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        火車頭“變形記”

        2024-12-31 00:00:00
        放學(xué)后 2024年17期
        關(guān)鍵詞:車頭中南大學(xué)鐵軌

        外出旅行乘坐高鐵時(shí),你是不是覺得既快速又平穩(wěn)、安靜、舒適?可是在20年前,從長(zhǎng)沙到北京需要約26個(gè)小時(shí),火車行駛速度只有50~80千米/時(shí)。而如今,火車行駛速度為300~350千米/時(shí),僅需5個(gè)小時(shí)26分即可達(dá)到?;疖囀俏覈?guó)人民外出旅行和運(yùn)輸?shù)闹饕煌üぞ?。那么,它是如何一步步從“綠烏龜”變成“金鳳凰”的呢?

        中南大學(xué)鐵道學(xué)院大學(xué)生講解員胡鈺瑤早早地就在科普館內(nèi)等候,期待著與《放學(xué)后》的小讀者和湖南日?qǐng)?bào)全媒小記者一同探索火車變形的奧秘。

        在結(jié)束了校園、高速列車研究中心列車氣動(dòng)特性和軌道車輛碰撞實(shí)驗(yàn)室參觀后,同學(xué)們的小本子上密密麻麻地記錄著他們的疑惑與好奇。一見到胡鈺瑤老師,他們便迫不及待地拋出了心中的問題:“高鐵車頭為什么像‘子彈頭’?”“高鐵的窗戶為什么不能打開?”“高鐵的軌道和普通火車的軌道有何不同?”面對(duì)小朋友們的熱切提問與思索,胡鈺瑤老師笑了笑,豎起了大拇指,隨即為大家播放了一段視頻。

        視頻中,一枚硬幣穩(wěn)穩(wěn)地“站”在一個(gè)快速移動(dòng)物體上?!按蠹夷懿鲁鲞@個(gè)硬幣放在哪里嗎?”“‘復(fù)興號(hào)’的窗邊?!薄罢媛斆?!那‘復(fù)興號(hào)’與普通火車相比,有什么優(yōu)勢(shì)呢?”

        “跑得快!”“乘坐起來感覺舒適一些?!薄鞍踩?!”大家爭(zhēng)先恐后地回答著。

        “對(duì),接下來,我就要從舒適、安全、速度等方面來為大家解疑答惑。”胡鈺瑤老師清了清嗓子,繼續(xù)說道:“從最初的馬拉火車到蒸汽火車,再到內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車、磁懸浮列車,不斷發(fā)展的火車頭見證了中國(guó)鐵路的高速發(fā)展。那么,它們都有什么區(qū)別呢?”

        “蒸汽火車車頭會(huì)噴出白色的水蒸汽,內(nèi)燃機(jī)車附帶著油箱,電力機(jī)車的頂部有連接著頂部電線的受電弓,其中高鐵車頭是流線型的,十分酷炫?!币幻?xì)心觀察的同學(xué)回答道。

        “過去,火車速度慢,車頭不需要考慮空氣阻力,但隨著火車一步步提速,空氣阻力對(duì)火車的影響變得越大,它是阻礙列車安全平穩(wěn)高速運(yùn)行的‘天敵’。因此科研人員將高鐵車頭設(shè)計(jì)成‘子彈’的形狀,這樣可以讓空氣阻力系數(shù)變小。”胡鈺瑤老師還告訴大家,高鐵之所以舒適、噪音小,離不開超長(zhǎng)無縫鋼軌、車用雙層安全玻璃、輕量化材料和空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)的應(yīng)用。超長(zhǎng)無縫鋼軌就好像高鐵的“骨骼”,可以避免輪軌之間的縫隙碰撞發(fā)聲,車窗采用的雙層玻璃和廂體之間的氣密性車體結(jié)構(gòu)則進(jìn)一步隔絕了噪音。

        談及安全這一話題時(shí),胡鈺瑤老師的語(yǔ)氣變得嚴(yán)肅起來。“安全是交通運(yùn)輸永恒的主題。”她驕傲地告訴大家,模擬碰撞試驗(yàn),是列車耐撞性研究、護(hù)佑車內(nèi)人員安全的重要手段,中南大學(xué)自主研發(fā)的國(guó)際第一套短距離實(shí)際運(yùn)營(yíng)軌道車輛撞擊/瞬時(shí)測(cè)力試驗(yàn)系統(tǒng),就可對(duì)國(guó)內(nèi)外各型軌道車輛開展碰撞試驗(yàn)——視頻中,隨著一聲巨響,一輛車頭撞向了另一輛車頭,場(chǎng)面看似極其嚴(yán)重,但是結(jié)果卻令人驚訝:盡管車頭呈現(xiàn)炸裂的狀態(tài),駕駛室卻依然保持完整無損。

        “原來,正是有了這一次次試驗(yàn),中國(guó)高鐵才變得越來越安全。”一名同學(xué)發(fā)出感慨。“是啊,沒想到每一次乘坐高鐵的舒適體驗(yàn)背后,都有這么多科技和安全的考量啊!致敬默默奉獻(xiàn)的鐵路人?!绷硪幻瑢W(xué)附和道。

        高鐵冷知識(shí)

        為什么火車軌道上要鋪石子?

        這些小石子名叫“道砟”,它們有著硬度高、抗壓能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),任務(wù)就是扛住火車,保護(hù)鐵軌。火車重量較大,如果鐵軌直接壓在地上,受力面積太小,壓力集中很容易導(dǎo)致軌道陷入地面,但只要在鐵軌下面鋪上枕木,枕木下面再墊著道砟,增大受力面積,把火車的重量均勻分布到地面,就不用擔(dān)心軌道陷入地面,發(fā)生變形。不僅如此,道砟之間空隙多,還可以吸收噪音、通風(fēng)排水。

        道砟這么有用,為什么高鐵不用呢?它雖然優(yōu)點(diǎn)多,但是缺點(diǎn)也不少。碎石可能被列車卷飛損壞車底和沿線鐵路設(shè)備,石子用久了也會(huì)變圓變滑,導(dǎo)致作用下降,需要人工定期檢查和更換,而高鐵運(yùn)行線密集,速度快,不方便維護(hù)道砟,再考慮列車穩(wěn)定性等因素,多采用了無砟軌道,就是直接把鐵軌固定到鋼筋混凝土上。

        我有話說

        湖南湘江新區(qū)麓谷赫英小學(xué)肖辰希:在中南大學(xué)軌道交通科普基地,我不僅了解了列車發(fā)展歷程,觀看了列車模型穿越隧道、交會(huì)和模擬碰撞的過程,還聽到了科學(xué)家們開展鐵路自主創(chuàng)新工作背后的艱難探索歷程。正是我們廣大的鐵路工作人員自立自強(qiáng),不斷探索試驗(yàn),一代又一代人攻堅(jiān)克難接續(xù),才跑出了世界領(lǐng)先的飛馳速度。你看,車車的學(xué)問,“慢”也能成就“快”。

        湖南省南縣第三完全小學(xué)李季宣:在碰撞實(shí)驗(yàn)室里,我看見許多列車模型,它們長(zhǎng)得各不相同,但都是中國(guó)鐵路發(fā)展的見證。那一刻,我突然有了人生目標(biāo)——我也想在鐵道學(xué)院上學(xué),加入“風(fēng)”一樣的團(tuán)隊(duì),研制出不帶受電弓就能拉起20節(jié)車廂的“彩虹號(hào)”。

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