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火車相關(guān)知識(shí)

鐵路便在城市中應(yīng)運(yùn)而生。后來(lái),還在高架橋的兩側(cè)裝設(shè)了防音壁,使噪音進(jìn)一步減小。日本是建造高架鐵路最多的國(guó)家,而且多為獨(dú)軌跨座型和懸空型單軌高架車。這些高架鐵路的建成,有效地解決了日本一千多個(gè)道口的交通阻塞問(wèn)題。其中,東京——大阪——博多之間建成的鐵路新干線,全長(zhǎng)1078公里,就有高架鐵路208公里。目前,世界上最快而又安全的單軌高架鐵路是日本的羽田至浜松町之間的鐵路,全長(zhǎng)13.1公里。在這條線路上行駛的列車,每三輛編成一組,共長(zhǎng)29.4米,重41噸,每次可載乘客240人,每89~15分鐘可開出一趟車,最高時(shí)速達(dá)80公里;第三種辦法比較新穎,它不在難度大、牽扯面廣的線路上打主意,而是另辟蹊徑,在列車上挖潛力。它既不需要將鐵路的彎道變直,又不花費(fèi)大量資金建高架鐵路,只是將普通列車的固定輪軸變成可以隨著鐵軌的彎度自動(dòng)改變方向的活動(dòng)輪軸,從而就可使火車以較高的速度通過(guò)彎道,保證列車的高速行駛。瑞典于1990年制成并投入使用的高速列車,就是這種類型列車的典型代表。它可以在普通鐵路軌道上高速行駛,時(shí)速可達(dá)200公里,而且列車行駛平穩(wěn),噪音很小。如果對(duì)鐵路彎道進(jìn)行加固,并建立新的信號(hào)裝置和控制系統(tǒng),就可使車速增加到每小時(shí)250公里。這種高速列車的可貴之處,就在于它構(gòu)思巧妙,可利用普通鐵路軌道,因而具有推廣使用價(jià)值。假若北京至天津之間使用這種列車,半個(gè)小時(shí)就到了,那該多快呀!

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。

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