人字形铁路原理(中国高铁是如何调头的)

虽然我国并不是高铁的发明者,但我国成了世界上高铁覆盖率最高的国家,近些年高铁甚至逐渐成为中国的代名词。

我们在享受高铁舒适服务的同时有没有想过高铁和火车到底有何不同呢?除了速度变快以外,一个最显著的点就是调头方式的转变,如果没有这个先进的调头方式,可能也不会有中国高铁的出现。

人字形铁路原理(中国高铁是如何调头的)

本期子牙童趣知识局就带大家了解一下这个彰显中国智慧的高铁调头技术。

(一)“灯泡线”调头

大家都知道高铁的前身就是传统的火车,传统火车速度慢且各方面设施也比较落后,遇到一些地势比较险峻的地区,火车就容易抛锚,调头更是一大难题。

还记得小学语文课文《詹天佑》中讲述了中国第一条自主建设的铁路——京张铁路的建设过程,这条铁路的建设是十分艰难的,我国的技术不成熟,建设地形也是十分崎岖。

人字形铁路原理(中国高铁是如何调头的)

为了缩短路线、降低费用,詹天佑设计了人字形铁路,用两个火车头,一个在前面拉,一个在后面推。在进入人字形岔道需要调头的时候,向前推的火车改为向后拉,另一个向后拉的改为向前推,这样不仅缩短了线路,火车也顺利调头,这大概是我国火车最早的调头方式了。

到了后来我国火车调头普遍采取单向行驶的火车头进行牵引调头,这种火车只能朝着一个方向行驶,如果想要调头则需要环绕“灯泡线”进行调头

这里的”灯泡线“就是专门为了调头设立的一个圆形轨道,半径为300米,因为这个圆形轨道和铁轨连起来像一个灯泡,所以被称为”灯泡线“。

人字形铁路原理(中国高铁是如何调头的)

火车调头时会放慢速度缓缓地沿着这个圆形轨道,绕过这个轨道后就会回到铁轨上,火车也就实现了调头。

这样的调头方法虽然确确实实让火车实现了调头,可是危险性却极高,稍不注意就容易脱轨,而且“灯泡线”的半径有300米,占地面积是很大的,为了火车调头不得不浪费大量土地资源进行“灯泡线”的建设,面对着浪费资源和危险性较大的挑战,我国工程师也在不断研发新的火车调头技术。

(二)“三角线”调头

功夫不负有心人,我国工程师经过多次试验设计了一种三角形的调头轨道,叫做三角线。三角线与“灯泡线”的原理是差不多的,但是节约了不少的土地面积,依然是利用车头进行前进和后退的相互配合在三角线轨道中进行调头。

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这样的方式虽然是改进了以前的调头方式,但是并没有从根本上解决实际问题,工程师发现光改进调头方式是不行的,最主要的还得是火车本身的改进,于是研制出了双向火车头,这种火车头两边各有一个驾驶室,火车到达目的地以后,火车头就会脱离原本的车头的位置,开到车尾处进行衔接,从而完成调头的工作。

随着我国在交通领域技术的不断完善,在火车的基础上我国成功研制出了高铁,高铁的调头方式也成了工程师们所关注的一个问题。

人字形铁路原理(中国高铁是如何调头的)

经过我国工程师的不懈努力,我国高铁的调头方式发生了翻天覆地的变化,并且是中国独有,获得了世界各国的关注,成功彰显了中国智慧。

(三)“大转盘”调头

我国工程师最开始其实是打算借鉴欧美国家名叫“大转盘”的调头方式的,是一种可以旋转的圆形的机械转盘装置。

它的中央有一条轨道,当列车到站时,车头会与车厢分离,然后通过这条轨道向大转盘行驶,进入大转盘后,车身一旋转就可以改变车头方向,而且这种方式可以全方位的360度无死角旋转,从而可以精确地调转方向。

人字形铁路原理(中国高铁是如何调头的)

我国工程师看上了这种方式的精确性和安全性,可是几番试验过后发现这种模式在我国并不适用。

首先就是浪费土地资源,虽然确实提高了调头的安全度和精确度,但是依然不符合我国铁路线密集的现状,根本没有那么多土地来建设如此庞大的调头装置,并且这种调头方式是很麻烦的,耗费时间比较长,反而不符合高铁的省时的特点。

我国作为人口大国,显然不能采取欧美国家这种调头方式只能因地制宜,选择符合我国国情的高铁调头方式。

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(四)我国高铁调头

我国高铁的车头和车尾是极为相似的,因为它也是采用双向火车头,不过这种火车头和传统火车头不一样,而是在列车首尾两端各有一个不同方向的火车头,这两个火车头形似子弹头,同时两个火车头都配备了驾驶室,于是高铁的双向火车头就产生了。

在此基础上,驾驶员只需要从车头走向车尾的驾驶室就可以成功调头了,大大提高了列车的运行效率,不同于欧美国家的调头方式,不需要建设多余的设备来帮助调头,也不需要因为调头而浪费多余的时间,乘客的安全也得到了保障,可以说是一举多得,解决了以往调头方式的弊端。

人字形铁路原理(中国高铁是如何调头的)

有人可能又会想如果高铁往反方向行驶进行调头,那乘客的座位方向岂不是也与高铁行驶方向相反了?

(五)我国高铁的其他优化

但是真正坐过高铁的乘客并没有感觉座位和行驶方向相反,原来是因为高铁座位的外侧有一个小踏板。

这个小踏板看着平平无奇,其实是大有用处,它是一个专门用来改变高铁座位方向的小机关。当高铁需要调头以至于反方向行驶的时候,高铁上的乘务员就会启动这个小机关对座位进行调整,这样即使在高铁调头的时候乘客也会有舒适的乘车体验。

人字形铁路原理(中国高铁是如何调头的)

同时双头设计的高铁还有一个便捷之处,就是可以和其他列车连在一起,这样如果客流量过大,单列高铁无法满足需求,同时又需要保证高铁的班次间隔时间,两个高铁车连在一起,就能有效缓解列车的人流量,从而缓解交通压力。

不过这可不是简单的连接,牵涉到两列高铁的电气、控制网络的通信同步,车钩缓冲系统的设计等等,相当复杂。

为了保障高铁调头的正常运行,每一次高铁启程之前,高铁工程师会专门对高铁进行体检,以防行驶过程中出现的危险。

人字形铁路原理(中国高铁是如何调头的)

高铁每天运行之前会发出一辆空车专门用来检验行驶途中可能遇到的危险。

有了双重保障还不够,高铁上还装有卫星,目的就是为了进行实时监测行驶,出现意外情况的话可以及时解决。

高铁的时速都在250公里以上,甚至达到350公里。为了保证安全,工程师在高铁的制动方式上也做了很多改进。高铁的制定方式有电制动和空气制动两种。

制动过程中,先进行电制动,即电动机反转或者转换为发电机,消耗车的动能。如果制动力还不够,就由空气制动来增加制动效能,空气制动就是使用压缩空气通过一系列能量转化,推动闸瓦紧抱车轮达到减慢车速的目的。

人字形铁路原理(中国高铁是如何调头的)

高铁本身也装有障碍物探测系统,不管是调头还是行驶一旦有障碍物,就会立马发出警报提醒驾驶员,这些措施大大保障了高铁的安全性,高铁的调头也就更加安全。

我国高铁的调头方式朝着人性化方向发展,也远远超过欧美国家的调头方式,很大程度上彰显了我国高铁技术正在朝着国际化方向发展。

人字形铁路原理(中国高铁是如何调头的)

虽然高铁调头技术仅仅只是高铁发展的因素之一,但不可否认的是我国在这一技术上远超欧美等发达国家。

从细微之处着手,做好每一个细节,不仅仅是提高速度效率,还有体验感,才能把我国高铁发展的更好。

我国高铁起步远远迟于发达国家,但是却在短时间内远远超过发达国家,打造了中国独一无二的高铁品牌,在世界舞台上展现着中国速度,作为中国人,我们为此感到自豪。

人字形铁路原理(中国高铁是如何调头的)

高铁其实是个很不错的交通工具,速度快、效率高、安全性好,更关键的是,可以沿途欣赏风景。人生就是一场旅行,不要因为生活得匆忙,而忽视了身边的风景!

你们对彰显中国智慧的中国高铁的调头方式感到骄傲吗?请大家积极在评论区留言。

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