高铁开动时为什么跟火车不一样?科普中国-科普融合创作与传播 2017-12-18 |
不知道大家有没有这样的感觉,乘坐普通火车的时候,火车在起步前都会向后倒一下,然后才突然向前运动。
相比之下,高铁和动车启动的时候就非常平稳,没有后倒之后突然向前运动。这其中的原因是什么呢?
其实这和火车的动力分布有着密切的关系。
普通货车是动力集中式列车
在中国,普通客运火车或者货运列车大多采用的是动力集中式列车。
动力集中式列车,顾名思义,就是将列车的动力全部集中在一辆动力车厢上,也即主要是由一台动力车厢牵引多辆无动力车厢在轨道上行驶。对于这种动力集中式列车,在启动时,机车的牵引力必须要大于静摩擦力。
但是,一节机车产生的牵引力一般来说是小于多节车厢总的静摩擦力的,不可能将所有的车厢同时拉动,因此,在启动的时候要后退一小段距离,让各个车厢在连接处产生小的空隙,然后再向前开,车厢被逐个启动,这样静摩擦力被分成若干个,使得牵引力大于单个车厢的静摩擦力,火车就更容易启动,大大减小了动力机车的启动压力。
原谅我这灵魂画风
当车厢逐个启动时,由于前车厢已经运动,而后面的车厢还是静止状态,前车厢会突然牵引后车厢向前运动,这时后车厢内部的人会感到车厢突然向前运动。
(图片来自网络)
动车、高铁是动力分散式列车
相对于动力集中式列车,动车和高铁则采用的是动力分散式列车。
动力分散式列车是一种将动力分布在多个车厢的铁路列车,它的特点是动力来源分散在列车各个车厢上的发动机或电动机上,而不是集中在车头或者车尾的机车上。
由于动车或者高铁每一节车厢都有自己的动力源,因此在启动的时候动车或者高铁就没必要后退,来分散车厢的静摩擦力,在电脑的精确控制下,整个列车的各节车厢可以同时启动,这也就是为什么高铁或者动车比普通列车在启动时要平稳的原因了。
(图片来自网络)
尺有所短,寸有所长
动力集中式列车和动力分散式列车各有各的优点。对于动力集中式列车来说,最大的优点就是维修容易,维修一部动力机车比维修多节动力机车容易很多。另一个优点就是编组自由,只要在动力允许的范围内,可以任意加减拖车的数量,这也就是为什么我们有时候会在铁路上遇见超长的货车的缘故了。
但是,由于动力集中式列车只有一个动力机车,这也就导致了它的加速力不大,列车达到平稳运行速度需要较长的时间。而且它折返耗时,需要花费较长的时间对动力机车进行调度。
相比于动力集中式列车,动力分散式列车的优点也是非常明显的,它通常拥有比动力集中式列车更高的启动加速度和减速度,这有利于提高行车密度,更适合高密度停车、站距短的路线,同时,它还能有更快的运行速度。
由于这些优点,使用动力分散式列车的高铁和动车可以获得比普通列车更高的速度。因为动力分散式启动加速快、占地小,行走市郊的通勤铁路很多都是动力分散式列车。地铁的运营列车也大多数采用的是动力分散式列车。
责任编辑:科普云
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