火车拐弯为什么不会脱轨(火车高速行驶为何不容易脱轨)

火车在行进过程中,它的轮子始终卡在细细地铁轨上面,那为什么这些轮子可以牢牢地卡在铁轨的上面,工程师又是怎么确保列车不会脱轨的呢?

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虽然火车的车轮和平时汽车的车轮都是生活在最为常见的扁圆柱形结构。但是只要我们稍微转变一下视角,从火车的侧面来到正面,就会发现,火车的车轮不但不是圆柱体,它还有着一圈被称作“轮缘”的结构。我们可以看见,在火车车轮的内侧有着一圈突起,它们被称作轮缘。在列车的行进过程中,轮缘主要负责来引导列车按照铁轨的既定方向前进,并且由于它的两个轮缘都在内侧,在遇到颠簸、急弯的时候,轮缘也起到了防止列车脱轨的重要作用。

火车拐弯为什么不会脱轨(火车高速行驶为何不容易脱轨)(2)

除了这些,轮缘在列车正常的行进过程中,它通常不会和铁轨进行接触,让列车起到稳定作用的,是轮缘外侧的踏面。通过观察我们可以看到,火车的车轮与铁轨的接触面是由一定角度存在的。因为这些车轮的外侧运动半径小于内侧运动半径,所以说火车车轮从形状上来看,它行进过程中的接触面也不是一个圆柱面,更多的像是一个锥面。

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也正是这种设计,进一步提升了火车的稳定性。比如当火车在行驶过程中,如若有单边车轮进行偏移,它对面的车轮就会自动进行调整,而我们平时乘坐火车偶尔感觉列车有晃动感觉的原因之一,便是这些车轮在寻找动平衡。

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而且火车在转弯的过程中,由于离心力的接入,会让火车转向侧的车轮外圈接触铁轨,对车轮进行内圈移动,以此实现火车在行进过程中车轮的动态平衡。让火车在转弯过程中,被转向侧,车轮滚动距离大于转向侧,实现路程动平衡,防止火车在行进过程中出现“漂移”的现象。至于那些转弯角度过小的弯道,铁路工程师们还会在外轨附近进行垫高处理,充分利用列车的重力、向心力来对抗转弯时候的离心力,以此进一步提高旅客的乘车体验,确保铁路安全环境等。

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