科技的发展,为人类的生活带来了极大的便利。
比如说,互联网就能让我们足不出户便可阅遍天下美景,知晓世界各地的热点事件,这种“眼观六路,耳听八方”事情在古人眼中只有神仙才能做到。此外,
人们的出行方式也发生了巨大的变化,但不管怎么说,在长途旅行中,
火车
始终占据着重要的地位。
相信绝大多数人都坐过火车,晃晃悠悠的
“绿皮火车”
可能算得上是一个时代不朽的记忆了。
而火车为什么能够在轨道上安稳地运行是许多人不理解的问题,你以为是轮缘卡住了轨道,火车才不能脱轨?
其实并不完全是,那么真相到底是怎样的呢?
轮缘起到关键作用
虽然大家都坐过火车,但是对于火车的了解想必还是比较少的,因此对“轮缘”这个词可能会有一些误解。
火车车轮的型线由两个部分组成,
分别是踏面和轮缘
轮缘
就是指车轮型线的内侧部分,其作用也有两方面,一是导向,二是防止脱轨。
从相关图片可以看出,
轮缘
就是车轮内侧凸起的那一部分
。而轮缘与钢轨之间的接触情况也需要视情况而定,
一般来说,只有在曲线通过时,车轮的轮缘才会和曲线的外轨进行接触。
所以,
在曲线少、半径小的平原地区,轮缘的损耗会比较小一些,毕竟不接触没有摩擦就没有损耗。
在我们看来,火车轨道似乎非常的窄,这么窄的轨道好像不足以支撑这个“庞然大物”在其上运行,难道不会跑着跑着就掉下来吗?
也就是我们常说的
脱轨
确实是不会的,
而轮缘就起到了关键的作用
轮缘的直径是大于车轮的,所以刚好可以卡在轨道之上。
需要注意的是,这里所说的“卡住”指的并不是“毫无缝隙”的对接,而是准许有一定的误差存在的。
不同火车或者列车的通用轨道会有差异,比如普通火车和高铁之间的轨道偏差范围就有着明显的差异。
但是不管是哪一种,
都要确保
轮缘
可以卡在轨道之上,为此铁路局的工作人员会定期对其进行检查和维护。
对轮缘有了大概了解之后,我们可以再来看看前文所说的
“火车轨道”
标准。
火车是否会脱轨,轨道起到关键的作用,也正是让轨距处在合理的范围内时,轮缘才不会因为偏差出现意外。
目前国内
轨道
的标准轨距为1435mm,此外还有诸多的因素影响,比如高低、三角坑、曲线超高和方向等。
这些因素的数据统称为轨道的“几何尺寸”。要知道,
火车每天都会运行很久,所以钢轨不可能永远维持在铺设好的标准几何尺寸上。
如果轨距一直变大,那么“火车车轮”可能就会掉到中间,反之,轨距变小也会把车轮挤出去。
所以,
铁路局是有专门的线路工对火车车轨的轨距进行检测和维护的。
以高铁为例,线路工的维护工作大多是在夜晚进行
,而在白天的第一趟列车运行之前,还要试运行几次,确保安全无误。
毕竟
“脱轨”
对于火车而言,算得上是重大事故了,需要特别的注意。
不过,轨距的保养和验收都允许一定的偏差值。
以目前的情况来说,普铁的偏差范围要比高铁的更大一些,毕竟列车运行的速度有着明显的差异,高铁的要求更高一些也无可厚非。
其它的作用
如果说上述所说的轮缘,是
火车车轮
自带的“防脱轨”设备。
那么,作为承载其运行的铁轨也有着特殊的性质,保证火车不会脱轨。当然,前文所说的轨距是一方面,但还有一个特征是我们普通人很难发现的。
作为普通人,我们鲜有机会能直接在没有火车停靠的铁轨旁边去观察铁轨,所以按照固有认知,就会觉得两条钢轨一定是一模一样的,不论是从高度还是材质。
但是,实际上
两条钢轨
是有一定的高度差的,尤其是在曲线上,也就是我们所说的弯道。
这种性质叫做
“曲线外轨超高”
,主要指在曲线道轨上时,外轨和内轨会有高度差,外轨的高度是明显高于内轨的,这是为什么呢?
大家可以想象一下,赛车游戏当中当你进行“飘移”的操作时,你的车尾都会不受控制地向外甩,这时车内驾驶员的身体也会出现明显的倾斜。
火车转弯时其实也有这样的问题,不过没有汽车飘移时那么明显,毕竟短时间的速度数值还是有很大差异的。
这实际上是所有车辆在曲线上行驶都会产生的问题,究其根源是“离心力”。
因此,
为了克服这一点,使得火车在
转弯
时也能够平稳运行,不会发生脱轨这种事故,甚至说是列车直接倾覆。
都会把外轨抬高,利用车体重力所产生的向心力来平衡这种离心力。
可见,如果说轮缘是帮助列车平稳卡在轨道上的关键,那么这一设置也是不可缺少的。也有不少研究中指出,
火车的车轮本身是一个“圆锥体”
,这样的形状使得其在重力作用下两边车轮朝着相反的方向滑动。
比如说,
右侧的车轮会向左,而左侧的车轮自然就向右了,因此这种特殊的构造会将车轮固定在轨道之上,不会发生脱轨事故。
总而言之,火车能够安全地在轨道之上运行,是受到许多方面原因共同作用的,缺一不可。
单用任何一种作为绝对原因,都是有失偏颇的。专门研究火车和铁轨的铁道专业相关人士,可考虑得远比本文所说的还要多得多。
脱轨的类型和诱因
列车的脱轨就和汽车的重大车祸性质类似,一旦发生都会造成非常严重的危害和损失。
而脱轨从字面上来理解,就是列车脱离了轨道,
但是实际上我们按照“脱轨过程”,还能够将
脱轨
细分为四种类型。
具体可以分为
爬上脱轨、滑上脱轨、跳上脱轨和掉轨
,接下来我们对不同类型的脱轨作大致的了解。
首先,
爬上脱轨
指的是当列车低速通过曲线时,侧向力会增大,导致轮缘在滚动过程中爬上钢轨最终引起脱轨。滑上脱轨
也是当列车处于低速时,并且车轮和钢轨的冲角刚好是负值,
因为侧向力足够大,轮缘就会一边旋转以便滑上钢轨
跳上脱轨
则指列车高速运行时,发生的强烈横向振动,是车轮跳上钢轨发生的脱轨事件
。而掉轨与线路的关系更大,也就是我们前文中所提到的允许误差的“轨距”。如果线路的监测维修不到位,那么铁轨可能出现较大的误差,轨距的扩大就会使列车的车轮掉在轨道内侧,这种情况就叫掉轨。
列车之所以能够在轨道之上安稳地运行,与诸多因素都有关。
反之,脱轨事件也不是某个单一因素出错导致的。因此,相关学者针对列车脱轨的诱因作出了详细的研究。得出了以下结果,
轨道状态不良
、列车超速、列车故障和自然灾害都会导致列车发生脱轨。
首先是轨道状态不良,这是一个比较具有概括性的说法。因此在此之下还有许多的子因素,
比如胀轨跑道、轨距加宽、断轨、桥墩失效、道岔故障、线路设备侵限等等。
以胀轨跑道为例,其指的就是无缝线路因为轨温升高丧失稳定性而变形。
可见,一些末日理论当中指出当地球迅速升温时,千万不要选择乘坐火车逃跑的说法不无道理,
毕竟那时的
火车轨道
可能已经因为温度的上升变形了,或者说正处在变形中。
其次是
列车超速
,具体可以分为
过岔超速
曲线超速
两种类型,是根据经过的区段不同而确定的。
至于自然灾害就指的是,
地震、强风、暴风雪和山体滑坡
等等,比如在我国地质构造不稳定的地区,每到夏季降水频繁时,
火车的运行都会受到山体滑坡的影响,这些因素都是外力因素。
通过对
列车脱轨
的类型和诱导其脱轨的相关因素研究,工作人员才能够“对症下药”。
要知道,列车单次运行的载客量是很大的,一旦有任何意外发生,不知道又要有多少个家庭破碎了
。因此,
做好养护和维修是非常重要的,“防患于未然”,将可能会发生的危机扼杀在摇篮当中。
脱轨事故
可以说,
虽然相关部门的人员对于“预防脱轨”这件事情已经非常用心了,但是仍旧不能保证意外绝对不会发生
。接下来,就用几个相关实例,高速大家列车脱轨的危害和危险性有多强。
由上文可知,不同脱轨事件当中的主要诱因都是不一样的,其危害程度也完全不同,
我国在过去的列车运行史当中也有发生过脱轨事故。
如2008年胶济线4.28脱轨事故,造成72人死亡,100多人受伤;2010年的沪昆线脱轨事故造成19人死亡,70余人受伤;2020年3.30列车脱轨事故造成1人死亡、4人重伤、123人轻伤。
可以看出,
几起事件当中有着明显的数据差异,这是因为脱轨的诱因有着明显差异
。最严重的
胶济线脱轨事件
,就完全是一场“人祸”。从相关报道来看,这一列车实际运行的速度过快,是处于完全超速的,
它在本来限速为80公里的路段当中跑出了131公里的超高速,最终导致在弯道处脱轨,与旁边正常运行的列车发生了撞击。
脱轨事件在国外频频发生,
比如说美国的华盛顿州列车就发生过脱轨事件。
《西雅图时报》当中对这一事件进行了报道,
这一脱轨事件造成了3人死亡,百余人受伤,列车驾驶员也受伤了。
并且,脱轨的列车车厢只就从铁路桥上坠下,砸到了底下的轿车。
报道称,事发火车上的乘客称:“列车不断摇晃并发出声响,我们被撞到座位的前部,有水从车顶喷出。”
印度的火车脱轨事件
更是“家常便饭”
,相信大家对“挂满人”的印度火车都影响深刻,让人担忧的不仅是它的超载量,还有其能否在轨道上安全运行。
根据报道,
2017年的8月19日,印度的14节编组火车发生脱轨,造成23人死亡,156人受伤
。究其原因是维修和养护的不足,
我们上文中所说的“轨距纠正工作”在印度存在着重大的纰漏。
印度铁路理事会前理事贾鲁哈尔认为,“近年来印度一直增加列车数量,忽略了维修的重要性,印度铁路必须回归根本,严格遵守操作指南。”
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