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第5章 火车家族(2)

法国的高速铁路运营证明,他们采用的技术是完全可靠的。法国的高速列车创造了5153千米/小时速度的世界记录,它打破了轮子在轨道滚动前进时速不能超过500千米的传统观念。

高速铁路列车比小轿车快2倍,票价比飞机票便宜2倍。在1000千米距离范围内旅行,高速铁路列车与飞机竞争力很强。高速铁路列车每天能够有很多对车互开。法国1996年新线路完工后,东南线巴黎—里昂有23对,大西洋线巴黎一波尔多有17对。

高速铁路已成为当代铁路发展的主要标志,在全世界掀起了建设新高潮。法国和德国高速铁路开通获得成功后,推动了全欧洲铁路主要干线高速化,高速铁路网正在形成。到2000年,全欧洲还将新建9000千米高速铁路。

那时,如果你去欧洲旅行,可在各处乘上高速、安全、舒适的高速列车。

美国政府1994年-1997年间约拨款646亿美元发展高速铁路和磁浮列车。德克萨斯州投资60亿美元,修建一条高速铁路,2015年完成;到2000年宾夕法尼亚州将修成750千米高速铁路;到1999年佛罗里达州将建成510千米……澳大利亚投资60亿美元修建870千米高速铁路,这将是迎接2000年奥运会的工程之一。韩国投资133亿美元建409千米高速铁路,2000年开通启用。世界上还有很多国家和地区修建高速铁路。

高速列车所采用的电能种类是各不相同的,所以不能通用。法国铁路部门设计出一种可以用于法国、比利时和荷兰的高速列车,并于1996年在巴黎、荷兰的阿姆斯特丹、比利时的安特卫普等城市之间运营,创造了高速列车在不同电制和信号制下运行的先例。

在“欧洲之星”以后又出现了新一代高速列车,叫“泰里斯”。1966年1月29日,两列“泰里斯”在巴黎—布鲁塞尔—阿姆斯特丹线路上试行。“泰里斯”列车两端都是动力车,8节客车,可载乘客377人,运行速度为300千米/小时。现在,它已在巴黎—布鲁塞尔—列日—科隆以及巴黎—布鲁塞尔—安特卫普—阿姆斯特丹之间运行,这正符合欧洲旅客的需要。法国、荷兰、德国、比利时等国铁路部门计划,到2005年以前,每年用“泰里斯”

运旅客650万人次,这比现在的客运量翻了一番。

法国巴黎东南线列车很拥挤,所以,于1996年开发了TGV双层高速列车,它比单层列车多45%的座席。

飞起来的火车

传统的铁路,属于轮轨粘着式铁路,即车辆的车轮,在钢轨顶面上借助轮轨间的粘着力运行。这种铁路随着机车车辆速度的提高,轮轨间的粘着力会逐渐减小,车辆的走行阻力会逐渐增大。在车速达到极限值(350~400千米/小时)时,车辆的走行阻力将大于轮轨间的粘着力,车轮就空转了,速度不可能再提高。

为了克服这一障碍,60年代初,有些国家开始研究非粘着式超高速铁路。这种铁路有气浮式和磁浮式两大类。

气浮式又称气垫式,是利用压缩空气使车体底面和导轨之间形成空气层(气垫),依靠气垫的悬浮力,使车辆悬浮于导轨面的空气层上运行。

经过一段时间的探索研究,从能源和噪音公害考虑,认为磁浮式比气浮式优越,所以,世界各国都转向研究磁浮式。

磁浮式又称磁垫式。各国对磁浮铁路经过多年研究,已经公认是一种很有发展前途的新型交通工具。其特点是速度快,无噪音,无污染,无振动,能源消耗少,不受气候影响,适合于长途超高速和城市中低速的交通运输。

磁浮列车的众多优点,都来自它的一个基本优点,即它消除了车轮与钢轨的摩擦。它不用常见的发动机,完全靠磁力运行。既没有在轴套中旋转的轴,又没有摩擦和撞击着轨道的车轮。也就是说不需要花相当大的费用,定期更换易磨损部件。因为不需要消耗动力去克服摩擦力,不仅能有效地利用能量,把列车从噪音和振动中解放出来,而且还能进一步实现列车的高速化。它的维修费用,相对来说也比较低。

常规高速列车必须进行连续监测,防止轨道上出现微小缺陷,因为这种缺陷能引起列车出轨(日本“子弹列车”的路轨,每夜都要重新校准)。磁浮列车却不同,它只有一条单轨,因轨道表面粗糙,不改变磁场不会带来任何问题。虽说它是地面交通工具,但它并不在地面上行驶,而是离开地面轨道,悬浮在一种看不见的“磁垫”上飞驰,因而被人们誉为会“飞”的列车。

会摆动的高速列车

以日本为首的许多国家修建新的铁道线路,但是也有的国家利用原有的线路,使用“摆式车厢”,也实现了铁路高速化。在高速铁路的弯道上行驶,由于列车受到离心力作用,使车轮的轮缘靠紧铁轨,产生强烈的摩擦,甚至还要挤动外边那根铁轨向外移动,严重时会引起脱轨并使列车倾倒。为了列车安全,弯道处外侧的铁轨必须加高(叫“外轨超高”),以使车厢产生向心力,抵消离心力作用。

另外,列车速度越大,弯道的“曲率半径”就要越大(也就是弯道的弯度越小)。所以为提高列车速度,需要修建新的铁道线路。

铁道轨距为1435毫米,称为标准轨距。凡是轨距大于1435毫米的称宽轨,如印度等国的铁路轨距为1676毫米,西班牙和葡萄牙采用1617毫米轨距,凡轨距小于1435毫米的称为窄轨,如南非、我国台湾等国家和地区采用1067毫米轨距。

原有窄轨铁路,曲率半径小,“外轨超高”不大,是不能通过高速列车的。反过来,若是列车以低速通过弯道,“外轨超高”太大,列车有可能向内倾斜,甚至倾覆(特别是窄轨更危险)。这可怎么办?人们采用摆式车厢来解决这一矛盾。

世界上第一列摆式电动车组是英国铁道科学研究中心从1965年开始,花了15年研制成功的。当列车在弯道行驶时,车体能自动向曲线内侧倾斜而抵消离心力的作用,使乘客感到平稳和舒适。当列车在直道上行驶时,车体又恢复了原状。

现代实用的摆式高速列车已得到各国的青睐。瑞典、意大利、西班牙、法国等国家都进行了长期研究,其中瑞典X2000型摆式高速列车尤为先进,在瑞典成功地运行多年,许多国家都积极引进这一技术。

这种列车前面是电动车和控制车。当控制车进入弯道区域,车上的两个“加速度仪”就测出了离心加速度,知道进入了弯道。控制车上的主控计算机对速度和距离进行计算,算出车体应倾斜多少。它发出指令给每个车厢上的受控计算机。各车厢受控计算机再发出控制信号,控制这一车厢车体倾斜。原来,车体是支撑在一个整体支架上,它又是支撑在“转向架”上。控制信号驱动一种叫“驱动系统”的装置,使“转向架”带动车体倾斜。

利用传感器、电脑、控制驱动装置实现列车摆动,这叫有源摆式列车。它的性能好,但是,技术要求高、维修和运用成本高。

有一种无源摆式列车,不用动力装置,结构比较简单、技术要求低些,成本低、可靠性及可维修性好。但是这种无源摆式列车,摆动幅度较小,对离心加速度的补偿作用只有50%以下;另外它的摆动中心与摆动体重心不重合,使乘客会感到横向移动。无源摆式列车在日本、西班牙和瑞士已有成功的运用。

这完全是利用高技术实现列车自动摆动的。为了列车安全、舒适,还有许多很复杂的设备,所以造价很高。一列摆式高速列车需几百万美元,但它能在低速列车线路上完成高速行驶。摆式列车技术日趋成熟,可靠性在增加,它不但在现有线路上提高速度方面,而且在高速线路上提高舒适性方面,降低造价都有特殊作用,所以未来的前景是非常美好的。

瑞典计划2003年前,将在6000千米的铁路干线上开行X2000型摆式列车,日本铁路在新开发的300X列车上也应用这一技术。

现代化的“欧洲之星”高速列车自1994年英吉利海峡海底隧道竣工,穿梭于海峡之间的新型高速列车——“欧洲之星”即以它的高速、舒适、经济和安全成为旅客喜爱的交通宠儿。

这种由法国公司研制的高速列车属于第二代高速火车。最高时速每小时300千米,比法国东南部高速火车的时速提高了30千米。时速提高的奥秘在于在牵引、空气动力学、制动系统等方面采用了新技术。新设计的自控同步牵引机车简化了设备,提高了牵引力;子弹头式的流线型列车使运行阻力减至最小;新式制动盘可以使车速提高。另外,列车还装备了先进的计算机系统,驾驶室的主机与各列车的计算机连成网络,随时传递信息。

“欧洲之星”的舒适性使旅客赞美有加,它精心设置了悬浮减震设备和低噪声的空调设备,各包厢宽敞明亮,头等舱更为豪华,每人拥有一个小“沙龙”。

“欧洲之星”的安全可靠性也是有保障的,它不仅继承了第一代高速列车原有的安全系统,而且另配置了计算机监控系统。至于在海底隧道内的运行安全,在海底隧道设计时就已考虑周全了。因为海底隧道的直径为76米的铁道通道有两条,通行列车的往返分上下线运行,两条平行的主隧道相距30米,因而永远不会发生相撞或者脱轨之类的事故。在隧道中一旦有其他事故,还可以利用中间直径48米的服务隧道将旅客疏散。

这种现代化的“欧洲之星”外观秀丽,车身上印着三条黄色的流线条和一颗黄五星,三条线代表字母E,而E是英文Europe欧洲一词的第一个字母,其意义不言自明。

在英吉利海峡海底隧道修成之前,从欧洲大陆到英伦三岛的交通只有靠飞机,在海峡上也可以靠轮渡,不过那更加费事。“欧洲之星”通车后,它往返于伦敦、巴黎和欧盟总部布鲁塞尔之间,并把欧洲其他国家的高速铁道网联结了起来。以巴黎和伦敦之间的交通而论,乘“欧洲之星”全程只需3小时,而乘飞机,虽然飞行时间大约只有1小时,但是巴黎的戴高乐机场和伦敦的希思罗机场均在郊区,而且乘飞机要提前1小时到达,再通过安全检查等有关手续,所花费的总的时间有时要超过3小时。再从安全性和舒适性而言,飞机还是难以与高速火车相比。至于价格上的竞争,高速火车、轮渡和飞机之间肯定会十分激烈的。

“欧洲之星”运行于不列颠与欧洲大陆之间,把欧洲共同体联系得更加紧密,带给旅客的是快捷、舒适与方便。

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