為什么鐵路列車沒有方向盤也能轉(zhuǎn)彎
大家都知道,要使汽車轉(zhuǎn)彎,駕駛員必須控制方向盤讓前車輪改變方向。列車車頭上并沒有方向盤,那么,火車司機究竟是如何讓列車轉(zhuǎn)彎的呢?有人認為,沿著鋼軌鋪設的方向鐵路列車自然就能順利前進,但是,這僅僅是其中一部分道理。
首先,列車的左右兩個輪子是和輪軸固定在一起的,也就是說,兩個輪子滾動的距離是相等的。然而,一個不容忽視的問題就擺在我們面前:彎道處的鋼軌是呈弧形的,兩根鋼軌的長短是不一樣的,內(nèi)側(cè)鋼軌的長度要比外側(cè)鋼軌的短,怎么辦?為了解決這個問題,技術(shù)人員將車輪與鋼軌接觸的一面——踏面設計成有一定坡度的斜面。這樣,車輪的直徑就從外向內(nèi)逐漸變大。當列車在直道上行駛時,兩個車輪都是踏面中部與鋼軌接觸,當列車進入彎道時,內(nèi)側(cè)車輪在踏面外側(cè)與內(nèi)側(cè)較短鋼軌接觸,外側(cè)車輪在踏面內(nèi)側(cè)與外側(cè)較長鋼軌接觸,這樣一來,兩個車輪就變得“步伐一致”,列車就能平安拐彎了。
其次,列車轉(zhuǎn)彎時還得依靠一種叫作轉(zhuǎn)向架的裝置,因為轉(zhuǎn)向架不僅是連接車輪和車廂不可缺少的“橋梁”,而且還能使車廂不受轉(zhuǎn)彎的影響。通常,一節(jié)車廂是架設在兩個轉(zhuǎn)向架上面的,而一個轉(zhuǎn)向架則裝有兩組輪對,當列車轉(zhuǎn)彎時,車廂的中心線就會偏離軌道中心線,這將會使得列車不能圓滑地通過彎道。此時,裝在轉(zhuǎn)向架上的一個石磨狀“心盤”就起了很大的作用,心盤能使轉(zhuǎn)向架相對于車廂作自由轉(zhuǎn)動,這就像大吊車無需轉(zhuǎn)動下部車體,其駕駛室連同長吊臂一起可以自由轉(zhuǎn)動一樣。
此外,當列車通過彎道時會產(chǎn)生一種離心力,它將嚴重威脅列車的行駛安全。為此,在設計彎道時,設計師會根據(jù)彎道的曲線半徑和列車速度的快慢,來抬高外側(cè)鋼軌,使內(nèi)側(cè)鋼軌高度低于外側(cè)鋼軌高度,從而列車通過彎道時會產(chǎn)生一個向心力,用來抵消彎道引起的離心力,在線路曲線半徑、列車通過速度和軌道傾斜度這三者達到協(xié)調(diào)的情況下,列車就能安全、高效、平穩(wěn)地轉(zhuǎn)彎了。