道理我都懂,但是這種列車為什麼會自己擺動?

樂樂 2021/04/06 檢舉 我要評論

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小編發現,擺式列車在其他國家以及臺灣地區應用廣泛,比如西班牙的 Talgo、瑞士的 ICN擺式列車等等,但擺式列車在我國大陸地區卻十分罕見,僅在廣深鐵路上運行過一列從瑞典引進的 X2000擺式列車,並在2007年便已停運。

如果你不是一個火車愛好者,那你想必和此時的小編一樣,小小的腦袋裡裝滿了大大的疑問: 什麼是擺式列車?相比普通列車,擺式列車有什麼優缺點?

列車怎麼轉彎

在介紹 擺式列車之前,我們首先得明白它是如何轉彎的;而要說明 列車的轉彎原理,就不得不順帶一提 汽車的轉彎原理。汽車想要實現轉彎,離不開一個關鍵的部件: 差速器

汽車轉彎時,一個 車軸兩端車輪行駛的路程是不一樣的——外側輪子走的軌跡半徑要比內側輪子的軌跡半徑大,因此它們會有不同的 轉速來彌補距離的差異。而 差速器,顧名思義,就是 在汽車轉彎行駛時、調整左右輪的轉速差、保證兩側的驅動車輪做轉速不同的純滾動運動的裝置

如果你對列車略有瞭解,那你肯定知道列車並沒有方向盤;在沒有方向盤操縱的情況下,列車如何轉彎呢?有人會說了,靠它底下鋪設的鐵軌,鐵軌怎麼走,列車怎麼跑。

那麼列車 如何實現內外側車輪行程不一樣?答案就是 列車的車輪。如果你觀察過一列靜止的列車,或許能發現它的車輪並不是一個標準的圓柱形,相比圓柱,列車的車輪更像一個半圓錐。我們通常把車輪上和鐵軌接觸的部分叫做踏面,隨著車輪踏面和鐵軌的接觸位置變化, 車輪的滾動半徑從內(靠近車軸的方向視作內)到外逐漸變小

當列車通過彎道時,向心力使得 外側(行駛路程更長的一側)車輪踏面和鐵軌的接觸位置 在車輪半徑較大的位置內側車輪則 較小半徑在內軌上滾動,這樣便可以解決內外輪滾動距離不同的問題了。

什麼是擺式列車

不改變鐵路曲線半徑的情況下,如果想要 提高列車在轉彎時的行駛速度,就要 增加車輛所受到的向心力。但如果只是單純的 增高外側鐵軌的高度外軌超高會增大側翻的可能性、影響列車的安全

所以鐵路想要實現高速一般有兩種途徑: 第一種是通過建設新的高標準線路或者大規模改造既有線路,加大鐵路軌道的曲線半徑,發展新型高速列車; 另一種是在現有的線路下,通過改善車輛本身的性能,提高列車在彎道處的速度,在這樣的思路下,擺式列車應運而生。

所謂 擺式列車,就是 通過傾擺系統使列車在通過曲線時、使得車體向曲線內側方向傾擺一定的角度,這樣相當於增加了一部分外軌超高;在列車以更高的速度通過曲線時,車體的重力加速度橫向分量可以平衡更大的離心加速度。因此,相較于普通列車, 擺式列車通過一般彎道時會以較快速度行駛,可以節省行駛時間

擺式列車可以分為靠慣性使車體自行傾斜的 被動擺式,以及利用感測器檢測向心力大小、再透過電動或油壓等方式強制使車體主動傾斜的 主動擺式。前者主要是由 日本于國鐵時代所研發並加以實用化,而後者主要是由歐洲方面所主導,其中又以 義大利所開發的擺式列車最為成功與普及。

傳統車輛以速度v通過半徑為R的曲線時,旅客所承受的離心加速度為

其中,a是未平衡離心加速度,v是列車的曲線通過速度,R是曲線半徑,g是重力加速度,h是外軌超高,s是左右車輪踏面的橫向跨距。而當擺式列車傾擺一定角度、使得列車再增加高度H後,旅客所受到的未平衡離心加速度為

可以看到, 擺式列車通過車體傾斜,減小了車體的未平衡離心加速度。因此當傳統列車和擺式列車具有相同的未平衡離心加速度時, 擺式列車的曲線通過速度要更高;而旅客承受的離心加速度和乘坐舒適度密切相關,所以在相同的車輛運行速度下, 由於擺式列車的旅客所承受的離心加速度更小,他們的乘坐舒適度更高

但是擺式列車的提速餘地有限,以及線路的維修成本遠大于普通車,並且客貨混跑的情況下提高客車速度會增加調度火車的難度,基於種種原因,擺式列車在我國大陸地區並沒有得到大力發展。

今天的分享到此結束。

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