風(fēng)馳電掣的火車,一直是陸地上交通運輸?shù)凝堫^老大,它巨龍似的車身容納大量的旅客和貨物,飛轉(zhuǎn)著的車輪照樣輕松自如地在鐵路線上奔馳。不過,自從火車誕生以來,雖然它經(jīng)歷了從蒸汽機車、內(nèi)燃機車,到電力機車幾次重大的改革,但是火車的輪子總還沒能改革掉。由于火車車輪和鐵軌之間存在摩擦,因而限制了火車速度的提高。一般來說,當火車的運行速度達到350千米/時,就再也無法提高了。
要想進一步提高火車的運行速度,必須減小車輪與軌道的摩擦力。從20世紀60年代起,人們開始制造磁懸浮列車。這種列車是利用電磁鐵使鐵軌與列車底部保持同名磁極狀態(tài)。由于同名磁極相互排斥,正是這個巨大的排斥力將車身托起,使車懸浮于鐵軌之上約10厘米。另外再利用特殊裝置產(chǎn)生一種能使列車前進的牽引力。當列車運行時,摩擦力就可減小到最小程度,這樣就可以大大提高列車的運行速度。
如圖所示,中國自主研發(fā)、首臺即將投入商業(yè)運營的中低速磁懸浮列車,于2012年1月20日在位于湖南株洲的中國南車株洲電力機車有限公司正式下線。
此次下線的磁懸浮列車采用三節(jié)編組,最高運行時速為每小時100千米,列車最大載客量約600人。
目前,包括中國在內(nèi),全球僅有4個國家掌握中低速磁懸浮核心技術(shù)。日本研制的最新式磁懸浮列車長22米,寬3米,高3.7米,有44個座位。整個列車做成倒著的凹形,像一艘倒扣著的輪船,鐵軌做成凸字形。運行時,列車穩(wěn)穩(wěn)當當?shù)亍帮h浮”在鐵軌上向前飛奔,它的運行速度高達500千米/時,是普通列車的5~6倍。如果乘坐這樣的列車我們從北京到廣州只要3個多小時就可到達。
磁懸浮列車不僅速度快,而且振動小,噪聲小,沒有脫軌傾覆的危險。因此是一種舒適又快速的十分理想的交通工具。
如圖所示,科學(xué)家們成功試制了這樣一款列車,鐵制的車廂位于抽完了空氣的銅管里,這樣可使管道里沒有空氣,不再有空氣阻力妨礙車廂的運動。沿路在管子上面每隔一定距離設(shè)置一個極強大的電磁鐵。磁鐵吸引力的大小,應(yīng)當剛能使這些在管里的鐵制車廂總是留在管的“天花板”和“地板”之間,不讓它接觸任何一方。一旦列車進入運動狀態(tài),這些電磁鐵總是吸引著在管里奔馳的鐵制列車車廂,不讓它們掉下去。當然,電磁鐵把在它下面奔馳著的車廂吸向上面,而車廂并不能因此就碰到“天花板”,因為還有重力在拉它。在它剛要碰到“地板”的時候,下一個電磁鐵又把它吸了上去……這樣,這個始終被電磁鐵抓著的車廂,就沿著一條波狀線在真空里奔馳,因為沒有摩擦,所以列車因為慣性而不斷奔馳。也沒有推力,所以列車像宇宙空間里的行星一樣。
開動車廂使它出發(fā)的方法,也同以前所用的一切方法全不相同,拿放射炮彈來比喻它比較貼切。而實際上這種車廂也真是像炮彈一樣“射”出去的,不過所用的是電磁炮罷了。發(fā)射車廂的車站是根據(jù)螺線管的磁效應(yīng)建造的?!奥菥€管”的導(dǎo)線在有電流通過的時候會吸引鐵制車廂,這個吸引過程進行得這樣快,以至在足夠長的線圈和足夠強的電流的情況下,鐵制車廂能夠獲得極高的速度,這種列車的速度可以達到800~1000km/h。因為在銅管的內(nèi)部沒有摩擦力,所以車廂的速度不會減小,它會因為慣性而疾駛,直到車站上的螺線管命令它停止為止。
這種磁力列車建造的費用,特別是銅管本身的建造費用很高,可是畢竟不必在維持速度上消耗能量,又不必用駕駛員等等,所以仍然具有極強的競爭力。相信不久的將來,你我就可以坐上這樣的磁力列車或者利用它為我們運輸貨物了!