火車上沒有方向盤,是怎麼控制火車轉彎的?車廂之間靠什麼連接?

2023-12-31     微兔分享呀

原標題:火車上沒有方向盤,是怎麼控制火車轉彎的?車廂之間靠什麼連接?

曾幾何時,火車作為國內遠途旅行的首選交通方式,是許多上了年紀的人的童年回憶。隨著國內民航行業的蓬勃發展,鐵路一度成為了不受人們關注的一個出行方式。

好在高鐵的出現徹底拯救了鐵路客運,如今的新式高鐵最高時速已經能夠達到時速350千米,原本需要數個小時的路程可能只需要幾十分鐘就能夠到達。

於是不但乘坐高鐵,甚至與高鐵相關的行業和工作都成為了人們追捧的對象。也有人提出了作為火車駕駛員,在沒有方向控制設備的條件下,是如何轉彎的相關問題。

那麼在火車駕駛過程中,駕駛員是如何操控火車行駛的,涉及到的相關火車組件又有那些呢?

如何讓火車轉彎?

相信許多看過火車駕駛室的人們,會驚奇於其操縱設備的簡約,幾乎除了加速減速的操縱杆和剎車部件以外,並沒有任何如方向盤一樣控制方向的東西存在。

那麼司機們是如何控制火車轉彎的呢?答案是無法控制,火車是否拐彎主要取決於鐵軌的鋪設方向,換句話說只有鐵軌才能決定火車是否轉彎,與司機的意願並無相關。

既然可以把火車看成是在鐵軌上機械運動的部分,那麼是否可以拋開火車司機,是否火車司機只是一個起到監督作用的角色呢?這樣的說法也是不對的。

因為火車雖然並不需要人為控制方向,但卻需要人為控制速度,而在大部分的情況下,控制速度也就相當於控制了火車轉彎時的急緩,保證了火車不至於拐彎過急導致翻車。

總所周知火車的輪子部分並非如汽車一樣是平面,反而更像是滑輪裝置一樣,在輪子的表面是帶有凹陷的。這樣的特徵保證了輪子可以緊扣鐵軌,避免了打滑等行駛危險的可能。

而且大部分的火車輪子是內大外小的形狀,位於內部的輪緣將會卡在鐵軌內側,起到修正列車行駛姿態和角度的作用,也可以緩解列車在改變方向和速度後帶來的離心力的衝擊。

所以當火車司機控制了行駛速度時,也變相的控制了列車的轉彎,這一切都和車輪的設計是分不開的。另外如果想要強行的改變一輛列車的行駛方向,則需要從鐵軌上入手了。

在許多火車站點中,為了讓經過的某些火車進入另一條軌道,需要藉助「扳道岔」的力量。即人為的改變鐵軌的方向,從而在根本上影響火車的行駛方向。

火車之所以成為上世紀大行其道的交通方式,是和其操作的簡便性和對環境要求的寬鬆分不開的,而關係到火車的轉向問題和車廂連接問題的,還有兩個重要的相關部件。

火車關鍵部件

在每個車廂間的連接處,我們呢都會發現一個奇特的類似掛鉤的裝置存在,這個看起來平平無奇的裝置被稱為「詹式掛鉤」,是火車行業中的一個具有決定意義的發明。

這裡面的「詹式」聽起來像是中國人的名字,其實它是來自於美國的一位鐵路設計者。在他發明新式的連接火車車廂工具之前,火車之間使用的通常只是普通鐵鏈。

可是鐵鏈雖然製作簡單,但卻帶有許多難以解決的弊端。首先無論使用怎樣的鐵鏈都相當於焊絲了一節車廂,車廂之間無法自由增減轉接,在靈活性方面不能同日而語;

其次無論再牢固的鐵鏈,都很容易受到環境等問題的影響而產生斷裂等情況。而且由於製造工藝的原因,恐怕維修起來也是一件十分麻煩的事情,更換新的車廂同樣麻煩;

最後也是最重要的一點,則是鐵鏈的堅固程度已經趕不上人們對於鐵路貨運日益增長的重量需求了。這也是在使用鐵鏈的年代,火車車廂包括載貨量都有嚴格規定的原因。

出於一次在公園裡,對一群手拉著手做遊戲的孩子們的觀察,這位美國的技術人員靈機一動,發明了一種酷似兩隻手緊握式的掛鉤,這就是沿用至今的「詹式掛鉤」。

其主要原理是當兩個掛鉤靠近之時,收到壓力擠壓的內部彈簧壓縮導致鉤面「握」在一起,從而引發後方的提銷落下鎖住緊密連接的狀態。

在整個過程中,需要人工處理的可能只有檢查兩個掛鉤是否對齊,而不需要操作具體的連接過程。只等到火車頭部向後的撞擊,後面的車廂就會一節一節的自動扣緊鎖死了。

無論拉載多麼沉重的貨物,這種連接車廂的方式都會讓火車以一個整體存在,不會因為某一個連接處不穩而導致後續車廂脫軌或影響火車的行駛安全。

當然如今在科學技術飛速發展的大背景下,這種曾經先進的連接方式也不在廣泛使用於客運領域了。為了追求更加舒適的乘坐體驗,高鐵和動車大多採用電氣連接等更新的方式。

而涉及到火車行駛安全和舒適度的另一個主要部件,則是火車的轉向架,巧合的是這個部件同樣是列車行駛重要的基礎組件,且和火車的轉彎也有著相當密切的聯繫。

通常在每一節的車廂底部,我們都可以看到除了車輪以外的巨大機械部件的身影,它就是轉向架,有趣的是雖然承擔了列車大部分的重量,卻需要儘量不和車體相連接。

可以說無論是正常行駛,還是在列車轉彎,減速,甚至制動的時候,轉向架都起到了決定性的作用,說它是列車運行中不為人知的「無名英雄」也不為過。

轉向架的國產之路

早期的轉向架大多採用鏈條傳動的方式,雖然成本更低但是由於自身特點和技術的缺陷,無論是平穩性還是安全性,都無法同如今的齒輪傳動機制相比。

一列火車的載重量和行駛速度,往往取決於多個方面的指標,其中轉向架的結構和質量就是其中一個重要的衡量標準。

為了順利過彎,轉向架中的下心盤會作為圓心,帶動結合在一起的列車底架上的上心盤進行轉動。目前我國的鐵路運輸貨車,主要包括導框式側架轉向架等結構模式。

而最常用的貨車使用轉向架則是國產的「8A」型,這種轉向架的問題在於,由於搖枕和側架通過搖枕彈簧,與摩擦減震裝置相連接,而轉向架自身的抗凌剛度遠遠不夠。

這就導致了列車的時速還沒達到百公里每小時,就會產生蛇行失去穩定的問題發生,更不用說如果搭載的貨物較多,相關的安全速度還會進一步降低。

為了提高貨車的運行速度,提高轉向架的結構和裝置特質也就成為了重中之重,其中尤其以我國自研的轉向架開發為最優先級。

當然在轉向架的方面,國外的一些廠家的產品可以輕易解決我們的需求,而且價格也在可以接受的程度。可是關於工業製品是早還是買的問題,相信大家心中早已有了答案。

一旦放棄我國的國產產品研究,市場就完全掌握在了外人的手中,除了必須忍受年復一年的價格上漲外,突然的斷供也會導致我國產業的崩潰。

早在二十世紀五十年代,我國自行設計的轉向架都投入使用,並且為工業發展提供了巨大的助力,當然因為設計陳舊目前當時的型號大多已經淘汰。

我國研製的「U型結構」轉向架問世於約五十年前,和前代產品相比,由於採用了U型框架,獨特的軸箱定位裝置和弔掛式閘瓦基礎制動裝置等等,其可靠性和平穩性都有了提高。

1993年,在原有的U型轉向架基礎上加裝了中央懸掛式油壓減震器,並在兩端攜帶了彈性縱向牽引拉杆,在列車的行駛速度和乘坐舒適度方面,取得了巨大的突破。

本世紀初我國第一台無搖枕轉向架成功問世,其採用了鋼板拼焊,橫樑使用無縫鋼管連通側梁,用空氣彈簧懸掛代替搖枕式設計,且在其中包含抗蛇行油壓減震器等部件。

這個產品的出現,標誌著我國的國產轉向架進入了一個新的階段,或許在技術層面同世界現金領域仍有差距,但毫無疑問這個差距正在一天天的變小。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-tw/eacfc2e99c643daebbd477f54ffceb83.html