人們還在進(jìn)一步提高列車的行駛速度,研制新型的高速火車。原聯(lián)邦德國(guó)在慕尼黑附近建立一座巨大的高速火車試驗(yàn)臺(tái)。它利用電子計(jì)算機(jī)裝置模擬試驗(yàn)高速火車和線路的各種情況。例如,模擬慕尼黑至斯圖加特之間任何一段路程的火車行駛情況,列車的時(shí)速可以達(dá)到200公里,最高可達(dá)500公里。這種試驗(yàn)臺(tái)為不久的將來(lái)建造更快的高速火車創(chuàng)造了有利條件,人們期待著這種新型火車早日投入使用。
沒(méi)有輪子的火車
火車和其他車輛一樣,是利用車輪行駛的。火車的輪子不斷地在鋼軌上滾動(dòng),才推動(dòng)列車飛速前進(jìn)。然而,車輪也對(duì)列車的高速行駛帶來(lái)不利影響。
隨著火車速度的提高,輪子和鋼軌便產(chǎn)生猛烈的沖擊和磨損,引起列車強(qiáng)烈的震動(dòng),發(fā)出很強(qiáng)的噪音,從而使乘客感到不舒服。不僅如此,由于列車在行駛中所受到的阻力(空氣阻力和摩擦阻力)與速度的平方成正比。速度愈高,阻力愈大。所以,在利用車輪滾動(dòng)行駛的條件下,當(dāng)火車行駛速度超過(guò)一定值 (每小時(shí)300公里)時(shí),就再也快不了了。
但是,人們總希望火車的速度越快越好。怎樣解決這個(gè)矛盾呢?有些人就提出把妨礙列車速度提高的車輪甩掉,設(shè)法使列車像飛機(jī)在空中飛行一樣,在鋼軌上騰空行駛,不就克服了輪子所帶來(lái)的各種缺點(diǎn)嗎!于是,沒(méi)有輪子的火車便隨之誕生了。
火車頭和車廂都很重,如何使它們騰空起來(lái)呢?科學(xué)家通過(guò)研究,提出了兩種解決方法。
第一種辦法是,利用功率很強(qiáng)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)向軌道上噴射壓縮空氣,使列車的車底和軌道之間形成一層幾毫米厚的空氣墊,從而將整個(gè)列車托起,懸浮在軌道面上。再用裝在后面的螺旋槳式發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)列車前進(jìn)。這種火車通常叫做“氣懸浮列車”。由于它好像被氣墊托起來(lái)一樣,所以又叫做“氣墊列車”。
法國(guó)是世界上最早修建氣墊列車的國(guó)家。本世紀(jì)60年代,在巴黎和奧爾良郊外建成了兩條氣懸浮式鐵路,一條長(zhǎng)18公里,另一條長(zhǎng)6.7公里,曾進(jìn)行了多次運(yùn)行試驗(yàn)。列車的試驗(yàn)速度為每小時(shí)200至422公里。1969年在奧爾良郊外使用的氣墊車,長(zhǎng)26米,寬3.2米,高4.35米,重20噸,可乘80人。
后來(lái),英國(guó)也進(jìn)行了氣墊列車試驗(yàn)。
第二種辦法是,利用磁體同性相斥的原理,使車體在軌道上懸浮起來(lái),再用發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)列車前進(jìn)。人們把這種列車叫做磁浮列車。
磁浮列車是在列車的底部裝有用一般材料或超導(dǎo)體材料 (在一定溫度下這種導(dǎo)體的電阻接近于零)繞制的線圈,而在軌道上安裝環(huán)形線圈。根據(jù)法拉第的電磁感應(yīng)定律,當(dāng)列車底部的線圈通入電流產(chǎn)生的磁力線被軌道環(huán)形線圈所切割,就在環(huán)形線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng),它與列車底部超導(dǎo)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)同性相斥,就使列車懸浮起來(lái)。由于懸浮列車克服了輪子和軌道的摩擦阻力,因而可使列車的速度達(dá)到或超過(guò)每小時(shí)300公里。
由于磁浮列車的速度非常快,可與一般飛機(jī)的飛行速度媲美,人們稱它為“飛行列車”和“超特快”列車。乘坐這種列車,使人感到既舒適、安全,又特別迅速。在車內(nèi)聽(tīng)不到單調(diào)刺耳的車輪撞擊聲,即使行駛速度很高時(shí),乘客也會(huì)覺(jué)得像坐飛機(jī)那樣平穩(wěn)。它的速度可達(dá)每小時(shí)500多公里。從北京到上海,距離約1600公里。如果乘坐這種沒(méi)有輪子的火車,只要3個(gè)小時(shí)就可駛完全程,比普通火車快了六七倍。