為什麼鐵路要設計成燈泡形?

BNN789


火車運行的一些鐵路軌道,為什麼要設計成燈泡形狀?

作為主要陸運方式之一的鐵路運輸,在我們的日常生活中扮演著重要角色。在科學技術還不發達的過去,鐵路就等同於火車行駛的軌道路線,鋼輪行進也是列車在鐵軌上運行的傳統方式。如今,鐵路運輸這個詞,已涵蓋了大家日常出行所涉及到的索道、磁懸浮列車和纜車等非鋼輪行進的方式。

當“高鐵時代”到來,鐵路等級也變得更加複雜,分級也出現了路網等級、客貨等級、以及時速等級等不同類別。整體來說,國鐵I級低於高鐵級,雖然前者包含的一部分是快速鐵路,但也存在不少的普通鐵路。

而我國的鐵路營業里程更是世界第一(共計超過13.9萬公里),其中就包含了3.5萬公里高鐵。雖然,兩個正在運行的同向列車,總是會保持相對安全的距離運行,但每輛被機車牽引的列車,都有其既定的行駛路線。比如,在一些地形比較特殊的地方,其鐵軌的形狀就像燈泡似的。

什麼是展線?

從本質上來說,所謂的燈泡形狀,其實就是展線的表現形態之一,通常是出現在一些地理位置比較特殊的地方。其主要目的是為了在這種形態的鐵路線路上,列車能保持良好的狀態運行。因為,列車運行的線路存在一個最大縱坡值,而當地面的自然縱坡比該值更大的時候,便需要通過合理的展線設置來減緩縱坡,比如燈泡線。

設計不同形態展線是減緩縱坡的主要手段

事實上,鐵路修建的時候會受到地形的極大限制,當技術人員在設計鐵路線路的時候,便需要從實際地形出發,而延長線路便成為了減緩縱坡的主要首手段,尤其是技術條件還相對比較落和的過去。

因為,不管是牽引條件的限制,還是大跨度橋樑和長隧道修建的困難,這都導致了只能通過展線的方式來克服高程障礙。所以,往往那些需要列車進行翻山越嶺的地帶,便是展線普遍存在的區域。而所謂的“燈泡線”,其實就是當展線長度較大時所使用的一種迂迴展線,也被稱為複雜展線。

像螺旋線,以及套線這樣的方式,其實也屬於複雜展線的主要表現形態之一。通常情況下,展線係數的值恆大於1,小於1.3是丘陵地區的展線係數,而小於1.1則是平原地區的展線係數。當然,隨著鐵路技術的進步,展線係數也因此變得越來越小。我國有多條比較著名的鐵路展線,比如,青藏鐵路的關角展線群、寶成鐵路的觀音山展線和馬角壩展線。

關於鐵路軌道的幾何形位

軌道的基本尺寸、相對位置,以及幾何形狀都是軌道幾何形位所包含的特徵信息,而動態和靜態兩種狀態下的軌道幾何形位在管理上又有所不同。顧名思義,前者意指軌道上有列車運行時的狀態,主要通過軌道檢查車測量的方式來了解軌道狀態;而後者則是沒有列車運行時的情況,一般只需要通過道尺,又或是比較小的軌道檢查車就可以進行測量。

在實際的工作中,關於鐵路軌道幾何形位的具體管理,總是會將動態管理和靜態管理結合起來。有研究表明,不平順的軌道是車輛在鐵路軌道上出現振動的主要因素。即便只是微小的不平順情況,也會讓列車在時速達到300千米的時候,導致實際的車體震動幅度超出被允許的範圍。

由於列車運行主要通過鐵路軌道的直接承載實現,而車輛車輪對的幾何尺寸又必須和軌道的幾何形位結合起來。所以,列車的安全運行在很大程度上都取決於軌道幾何形位的控制。與此同時,軌道平順情況,還會對輪軌的作用力加劇帶來直接影響。

雖然,像焊接所導致的軌道不平順、又或是波形磨耗的短波不平順幅值都較小,但是,當列車處於高速運行的時候,便會導致輪軌的作用力和衝擊所帶來的振動幅度變得很大。如果這樣的文字表述難以讓人有直觀感受,那麼,我們可以一組具體的實例來具體體現:

不平順情況:一個0.2mm的迎輪臺階形微小焊縫;

當列車時速達到300千米的時候:輪軌的高頻衝擊作用動力和低頻輪軌力分別可達到722kN和321kN,強烈的噪聲也因為中長波不平順而產生,而輪軌之間劇烈的相互作用甚至還能導致惡性脫軌事故的發生(本質上就是鋼軌和輪軸發生斷裂)。

簡而言之,不管是展線的設計,還是鐵路軌道幾何形位的管理,本質上都是為了確保列車的運行順暢而安全。

雖然,科學技術的進步讓各種形態的展線越來越少的在鐵路修建中出現,但其背後所涉及的原理卻值得我們花一些時間去了解。

而鐵路幾何形位在實際管理中的重要性,則關乎我們的日常出行安全,這也體現了我們生活中很多司空見慣的現象,其實都蘊藏著莫大的智慧。


悟空科學


應該說的是展線,俗稱燈泡線。鐵路是光滑的鋼製車輪在同樣光滑的鋼軌上運行,所以滾動摩擦係數很小,這使得鐵路可以用較小的牽引力運行,能效比較高,但是也造成鐵路的弱點,即不能爬上較高的坡度。所以鐵路線路一般坡度都不大,尤其在以前蒸汽機車時代,牽引力更小,所以坡度要求更小,比如單機坡千分之六,雙機坡千分之十二點五。所以在有些坡度大的地方,不得不採用展開長度換取坡度的辦法,即展線,俗稱燈泡線。著名的比如寶成線觀音山展線,翻越秦嶺分水嶺;青藏線關角展線,現在新修建的關角隧道通了,展線也就廢除了;還有包蘭線沙坡頭展線等……隨著科技的發展,展線越來越少,現在已不多了。





非想非非想處天


燈泡線不是展線,燈泡線是形似燈泡的線路,小的用在機車掉頭,大的用在大型的裝卸貨場。


回家31


調頭


飛馳在膠濟線上的猴子


就是鐵路展線。


用戶7857940717791


在鐵路某一段設計成燈泡型,是為了方便列車轉線或掉轉機車車頭方向


ln脈脈無語


展線,為了爬坡什麼樣的展線都有


楊梓愷


什麼叫燈泡型?請用圖來說明!


我不清楚這事


不是工人二字嗎?工字道軌的橫截面,人字是蒸汽機車正面,火車在軌道上行駛。


老老老驥


你指的是鐵路路徽吧,簡單說:是人騎工圖案,上部人字代表車輪,下部工字代表鋼軌斷面,火車在鋼軌上運行,……


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