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绿皮车能不能提到动车速度?

来源:银川晚报     2019年02月11日        版次:14    作者:

火车,尤其是绿皮车为什么不能加速呢,它们明明享用了独占的铁道,只要事先把各个班次的火车调配好,大家都提速,不就可以让乘客快点到站吗?这个想法当然是美好的,但是现实却很残酷,绿皮火车是不能随便提速的!

提速后火车扭腰

其实,早在火车诞生之初,许多铁道工程师就有给火车提速的想法,但当他们真的开始做了以后,就发现提速后的火车会开始致命扭腰——蛇行振荡。

啥是蛇形振荡?其实坐过绿皮车的人都有体会,火车开起来的时候,左右晃悠就是蛇形振荡的表现。蛇行振荡的本质是火车车轮的形状,以及车轮和铁轨接触面的受力(蠕滑力)导致的。

蛇形振荡在低速时并不明显,但当车轮高速运转时,蛇形振荡会变得异常剧烈,损坏轨道和车轮,甚至导致火车在平直的轨道上脱轨。

蛇形振荡现象首先在19世纪末被发现,因为当时的火车车速已经提升到可以产生蛇形振荡的水平。由于蛇形振荡的存在,火车的车速都必须压在一个值以下,这个速度就被称为蛇行运动的临界速度。

如何减少蛇形振荡

20世纪60年代,英国铁路公司(theBritishRail)对传统火车进行了改良,改良后的火车速度可以超过每小时290千米。

英国人是怎样减少蛇形振荡的呢?他们首先减少了车轮的锥角(锥角越小,车轮看起来越平),并且配上了吸收震动的抗偏器。那个抗偏器又是什么原理呢?其实,抗偏器这种防震装置的原理和古老的机械钟的游丝是一样的。

弹簧发条可以缓冲上下左右的晃动,吸收蛇形振荡的能量,提高临界速度。经过了这样的改良,日本新干线的最高运行速度达到了每小时225千米(2017年9月,“复兴号”动车组在京沪高铁实现350公里时速)。

不过到目前为止,火车最高时速的纪录属于法国人。2007年4月3日,法国高铁——法国高速列车(TGV)创造了每小时574.9千米的世界纪录。       

据中科院物理所公众号