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高铁该怎样掉头西方国家困扰百年的难题,竟 [复制链接]

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近百年来,人类文明迎来了三次技术革命。其中,第一次技术革命所带来的蒸汽时代,将人们的生活方式进行了一次飞跃式的提升。

在18世纪60年代,由英国人瓦特发明的“蒸汽机”,将传统的手工制造转变为由机器生产的工业制造,这让全世界从封建社会开始向近代文明社会发展。

蒸汽机

而让人们感受得最为真切的,莫过于交通出行方式的改变了。

在封建时期,人们的交通出行大多是靠着脚力或者马匹来进行,在海洋上航行,用的也不过是由木材制造的船只。

而在蒸汽时代来临之后,由蒸汽机所延伸出来的火车、汽车、轮船,代替了那些笨重且缓慢的交通工具,极大地方便了人们的出行,同时也将世界的融合速度大幅度的提升了。

到了现代以后,飞机、高铁的诞生,又进一步加快了人们的出行速度,这也让信息时代的发展脚步越来越快。

中国高铁

而在我国,由于人口分布的需求和特殊的地理环境,高铁技术得到了空前的发展,这也是全球任何一个国家都不可比拟的。

高铁凭借着每小时公里的时速,成为了人们远行的绝佳之选,但是同样也正是由于它那飞快的速度,让高铁的掉头问题成为了一大难题。

而相比于欧美国家所采用的“笨方法”,中国对这一问题的所采用的的解决方案要显得十分聪慧了。

中国的“高铁革命”

年年初,正值春节即将来临之际,中国南方地区遭遇了前所未有的大雪灾。近20个省份遭受了不同程度上的低温、雨雪和冰冻灾害的影响,这也导致了几个重要的铁路干线被冰雪给深深地封住,许多城市的火车站都陷入了停运状态。

年雪灾

因为马上就要到春节了,火车停运也导致了一大批想要回家的外地打工人滞留在了当地的火车站里,而其中最为严重的,要数当时人流量号称全国第一的广州火车站了。

一时间,有近40万务工人员被滞留在了广州火车站,由于人数太多,许多人根本挤不到站内,只能在风雪交加的室外一边挨冻一边等着能够回家的消息。

而由于风雪迟迟不停,铁路干线难以维护,就这样,这些人一直在此等了11天之久。

广州火车站大停运

在这11天的时间里,维护治安的军警和群众们守候在一起,相互帮助,共同抵御住了风雪的侵扰。最终,广州市政府通过各方努力,调来了数百辆大巴,将等候了11天的群众们一个接一个地送回了家中。

广州火车站大停运事件,也彻底激发了政府对于改造基建任务的决心,而其中,最为重要的,便是要尽快进行一场“高铁革命”。

从年以后,中国的高铁修建速度大幅提升。铁路局先是对中长期的高铁铁路网规划进行了调整,之后又开始在全国各地推动高铁干线的修建策略。

图片来自网络

一直到年12月30日,我国的高铁运营铁路突破了四万公里,是世界上高铁运营线路里程最长的国家。

高铁的成功修建,打破了人们以往对传统火车的依赖,大大缩短了行程时间,而且每趟高铁的时间间隔也非常短,缓解了火车铁路运行压力。

不过,在当初建设高铁的铁路干线时,有一个难题曾经摆在工程师们面前,让他们极为头疼。那就是“掉头问题”。

难以攻克的“火车掉头问题”

虽然我国的高铁技术现在已经是世界顶尖了,但是在火车的发展时间上,我们是要远远落后于西方国家的。

早在年,康瓦耳的工程师查理礠里维西克就设计了世界上第一列真正在轨上行驶的火车。

之后的一百多年间,西方国家对轨道交通进行了大量的投资和研究,先后发明了蒸汽火车、城市轨道交通还有高铁等交通工具。

不过,对于他们来说,怎样让火车掉头同样是个难以克服的问题。

在他们看来,想要让火车掉头,关键就是在于火车的这个“头”。

于是,欧美就发明了一种“大转盘”的工具。

所谓“大转盘”,其实就是一种可以旋转的圆形机械转盘装置,在它的正中央设置了一条可以容纳火车头的单行轨道,等到火车驶进旁边的工作站时,工作人员会将车头和车厢进行分离,然后将分离下来的车头通过中央的轨道驶进“大转盘”里,在通过车厢的旋转达到改变车头方向的目的。

大转盘

通过这种方式,整列火车就可以达到度旋转的目的。从而成功“掉头”。

但是这种掉头方式十分笨拙,既占用了大量的土地资源,又浪费了许多人力,而且整个“掉头”过程所需要的时间也比较漫长,所以并不适合人口众多的国家。

而在我国,早在火车刚刚出现的时候,就有一个人为此做出了独特的设计。

这个人,就是“中国铁路之父”——詹天佑。

詹天佑

提到詹天佑,想必大家都不会陌生,在小学语文课本上,有一篇文章,讲述的就是詹天佑设计的“人字形”铁路,将火车掉头的难题成功攻克的事例。

年,我国的第一条自主修建的铁路——京张铁路,开始动工。由于当时对于中国,火车还是一个“高科技”,懂相关技术的专家非常少,所以这项任务也只能落在了从耶鲁大学土木工程系毕业的詹天佑身上。

由于京张铁路修建在崇山峻岭之间,整体坡度很大,所以为了缩短线路,降低费用,詹天佑就设计了“人字形”线路。

这种线路需要两个火车头,一个在前面拉,一个在后面推,等到火车驶进“人字形”轨道以后,后车头变成前车头,而前车头再变成后车头,如此便可将行驶方向扭转过来,成功解决火车掉头的问题。

图片来自网络

而“人字形”轨道的设计,也是我国最早解决“火车掉头”的方法。

不过在新中国成立以后,这种方法一开始并没有得到广泛的应用。

在建国初期,由于刚刚经历了几十年的战争,我国的工业仍处于百废待兴的阶段,所以只能使用单向行驶的火车头,也就是只能朝着一个方向行驶。

这样一来,“人字形”的掉头方法就不能再使用了,所以就只能采取“灯泡式”线路来让火车掉头。

所谓“灯泡式”,就是在掉头的地方,将火车轨道向外铺设成为一个灯泡形状,让火车绕一大圈,以此来转换方向。

但是这样的方法同样十分笨拙。不仅浪费了大片的土地不说,还加大了火车在掉头过程中由于角度过小,而发生侧翻的危险性。

后来,工程师们又想出了“三角形”的掉头线路。就是将掉头线路设计成三角状,在行驶到掉头线路时,将车头与车厢分离,让车头以三角形线路行驶一圈,之后再与车厢尾部结合,这样就能完成调转方向了。

图片来自网络

不过,虽然“三角形”线路让火车掉头的安全性增加了许多,但是,这样的掉头设计其实与“灯泡式”差别并不大,同样是占用了大量的土地资源,而且“三角形”线路掉头方式十分复杂,甚至所需的时间还超过了灯泡式,所以这种掉头方式也并不是最佳方案。

那么,究竟怎样才能找出一种更加合理,更加节约成本,而且还能保障安全的掉头方式呢?

将“双向车头”运用在高铁建设

随着时间的流逝,我国的工业能力得到了很大的提高,而火车轨道技术也随之在不断地提升。这也让“双向火车头”的设计再一次被放到了舞台之上。

中国高铁

相比于单向行驶的火车头,双向车头的掉头方式则要显得灵活许多。只要将轨道延伸出去一小段距离,就能让整辆列车改变方向。所以“双向火车头”的应用看似可以破解火车掉头的难题。

不过,想要达到这一目的,除了车头的改变以外,车轮也是其中的关键。

如果仔细观察火车车轮的构造,我们就能发现,在车轮的内侧有一圈比车轮半径还要大的圆盘。这个东西叫做“轮缘”。

中国高铁

“轮缘”的作用是为了将火车车轮牢牢卡在轨道上,防止脱轨。不过,这样一来,就限制住了火车转换方向时的灵活性。那么,想要让火车摆脱轮缘的束缚,成功调转方向,就需要“道岔”的帮助。

这个“道岔”是铁轨上的一个特殊结构,在道岔上有一个可移动的尖轨,当尖轨与原轨道紧密贴合时,那么轮缘就会被卡在尖轨上,这样一来,火车的行驶方向也会一同发生改变。

在“道岔”和“轮缘”的帮助下,只要双向车头行驶到延伸铁路上,再改变前后车头的运行方向,就可以完成掉头了。

图片来自网络

当年我国开始修建高铁项目的时候,也充分考虑到了掉头问题,所以就将每一辆列车都设置成“双头式”。在高铁的头部和尾部,都被设置成了流线型的“子弹式”车头,而且都配有操控室。

这样一来,不需要再像传统火车那样进行掉头,只需要驾驶员在车辆停下以后,从车头的操控室移动到车尾的操控室里,就可以完成高铁调转方向了。

而为了在调转方向以后,不影响乘客的乘坐体验,我国还将高铁上的座位设计成了可以度旋转。当高铁转换行驶方向时,乘客的座位也会一同被调动,这也让乘客的座位保持面朝同一行进方向。

图片来自网络

如此便捷的“掉头方式”,不仅帮助我们节省下了大片土地资源,也省下了大量的人力物力和时间成本。相比于欧美那些利用圆盘的方法,“双向车头”充分显示出了我国工程师的聪慧和设计能力。

而双向车头的理念,也正是来源于多年前,詹天佑为京张铁路所涉及的“人字形”轨道路段。

图片来自网络

我国的高铁事业蓬勃发展,只用了不到二十年的时间,便从一无所有跃升到了拥有世界最大规模的高铁网络,这实在是一项让全世界都为之瞩目的成就。

现如今,我国的高铁技术已经是全球顶尖,其出口的列车质量已经不逊色于德国和日本。而这样便捷有效的“掉头方式”也让西方诸多国家为之惊叹。

图片来自网络

高铁技术的兴起,也让广州火车站大停运事件再也不会发生。这一成果,也是通过中央政府和全国人民上下一心,共同努力才做到的。

只要人民群众团结一心,那么将来即便是遇到再多的困难,中国也都将会将其战胜。

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