|
悬浮飞驰的列车（上）
央视国际 2004年04月28日 16:37
上海，2003年9月，我国第一条磁悬浮列车示范线路在这里正式开通。这是一条新型的无接触悬浮轨道客运交通系统。也是世界上第一条磁悬浮商业运营交通线。
磁悬浮列车线路连接上海龙阳路地铁车站和上海浦东国际机场，全程长度为30公里。
磁悬浮列车的车体为流线型，车身下部环抱在T形轨道上。但并不接触轨道。
列车能拖挂两节至10节车厢，最快运营时速为每小时430公里。从浦东机场到龙阳路地铁站乘坐汽车需要30多分钟，而乘坐磁悬浮列车需要的时间仅为7分半。
磁悬浮列车不但速度快，而且运行起来十分平稳，乘客可以在车厢里自由地活动，不用系安全带。列车的车窗宽大明亮，由于使用了高科技的减速玻璃。所以人们在观看窗外景物时，并不是一闪而过。
磁悬浮列车的轨道架在高架梁上，它的好处是可以减少对沿途土地的占用，而且还不受地面车辆和行人的干扰。乘坐磁悬浮列车是十分安全的。这不仅是因为列车车身将轨道包覆，行驶时不会发生脱轨事故。而且也表现在万一遇到停电的情况，磁悬浮列车还可以立刻转为车内蓄电池供电，使车辆平稳地停下来。
略显遗憾的，只是由于这条磁悬浮线路的距离较短，列车在加速到时速430公里后没有多久，就开始减速准备进站了，以至于许多乘客下车后都感觉兴致未尽。
磁悬浮列车代表了当今轨道交通运输的最新技术，它的出现标志着人类在陆路交通领域又迈出了新的一步。
回顾人类交通的发展历程，可以看出，人们对出行速度一直有着契而不赦的追求。
轮子的发明是人类在出行能力上获得的第一次飞跃，有了依靠轮子行走的车辆，人们才能大大减轻自己的出行负担，加快旅行的速度和运输的能力。
近代铁路公路的修建，机械化车辆的出现，是陆路交通发展的又一个里程碑。依靠动力驱动的火车、汽车，把人们的出行能力提高到了新的阶段。
此后的一百多年，在中远程陆路交通中，火车一直以其快捷的速度和强大的运载能力，成为人们旅行和货运的重要工具。不过，人们并没有停止革新的步伐。
为了获得更快的速度。从上世纪60年代开始，世界各发达国家相继开展了铁路提速的试验。轮轨列车通过更换高速内燃机车和电力机车，兴建高速铁路线。行驶速度已经成倍提高。
1964年，日本建立了东京到大阪的高速列车新干线，将列车的运行速度由普通最快每小时120公里，提高到了每小时210公里。
1983年，法国巴黎至里昂的高速铁路线上，TGV高速列车的运行速度达到了每小时270公里。其试验车在一段长下坡线路上更是跑出了瞬间515公里的最高时速。
除此之外，在当时的德国和英国，也都建立了自己的高速铁路试验线。
然而，这以后，尽管人们又经过多年努力，但高速轮轨列车的最快运营速度却始终只能在300公里左右，很难再提高了。
那么，是什么影响了轮轨列车的速度呢？
要搞清这个问题，我们需要先对车轮在滚动行进中所承受的各种力有一个基本的了解。
古老的马车，是靠马拉车身带动车轮向前滚动的，在前进中，车轮的滚动是被动的，它只承受车辆重力，自身并不具有向前的动力。所以车辆行进的速度，实际上只能是拉车马匹行走的速度。
由齿轮和链条传动的动力驱动轮，是机械化工业的产物，它使车辆的行进摆脱了对车外动力的依靠。人们可以在车上用人力或发动机驱动轮子的转动。
这时，自主向前滚动的驱动轮，不但承担了车辆的重力，同时也起到了带动整个车辆行进的作用。
动力强大的列车滚滚向前。这时，车辆的行进速度似乎已经完全由车轮的转速来决定了。
那么，真的是车轮转多快，车辆就能跑多快吗？
事实上并非如此。因为机车驱动轮在轨道上运行，靠的是运动时车轮与铁轨接触点面之间产生的向后作用力，又称粘着力。
而车轮与轨道接触面的粘着力的大小，与车身重力是有很大关系的，车越重，车轮与轨道的粘着力就越大。车越轻，粘着力就越小，但是，随着车速的提高，车身垂直向下的重力也会发生一些变化，从而影响到车辆行驶的速度。现在我们就做个小试验看看。
这是三只玩具汽车。然后再搭建一条试验跑道，跑道中间要经过一只电子台秤。
先称一称三辆玩具汽车的重量，小卡车重100克，塑料小轿车重140克，电动小跑车重95克。
试验开始，首先由小卡车通过台秤。太快了，没看清，没关系再来一遍。停。台秤显示小卡车通过时的重量仅为25克。
那么，会不会是台秤发生了问题呢？看这一次，小卡车正好停在了在台秤上，停稳后数字显示出它的重量为100克。台秤没有问题。再试几次，由于通过的速度有快有慢，所以显示的通过重量也有大有小。
再看一下电动小跑车，它的速度太快了，通过台秤时，以5克为进制的台秤反映为0。还是速度慢的塑料小轿车重量变化小一些，它的静止重量是140克，但通过台秤时重量也有所降低。
试验表明，当车辆开始行驶后，向下的重力一部分逐渐转化为向前的分力，车辆向下的重量会逐渐减轻，驱动轮与轨道的粘着力也就跟着减小。车速越高，运动重量越轻，轮轨粘着力越小，在车速到达一定限度后，如果继续提高驱动轮的转速，车轮就会因与轨道的粘着力不够而发生空转打滑。打滑会使车辆失去向前的动力，从而限制了车速的进一步提高。
为了防止打滑，有时车辆也通过向轨道上撒沙来增加车轮与轨道的粘着力，但这对提高车速的意义并不大。
还应注意到，轮轨铁路提高速度的代价是很高的，时速300公里高速铁路的造价是时速120公里普通铁路的三至八倍，继续提高速度，其造价还将急剧上升。
让车辆悬浮着沿轨道向前行驶的想法，很早就有人想到了，其方法在一些玩具中就有所体现。
悬浮有两种形式：利用空气向下喷气产生悬浮的方法叫气悬浮，用这种方式人们已经制造出了直升飞机和气垫船。
利用磁性材料的相斥性和相吸性进行悬浮的方法叫磁悬浮。
1935年，德国的赫尔曼·肯佩尔最早申报了磁悬浮车的技术专利。
不过，世界上工业发达国家真正对气悬浮和磁悬浮列车进行研究和试验，却是始于上世纪60年代。1969年，法国在奥尔良郊外18公里的试验线路上，试验了自己的悬浮列车。
这辆在轨道上行驶的试验车，借鉴了直升飞机和气垫船的空气气垫原理，采用了气垫悬浮的方式。
试验线路上的轨道，设计成倒T字 型，车身下部将轨道垂直部分包住，以控制前进方向。在车身底部左右两侧，有两排气流反冲式喷气口，利用压缩空气向车底喷气形成气垫，使车辆悬浮了起来。
车辆的行进，是由车后上方巨大的螺旋桨推动的。试验时，气悬浮车的离轨悬浮高度为10厘米，资料显示，试验车的最高时速曾达到每小时422公里。
然而，由于车辆在高速行驶时的噪音和稳定性问题一直没能很好解决，法国的试验最终没能再继续下去。
那么，那些与法国同时进行悬浮列车研究的国家，他们后来的试验情况又怎么样呢？还有我国自己，在引进国外磁悬浮技术以前，在自主研究悬浮列车方面又是处于一种什么状况呢？
这些问题我们将在《悬浮飞驰的列车》下集中向大家详细进行介绍。
|
