无论是航空还是铁路,我们在公共交通安全方面已经做得非常好了。如果你留神看环球新闻,就会创造国外常常发生铁路交通事件,2019年,环球共发生大的铁路事件超过31起,个中美国10起;2020年前三个月,环球就已经发生过19动怒车事件,个中加拿大3起,美国、英国、澳大利亚、荷兰和墨西哥各两起。包括3月30日发生在湖南的T178次列车倾覆事件在内,险些所有的铁路事件都伴随着火车脱轨。
西雅图Amtrak火车出轨
火车又大又重,铁轨光滑平顺,跑起来四平八稳,照理说它该当很安全才对。为什么火车那么随意马虎脱轨翻车呢?实在这都是命中注定的阿喀琉斯之踵啊!
我们知道,汽车要想跑得快,首先路要好,还得给轮胎打足气,这样车轮受到的滚动阻力更小。铁路运输便是利用了这样的事理:钢轨很坚硬平滑,火车的车轮也是钢铁的,它与钢轨之间的打仗面积非常小,滚动阻力很小。以是火车可以装载很重的货色在铁路上飞驰,并且最大程度地节省能源。
火车车轮的滚动阻力很小
“火车跑得快,全靠车头带”,除动车组外,险些所有列车都是依赖火车头牵引,后边的车厢完备不供应动力,车厢与车厢之间由一种分外设计的挂钩连接,彼此连成一串长长的列车。
为了使列车能在长长的铁轨上顺利转弯,人们专门设计了活动的转向架和锥形踏面的车轮,转向架被安装在车厢底部的两端,中间由一根销子与车体连接。同时车轮的圆锥形踏面是列车转弯的关键所在。
火车转向架
关于火车究竟是如何转弯的,我早前已经在《火车和高铁是如何转弯又避免脱轨的?》一文中做过详细阐述,有兴趣的朋友可以点击链接阅读,本文不再重复先容。
经由几百年不断地改进设计,该当说本日的铁路技能已经日臻完善,安全性也得以大幅度提高。但安全永久都是相对的,鉴于火车设计存在的“硬伤”,任何一个环节涌现问题都有可能造成列车出轨乃至倾覆。
迪拜一列火车脱轨
列车脱轨事件常日由多种不同缘故原由引起:轨道部件发生故障,比如轨枕断裂、扣件松脱、铁轨折断,或道岔机构故障;车辆行走机构故障,比如车轮磨损、金属疲倦、轴箱故障;温度变革、滑坡或地质沉降造成线路变形;旗子暗记缺点或者火车司机看错旗子暗记;火车超速;与其它车辆或障碍物相撞等等。就数年来西方国家媒体对铁路事件的跟踪剖析来看,大部分铁路事件都归因于举动步伐老化、对线路和车辆的掩护严重不敷。
T179次列车
而就3·30湖南T179次列车事件来看,其直接缘故原由是高速运行的列车刹车不及,撞击滑坡体导致脱轨,部分车厢倾覆。
为什么火车碰撞会导致脱轨乃至翻车?它难道不应该呆在轨道上吗?
这实在是个力学问题我们知道列车是由火车头牵引、并由一节节车厢串接在一起在轨道上运行;列车车厢下方的转向架是一个运动机构,它锥形踏面的车轮在轨道上滚动时始终保持着动态平衡。
车轮的运动是一种动态平衡
常日情形下,火车车轮的内轮缘会被严格限定在两条铁轨中间,它是确保火车在轨道上正常运行的末了一道“防线”。当列车转弯时,由于离心运动的关系,车厢会有向外运动的趋势,转向架向外侧滑动,导致外侧车轮的内轮缘稍近外侧钢轨。如果此时火车速率高于路线设计时速,我们可以听到轮缘挤压钢轨侧面刺耳的摩擦声。
车轮在弯道处的受力剖析
当火车处于转弯的状态下发生了碰撞会怎么样?前方车头溘然停滞或减速,后方一长串车厢依然有向前运动的趋势,强大的惯性加上每节车厢近50吨的重量,使得前方每一节车厢的两端受到切线方向挤压,由此产生巨大的侧向推力就很随意马虎将车轮的内轮缘挤出轨道,从而造成脱轨。
碰撞后车厢受挤压产生侧向推力
当火车处于直线行驶状态时,如果前方车头发生碰撞,或者因其它缘故原由脱轨,后方车厢对前方车厢的挤压就不一定处于同一侧方向。由于我们已经先容过,火车转向架在直线运动的过程中始终处于旁边摇摆的动态平衡状态,因此后方车厢惯性运动造成的侧向推力也是随机的。许多时候列车在脱线后会处于交错折叠状态。
美国货运列车撞击后脱线
哪一节车厢最安全?通过本文的剖析,你该当对列车脱轨有了观点性的理解:
火车的安全性受制于诸多方面的成分,有线路和车辆掩护问题,有旗子暗记和司机的问题,也有有时发生的碰撞问题。
一旦火车在高速运行过程中发生碰撞,脱轨和翻车险些不可避免。由于铁路和列车的设计决定着它在运动过程中是不稳定的,后方车厢不会因车头的溘然停滞而停滞,它们强大的惯性会将前方车厢推离轨道,从而造成倾覆。
一样平常情形下,处于尾真个车厢其安全性更高一些,由于它只对前方有推力,因此即便分开轨道,大概率也不会翻车。
T179次末了一节车厢基本无缺