了不起的物理

7 高鐵為什麽這麽快?

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我國高鐵的實驗速度能接近600km/h。高鐵為什麽能開這麽快?除了動力因素,承載高鐵的鐵路也很有講究。隻有當高鐵的鐵路達到要求時,才能承載開得那麽快的列車。

高鐵的鐵軌有幾個核心要求:首先跟普通鐵路的鐵軌相比,高鐵鐵軌的材料純度更高。出人意料的是,高鐵的鐵軌實際上比較“軟”,因為高鐵的車輪以很高的轉速與鐵軌摩擦,肯定會有損耗,這時不能讓鐵軌和車輪都很“硬”。硬碰硬的情況,就好比兩把都很鋒利堅硬的寶劍對砍,結果定然是兩把劍都被砍得坑坑窪窪、兩敗俱傷,但如果拿寶劍砍木頭,劍肯定沒事,木頭則會斷。鐵軌和車輪最好是一硬一軟,避免兩敗俱傷的局麵出現。那具體應該誰硬誰軟呢?答案是讓更換方便的那一方軟,那當然是鐵軌比較好更換。在高鐵運行過程中,各段鐵軌並非一直都處在被磨損情況下。任何一段特定的鐵軌,隻有在車輛經過的時候,才會經曆一定的磨損,並且磨損的時間很短,列車呼嘯而過的短時間之後,鐵軌經曆的磨損就結束了。而車輪卻是全程都在經曆磨損,所以高鐵的車輪比鐵軌經曆的磨損要多,磨損多的就應該被設計得更加耐磨,因此高鐵的車輪應該比鐵軌設計得硬一些,相比之下,高鐵的鐵軌要更“軟”。

除此之外,高鐵的鐵路用高架橋鋪設的比較多,因為高鐵速度快,車一定要穩。尤其在穿山的過程中,自然地貌的地基是不夠穩的,所以要架橋。由於高鐵速度快,拐彎時離心力大,所以高鐵的鐵軌都要轉大彎,用來減小離心力,以防高鐵車廂飛出去。在自然地貌中,過山的時候蜿蜒曲折,還不如架設高架鐵路,更易於設計和方便控製。

同時,高鐵鐵軌不是鋪在碎石路上,它的路基是用混凝土澆築出來的,這也是為了高鐵行進過程中的穩定性,碎石路容易產生顯著的形變從而影響高鐵行車的穩定性。列車在運行中容易激起碎石,崩起來打到車身上會嚴重損壞車體,高鐵的高速要仰仗它的流線型車身,車身損壞會影響它的穩定性。流線型的形狀被破壞的話,也會增大車體承受的空氣阻力。