【物理科普】火车是怎么变轨的?

沈阳师范大学-李艳艳
2022-08-18 11:05:19
火车在错综复杂的钢轨上是怎么从一个轨道上跑到另一个轨道上呢?这期我们说说火车变轨的那些事。 01 铁路轨道是一种铁路设施,简称路轨、铁轨、轨道等,也称钢轨、股道。用于铁路上,并与转辙器及道岔协同工作,使火车无需转向便能行走。轨道通常由两条平衡的钢轨组成。钢轨固定放在枕木上,枕木之下为道碴。 以钢铁制成的路轨,可以比其它物料承受更大的重量。枕木亦称轨枕或路枕,作用是把钢轨的重量分开散布,和保持路轨固定,维持路轨的轨距。 一般而言,轨道的底部为石砾铺成的道碴或道砟。道碴亦称路碴、碎石或道床,是为轨道提供弹性及排水功能。铁轨也可以铺在混凝土筑成的基座上(桥上常见),甚至嵌在混凝土里。 钢轨之间特地留有间隙,约为6mm宽,称为伸缩接缝。钢轨上鱼尾板上钢栓通过的小洞是椭圆形的,这样钢轨就可以在炎热的天气下有膨胀的空间。 锁定轨道的温度亦很重要。一般每段轨道都会参考当地最高及最低温度,然后计算出合适的温度。如果日后温度超出最初的预算(例如出现异常的炎夏或寒冬),无缝轨道可能会弯曲或断裂。 02 火车变轨是靠道岔的转换来实现的,通过控制铁路道岔,实现轨道的变轨。岔轨也能变轨,岔轨是铁路设备的一种。 道岔在早些时候还是由人工来控制,而现在大都采用计算机来精准控制道岔的移动方向,极大的减小道岔扳错方向或扳不到位的情况。 轨道变轨是道岔控制,用得最多的是单开道岔。道岔由转辙器、连接部分、辙叉及护轨三个单元组成,转辙器包括基本轨、尖轨和转辙机械。 既然有单开道岔,就有双开道岔、三开道岔以及多开道岔(复式交分道岔)等。双开道岔为Y形,即与道岔相衔接的两股道向两侧分岔。 如果将复式交分道岔的X形的上面两点和下面两点分别连接起来,就是交叉渡线。它不仅能开通较多的方向,而且占地不多,所以经常在车站采用。 现代的单轨铁路由电动机推进,一般使用轮胎而不使用钢制的车轮。轮胎会在路轨的上面及两旁转动,推动列车及维持平衡。早期单轨系统的设计是不能使用转辙器的,使到运作上出现很多不便。现代的单轨系统多数已经可以使用转辙器,让车辆可以驶进不同的线路,而同一线路亦可作双程行驶。
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