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火车系列--高速火车  

2008-03-28 22:03:04|  分类: 专业土木 |  标签: |举报 |字号 订阅

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日本、法国、德国是当今世界高速火车技术发展水平最高的三个国家。

  高速火车的实际应用发源于日本。1959年,日本国铁开始建造东京至大阪的高速铁路,并在1964年开通,全长515公里,火车时刻表时速210公里,称为东海新干线。随后向西延伸,于1975年开通至冈山,1975年开通至终点站博多,大阪至博多称为山阳新干线,全长1069公里。

  1982年,大宫至盛冈间465公里的东北新干线开通,同年11月,大宫至新泻间的上越新干线也开通运营。1970年,日本制定“全国新干线火车网建设法”,1972年日运输省又规划了五条新干线:北陆新干线(东京-大阪-富山)、东北新干线延长线(盛冈-青森)、九州新干线(博多-鹿儿岛)、长崎新干线(博多-长崎)、北海道新干线(青森-札幌)。

  法国高速火车称TGV(TrainaGrandeVitesse法文超高速列车之意)。法国国铁(SNCF)从1950年开展高速火车技术研究,1955年研制的样车试车,就创造了当时的世界最高记录-火车时刻表时速331公里,使人们看到了这一技术的发展前景。

  法国高速火车实际运营开始于1967年,稍晚于日本。但法国国铁不断改进,使TGV的速度不断创新,1981年,一列由七节车厢组成的TGV列车创下了火车时刻表时速380公里的新记录。1990年,第二代TGV列车又以515.3公里的火车时刻表时速刷新了世界记录,冲破了被称为极限的375公里火车时刻表时速,使TGV成为法国人日常生活不可缺少的一部分。1972年法国完成了编号为TGV001的原型列车,最高火车时刻表时速318公里。1981年第一代TGV-PSE创造了火车时刻表时速380公里的记录。1990年,一列由两辆动车、三辆车厢组成的第二代TGVAtlantigue以515.3公里火车时刻表时速创造了新的世界纪录。法国TGV线路目前分为三部分:巴黎东南线(TGVPSE),由巴黎至里昂运行3小时50分,火车时刻表时速260公里。大西洋线(TGVAtlantigue),由巴黎通往大西洋岸,火车时刻表时速300公里,载客由第一代368人提高到485人。后续线路包括TGVNord、TMST、PBKA。TGVNord从巴黎到里昂并穿越英伦海峡进入英国。另有支线到布鲁塞尔,并将延伸至阿姆斯特丹、科伦、法兰克福。TMST由巴黎至伦敦。PBKA是由法国、德国和比利时巴黎到布鲁塞尔到科伦的线路,后来荷兰也加入,延伸至阿姆斯特丹。

  德国高速火车称为ICE(InterCityExpress)。1979年试制成第一辆ICE机车。1982年德国高速火车计划开始实施。1985年ICE的前身InterCityExperimiental首次试车,以317火车时刻表时速公里打破德国火车150年来的记录,1988年创造了火车时刻表时速406.9公里的记录。1990年一台机车加13辆车厢的ICE列车开始在Wurzburg-Fulda高速火车试运行,火车时刻表时速为310公里。

  1992年德国火车以29亿马克购买了60列ICE列车,其中41列运行于第六号高速火车,分别连接汉堡、法兰克福、斯图加特,运行火车时刻表时速200公里。目前,德国已建成高速火车1000多公里,到2000年,德国计划建成11条高速火车。

【磁悬浮列车】

  火车和其他车辆一样,是利用车轮行驶的。火车的轮子不断地在钢轨上滚动,才推动列车飞速前进。然而,车轮也对列车的高速行驶带来不利影响。

  随着火车速度的提高,轮子和钢轨便产生猛烈的冲击和磨损,引起列车强烈的震动,发出很强的噪音,从而使乘客感到不舒服。不仅如此,由于列车在行驶中所受到的阻力(空气阻力和摩擦阻力)与速度的平方成正比。速度愈高,阻力愈大。所以,在利用车轮滚动行驶的条件下,当火车行驶速度超过一定值 (每小时300公里)时,就再也快不了了。

  但是,人们总希望火车的速度越快越好。怎样解决这个矛盾呢?有些人就提出把妨碍列车速度提高的车轮甩掉,设法使列车像飞机在空中飞行一样,在钢轨上腾空行驶,不就克服了轮子所带来的各种缺点吗!于是,没有轮子的火车便随之诞生了。

  火车头和车厢都很重,如何使它们腾空起来呢?科学家通过研究,提出了两种解决方法。

  第一种办法是,利用功率很强的航空发动机向轨道上喷射压缩空气,使列车的车底和轨道之间形成一层几毫米厚的空气垫,从而将整个列车托起,悬浮在轨道面上。再用装在后面的螺旋桨式发动机推动列车前进。这种火车通常叫做“气悬浮列车”。由于它好像被气垫托起来一样,所以又叫做“气垫列车”。

  法国是世界上最早修建气垫列车的国家。本世纪60年代,在巴黎和奥尔良郊外建成了两条气悬浮式铁路,一条长18公里,另一条长6.7公里,曾进行了多次运行试验。列车的试验速度为每小时200至422公里。1969年在奥尔良郊外使用的气垫车,长26米,宽3.2米,高4.35米,重20吨,可乘80人。

  后来,英国也进行了气垫列车试验。

  第二种办法是,利用磁体同性相斥的原理,使车体在轨道上悬浮起来,再用发动机推动列车前进。人们把这种列车叫做磁浮列车。

  磁浮列车是在列车的底部装有用一般材料或超导体材料 (在一定温度下这种导体的电阻接近于零)绕制的线圈,而在轨道上安装环形线圈。根据法拉第的电磁感应定律,当列车底部的线圈通入电流产生的磁力线被轨道环形线圈所切割,就在环形线圈内产生感应磁场,它与列车底部超导线圈产生的磁场同性相斥,就使列车悬浮起来。由于悬浮列车克服了轮子和轨道的摩擦阻力,因而可使列车的速度达到或超过每小时300公里。

  由于磁浮列车的速度非常快,可与一般飞机的飞行速度媲美,人们称它为“飞行列车”和“超特快”列车。乘坐这种列车,使人感到既舒适、安全,又特别迅速。在车内听不到单调刺耳的车轮撞击声,即使行驶速度很高时,乘客也会觉得像坐飞机那样平稳。它的速度可达每小时500多公里。从北京到上海,距离约1600公里。如果乘坐这种没有轮子的火车,只要3个小时就可驶完全程,比普通火车快了六七倍。

  磁浮火车是在本世纪60年代开始研制的。世界上第一条实用性的磁浮铁路建在原联邦德国汉堡市展览馆至展览广场之间,全长908米,轨道为高架桥式。磁浮列车长26.24米,可载客68人。它可浮离轨面10毫米运行,最高时速为75公里。

  1979年12月12日,日本研制的磁浮列车进行了一次运行试验,时速达到504公里。试验是在日本宫崎县向市的铁路试验中心进行的。所用的试验车长13.5米,高2.7米,宽3.8米,重10吨。试验时,列车先经过一段短距离行驶,获得起始速度后,列车便在导轨上 (通常为单轨,也有双轨的)浮升100毫米,并快速向前飞驰。

  磁浮列车在悬空行驶时,是不使用车轮的。但在起动或刹车时,还需要用车轮。

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