉阻尼器和筒式滑塊鎖緊阻尼器就是應用這一原理的代表性產品。
TMD和TLD利用二次系統(tǒng)吸引主體結構的振動能量而使主體結構減振。在建筑防震上，這方面的研究和分析工作已做得較多，但試驗研究和工程應用還不是很多。
日本在上世紀90年代初已研究開發(fā)了應用于高層建筑的集成式TMD，這種阻尼器在強震作用下具備一定的制動和保護能力。日本同時開發(fā)了可用于高塔和高樓的分層式TLD，已用于高106米的橫濱海運塔和直徑38.2米、高149.4米的圓筒形旅館。為了拓寬可能調諧的頻率范圍，采用質量和剛度稍有不同的組合TMD或MT-MD的方案和設計方法也已被提出。
將主動控制與被動控制結合起來應用，或采用其它復合控制方式通常稱為混合控制，其最常用的形式是用作動器拖動調諧質量阻尼器。日本已建成的 20多棟主動控制房屋絕大多數(shù)都采用混合控制方式。
總體而言，研究人員曾提出，主動控制、半主動控制和混合控制由于都需要實時觀測結構反應并進行實時分析和反饋控制，系統(tǒng)極為復雜，在推廣應用方面受制于經(jīng)濟和技術條件。相比之下，以增加結構阻尼、避免共振的被動控制技術則更適合在眾多實際工程中應用�！�