火车是怎么转向的呢?很多人都会说,汽车怎么转,火车也怎么转向,驾驶员搬动方向盘就行了。错!大错特错!火车司机并没有转向的能力,他只能根据信号根据轨道调配转弯。那火车是怎么转弯的吗?也像汽车一样,前轮转向,后轮与前轮之间越长,离心力越大差距也越大,所以汽车的后轮内外侧也会有差速,这样要么容易侧翻,要么后轮横轴断裂。所以人们发明了差速器,通过一组齿轮组,把两边后轮的转速做个补偿。这样后轮就可以在拐弯的时候不会出现上面的两种情况了。但是如果猛打方向盘,虽然差速器能够平衡后轮内外侧的内差和外差。但是离心力还是会给车子带来一个转向内测的一个惯性作用力,导致外侧轮子漂移,最后还是会侧翻。所以特别提醒广大司机,千万别猛打方向盘,害人害己。
说完了汽车,我们再来说说火车,火车既没有前轮的转向轮,也没有后轮内外侧差速器,它是怎么转向的呢?首先我们来看看火车的轮子
两组轮子上面加一个减震器,内测还有一个挡靠,这样火车就不容易翻出来了。真的是这么简单吗?
仔细看看轮子,和汽车不一样,他是个里面直径大,外面直径小的圆锥柱面体,为什么要设计成这样呢?火车转弯主要依靠车轮结构、转向架以及轨道设置来实现,具体原理如下:
- 车轮结构:火车的车轮并非圆柱形,而是类似杠铃的形状,或者说具有一定的锥度。这种结构使得车轮的外侧直径略大于内侧。当火车进入弯道时,由于离心力的作用,车轮外侧与轨道的接触点半径变大,而内侧接触点半径变小。根据圆的周长公式,半径不同,在相同的旋转角度下,走过的距离也不同。这样外侧车轮走过的距离会比内侧车轮长,从而适应了弯道上内外轨长度不同的需求,使得火车能够顺利转弯,且不会因两侧车轮行程不一致而脱轨。
- 转向架:火车的车轮是以四个为一组,安装在独立的架子上,这个架子被称为转向架。每节车厢一般装配两个转向架。转向架能够相对车厢灵活转动。在列车转弯时,转向架可根据轨道的弯曲程度自动调整角度,使得车厢能够平稳地沿着曲线轨道行驶,实现转弯。
- 轨道设置:在铁路弯道处,轨道的铺设也有特殊设计。弯道处的外轨会比内轨略高,形成一定的倾斜角度,这种倾斜被称为“超高”。超高的作用是为了平衡火车在弯道行驶时产生的离心力,防止火车因离心力过大而向外倾覆。同时,内外轨的长度也根据弯道的半径和角度进行了相应的调整,以配合火车车轮的结构和转向架的转动,确保火车能够安全、顺畅地通过弯道。
此外,火车司机虽然不能像汽车司机那样通过方向盘直接控制转弯,但司机可以控制列车的速度。在进入弯道前,司机会适当减速,以降低离心力对列车的影响,保证转弯的平稳和安全。而车站值班员会根据列车运行计划,给列车排列一条在站内行驶的“进路”,进路会让列车沿着特定的轨道行驶并转弯。
所以我们细心观察,现实中的火车轨道没有一条是绕成⭕的,原因也很简单,火车没有转向轮,完全就靠锥形轮的平移实现小幅度转弯。火车的最大转弯角度主要取决于道岔的类型和设计。道岔是铁路轨道上使车辆从一股轨道转入另一股轨道的设备,它的号码(N)代表辙叉角(∠α)的余切值,常用的道岔号有18号、12号和9号,对应的辙叉角分别为3°10′47.39″、4°45′49″和6°20′25″。
在实际运行中,火车的转弯角度还会受到其他因素的影响,如车速、车辆类型、轨道状况等。
所以火车基本都是直线行驶,很难有汽车工路的机动性,但是他的稳定性好,安全性高,高效快捷,准时准点等特点,所以它被誉为国家的大动脉,贯穿东西南北,而他的周围就是各种国道,高速公路等等,这就是支脉,在下面就是省市路道,以及乡村小路,交接这我们国家的各个毛细血管。
从哲学角度想想,任何事物的存在都是有他的必然性和偶然性,自然也有他的相互联系和优缺点(相互联系和对立性),所以并不能说哪个更重要,哪个更好,其实没有对错,只有用的是不是合适的时间和位置。