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  • 22
  • Oct
  • 2018

火車如何轉彎? 鋼輪設計至關重要

記者 湯道舜 報導

2018/10/22 14:33
鐵路交通,是很多人常用的一種輸運工具,對幅員廣闊的地區來說,更能載運人員和物資的流通的關鍵運具。只是火車機車頭並沒有方向盤,在過彎的時候,就要依靠火車輪組「內大外小」的設計,讓火車得以在安全的情況下,完成「曲線通行」過程。

示意圖/TVBS
鐵路交通是很多國家或地區普遍的輸運方式之一,尤其大陸,因為幅員廣闊,地理環境多樣,鐵路成為民眾出行、貨物流通最常使用的交通工具。

隨著車速提升,向目的地前進,不過鐵道運輸並非一路直線,有時候也會因為地形關係必須曲線通行。現在問題來了,機車頭的駕駛室裡沒有方向盤,列車該如何轉彎?

節目主持人撒貝寧:「軌道什麼形狀,火車就怎麼走,所以今天我們這道題目就和火車怎麼轉彎有關係!」

節目主持人撒貝寧:「我們看到現場,我們給大家設置了一個非常炫酷的實驗道具,由幾截鋼管焊成的一個模擬的鐵軌,這個鐵軌彎彎曲曲的,它繞了這麼大一圈。」

節目主持人尼格買提:「是一個巨大的問號。」

節目主持人撒貝寧:「這個轉彎半徑應該是比較小了。」

中國科學院高等物理研究員張双南:「這個是比較......比較極端,真正火車不能這樣,如果這樣的話,這個彎就太急了,你跑不快,所以當然咱們在這個地方急一點,能夠看出這個效果來,所以效果是一樣的。」

現場準備了兩輛鋼輪內外側大小不同的模擬列車,分別是鋼輪內大外小的黃車,和鋼輪內小外大的綠車,展開現場實驗。

節目主持人尼格買提:「鏈子脫了!鏈子脫了!」

節目主持人撒貝寧:「掉鏈子啦!」

節目主持人尼格買提:「掉鏈子啦!掉鏈子啦!」

節目主持人撒貝寧:「但是轉彎非常順暢,還有一種賽車般的感覺。」

節目主持人尼格買提:「我幫你們推過去吧!」

節目主持人撒貝寧:「你幫我推一下!對!」

節目主持人尼格買提:「我幫你們推過去吧!」

節目主持人撒貝寧:「謝謝老師!哎呀!完全不用方向,別推了!別推了!別推啦!別推啦!別推啦!到頭啦!」

至於外側大、內側小的鋼輪設計,能不能完成列車的曲線通行,再來看試驗。

節目主持人撒貝寧:「準備走了嗎?三、二、出發!」

節目主持人撒貝寧:「直線的時候,問題都還不大,你看啊!注意觀察注意觀察這個輪子到拐彎的地方了,你看這邊這一次又開始往這邊,你看!咚!你看!卡不住很抱歉,小尼他們剛出發就脫軌了。」

中國鐵道科學研究院研究員王俊彪:「火車的兩個輪子,它跟這個車軸是固定在一起的,我們通常稱為一個輪對兩個輪子,在運行的時候,它的轉動的角速度是一樣的,可是在彎道上的時候,外側的這個軌道的長度,比內側的要長,在通過彎道的時候,這個車輪的輪緣會逐漸地向外側的這個鋼軌來靠近,由於車輪的接觸的這個滾動的直徑不一樣,外側的這個鋼軌,它是愈來愈大,也就是它走動的距離就長。」

節目主持人撒貝寧:「所以在同樣的轉動下,它的距離鐵軌內外側的距離差就靠這樣的大小來進行彌補,進行平衡,太精妙了!」

也就是說,當一邊輪子比較大時,列車會往最小輪子的地方轉彎,所以鋼輪設計要內大外小,就是防止輪子做軸向移動,避免輪緣跳脫出軌。

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更新時間:2018/10/22 17:25

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