在高鐵之前,原來還有一種快速鐵路——論“擺式列車”的前世今生

高速鐵路技術作為我國的“新四大發明”,目前在我國已經慢慢發展壯大,並逐步走出國門,走向世界。可您是否知曉,在高速鐵路之前,原來還有一種高效率、低成本的鐵路制式,那就是如今許多西方國家仍在發展的“擺式列車”技術。今天文章,小編將為大家介紹“擺式列車”的前世今生。

01 擺式列車的發展背景

上世紀70年代,全球鐵路運輸快速發展,而鐵路運輸的復興主要得益於火車速度的提高。即使如此,火車的運營速度還遠不能跟上當時世界的快節奏和人們的希望。為此,許多國家試圖擺脫傳統火車運行的模式,但這時這些發達國家的鐵路網絡已經初具雛形。如何在各國已經建有的密如蛛網的鐵路資源的基礎上來安全而有效地提高列車運行速度,成為各國研究的重點。

原有鐵路線路由於受彎道限制,火車無論在直線跑多快,通過彎道時都需減速,限速運行,影響全程速度,因而火車提速的瓶頸在於提高火車通過彎道時的速度。這種能快速通過彎道的新車型就是高效率、低成本的"擺式列車"。

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02擺式列車的原理

擺式列車是一種車體轉彎時可以左右傾斜擺動的列車,能夠在普通路軌上的彎曲路段高速駛過而無需減速,同時也可以在原來傳統鐵路軌道上行駛,無需新開線路,大大減少鐵路的建設成本。

我們知道,列車轉彎時需要一個指向彎道內側的向心力,否則,列車將會由於離心作用而脫軌。傳統的輪軌鐵道是採用將彎道外側鐵軌適當升高,列車轉彎時稍微內側,只要傾斜度與列車在彎道時的速度配合恰當,路基對列車的斜上的支持力和列車重力的合力便剛好提供列車轉彎時所需的向心力。

但是,外側鐵軌高度的提高有限,而且是修建時就固定了的。如果列車速度過低,重力的水平分力遠大於列車需要的向心力,車皮就會向彎道內側翻,這就是為什麼鐵路上的限速不是最大速度而是必須速度的原因,如標註80km/h即列車行駛速度必須為80左右,不得高於或低於80。

隨著車輛設計製造技術的不斷提升以及電腦控制技術的成熟和應用,列車轉彎時的提速難題便較好地解決了。

簡單來說,擺式列車就是列車在轉彎時車體可以根據彎道和車速自行側向擺動的列車,可在極舒適和安全條件下,行駛到每小時250公里

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當車輛向左轉時,車體向左傾擺,讓重力抵消向右推的離心力。列車可以是靠慣性自行擺動的被動擺式,亦可以是由電腦控制,動力輔助的主動擺式。其中,主動擺式應用更加廣泛,其大體就是應用電腦控制液壓機構,與檢測儀器配合,根據轉彎的半徑和速度,自動調節每節車廂的傾斜角度,從而達到高速、安全、舒適轉彎。

03擺式列車的優點

①低能耗,減少汙染,保護環境

曲線通過速度的提高可列車進入曲線前的減速和通過曲線後的加速,從而減少了列車牽引耗能。另外,由於採用擺式列車,不需要改造既有線路,減少了對環境的破壞,保護了生態環境。

②技術成熟,適合多山路的地理狀況

對於鐵路線路複雜,尤其是曲線線路眾多的國家(如意大利、德國、芬蘭),擺式列車尤為適用,因為可以大大減少鐵路提速的成本問題。

③投資少,見效快

擺式列車對線路條件要求較低,只需對現有線路稍作整治,對基礎設施稍作適當的改進,就能達到大幅度提速的目的。

據相關資料統計,把傳統列車線路改成擺式列車線路,成本只是建造磁懸浮車線路的1/20,其設施更新費用在國外只相當於新建高速鐵路的1~2%。而擺式列車本身的價格只比傳統列車多1/3左右。

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04擺式列車在我國不推行的主要原因

①國內擺式列車技術不成熟

國內技術工藝不成熟,特別是擺式機件可靠性差,列車故障率高,實際運用效果大打折扣。

②維護成本太高

擺式列車對軌道的磨損較嚴重,國內工務維護又不及國外先進水平,加大了運營成本。

③我國已經有代替技術

在已經有了技術日益成熟、國產化程度穩步提高的CRH系列動車組的情況下,我國的確沒有意願再為了研製擺式列車而不辭辛苦專門去引進國外技術再慢慢“消化吸收”。

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④我國的鐵路軌道建設已經成熟

擺式列車之所以能有效提高運行均速是因為它能以車體自主傾斜彌補線路欠超高,從而以較高速度通過小曲線半徑彎道,因此特別適合既有老線路的提速。

但國內已經選擇走新建高速鐵路客運專線的道路(既有線提速雖然比新建高鐵來得省錢,可是國內既有鐵路幹線目前已基本飽和,除了新建客運專線分流外別無他法),在最小曲線半徑和線路超高已經很寬裕的高速鐵路上,擺式列車無用武之地。

⑤長遠發展考慮

擺式列車是用在線路條件已經不能大改的前提下儘可能壓榨線路潛力的,現在中國大部分線路還沒到那份上。

打個不恰當的比方,你有一臺電腦,運算能力不夠,那麼最好的方法是買一臺更快的電腦兩臺一起上,不行的話就買一臺差不多的電腦,還買不起來就可以考慮升級部分零件,實在不行就只能對CPU超頻了。搞擺式列車,大致就相當於CPU超頻。


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