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火車不會脫軌,是不是因為輪緣卡住了軌道?真相如何呢?

作者:答案在這兒

科技的發展,為人類的生活帶來了極大的便利。比如說,網際網路就能讓我們足不出戶便可閱遍天下美景,知曉世界各地的熱點事件,這種“眼觀六路,耳聽八方”事情在古人眼中隻有神仙才能做到。此外,人們的出行方式也發生了巨大的變化,但不管怎麼說,在長途旅行中,火車始終占據着重要的地位。

火車不會脫軌,是不是因為輪緣卡住了軌道?真相如何呢?
相信絕大多數人都坐過火車,晃晃悠悠的“綠皮火車”可能算得上是一個時代不朽的記憶了。而火車為什麼能夠在軌道上安穩地運作是許多人不了解的問題,你以為是輪緣卡住了軌道,火車才不能脫軌?其實并不完全是,那麼真相到底是怎樣的呢?

輪緣起到關鍵作用

雖然大家都坐過火車,但是對于火車的了解想必還是比較少的,是以對“輪緣”這個詞可能會有一些誤解。火車車輪的型線由兩個部分組成,分别是踏面和輪緣。輪緣就是指車輪型線的内側部分,其作用也有兩方面,一是導向,二是防止脫軌。

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從相關圖檔可以看出,輪緣就是車輪内側凸起的那一部分。而輪緣與鋼軌之間的接觸情況也需要視情況而定,一般來說,隻有在曲線通過時,車輪的輪緣才會和曲線的外軌進行接觸。是以,在曲線少、半徑小的平原地區,輪緣的損耗會比較小一些,畢竟不接觸沒有摩擦就沒有損耗。

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在我們看來,火車軌道似乎非常的窄,這麼窄的軌道好像不足以支撐這個“龐然大物”在其上運作,難道不會跑着跑着就掉下來嗎?也就是我們常說的脫軌。确實是不會的,而輪緣就起到了關鍵的作用。輪緣的直徑是大于車輪的,是以剛好可以卡在軌道之上。

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需要注意的是,這裡所說的“卡住”指的并不是“毫無縫隙”的對接,而是準許有一定的誤差存在的。不同火車或者列車的通用軌道會有差異,比如普通火車和高鐵之間的軌道偏差範圍就有着明顯的差異。但是不管是哪一種,都要確定輪緣可以卡在軌道之上,為此鐵路局的從業人員會定期對其進行檢查和維護。

火車不會脫軌,是不是因為輪緣卡住了軌道?真相如何呢?

對輪緣有了大概了解之後,我們可以再來看看前文所說的“火車軌道”标準。火車是否會脫軌,軌道起到關鍵的作用,也正是讓軌距處在合理的範圍内時,輪緣才不會因為偏差出現意外。

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目前國内軌道的标準軌距為1435mm,此外還有諸多的因素影響,比如高低、三角坑、曲線超高和方向等。這些因素的資料統稱為軌道的“幾何尺寸”。要知道,火車每天都會運作很久,是以鋼軌不可能永遠維持在鋪設好的标準幾何尺寸上。如果軌距一直變大,那麼“火車車輪”可能就會掉到中間,反之,軌距變小也會把車輪擠出去。

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是以,鐵路局是有專門的線路工對火車車軌的軌距進行檢測和維護的。以高鐵為例,線路工的維護工作大多是在夜晚進行,而在白天的第一趟列車運作之前,還要試運作幾次,確定安全無誤。畢竟“脫軌”對于火車而言,算得上是重大事故了,需要特别的注意。

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不過,軌距的保養和驗收都允許一定的偏內插補點。以目前的情況來說,普鐵的偏差範圍要比高鐵的更大一些,畢竟列車運作的速度有着明顯的差異,高鐵的要求更高一些也無可厚非。

其它的作用

如果說上述所說的輪緣,是火車車輪自帶的“防脫軌”裝置。那麼,作為承載其運作的鐵軌也有着特殊的性質,保證火車不會脫軌。當然,前文所說的軌距是一方面,但還有一個特征是我們普通人很難發現的。

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作為普通人,我們鮮有機會能直接在沒有火車停靠的鐵軌旁邊去觀察鐵軌,是以按照固有認知,就會覺得兩條鋼軌一定是一模一樣的,不論是從高度還是材質。但是,實際上兩條鋼軌是有一定的高度差的,尤其是在曲線上,也就是我們所說的彎道。

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這種性質叫做“曲線外軌超高”,主要指在曲線道軌上時,外軌和内軌會有高度差,外軌的高度是明顯高于内軌的,這是為什麼呢?大家可以想象一下,賽車遊戲當中當你進行“飄移”的操作時,你的車尾都會不受控制地向外甩,這時車内駕駛員的身體也會出現明顯的傾斜。

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火車轉彎時其實也有這樣的問題,不過沒有汽車飄移時那麼明顯,畢竟短時間的速度數值還是有很大差異的。這實際上是所有車輛在曲線上行駛都會産生的問題,究其根源是“離心力”。

是以,為了克服這一點,使得火車在轉彎時也能夠平穩運作,不會發生脫軌這種事故,甚至說是列車直接傾覆。都會把外軌擡高,利用車體重力所産生的向心力來平衡這種離心力。

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可見,如果說輪緣是幫助列車平穩卡在軌道上的關鍵,那麼這一設定也是不可缺少的。也有不少研究中指出,火車的車輪本身是一個“圓錐體”,這樣的形狀使得其在重力作用下兩邊車輪朝着相反的方向滑動。比如說,右側的車輪會向左,而左側的車輪自然就向右了,是以這種特殊的構造會将車輪固定在軌道之上,不會發生脫軌事故。

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總而言之,火車能夠安全地在軌道之上運作,是受到許多方面原因共同作用的,缺一不可。單用任何一種作為絕對原因,都是有失偏頗的。專門研究火車和鐵軌的鐵道專業相關人士,可考慮得遠比本文所說的還要多得多。

脫軌的類型和誘因

列車的脫軌就和汽車的重大車禍性質類似,一旦發生都會造成非常嚴重的危害和損失。而脫軌從字面上來了解,就是列車脫離了軌道,但是實際上我們按照“脫軌過程”,還能夠将脫軌細分為四種類型。具體可以分為爬上脫軌、滑上脫軌、跳上脫軌和掉軌,接下來我們對不同類型的脫軌作大緻的了解。

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首先,爬上脫軌指的是當列車低速通過曲線時,側向力會增大,導緻輪緣在滾動過程中爬上鋼軌最終引起脫軌。滑上脫軌也是當列車處于低速時,并且車輪和鋼軌的沖角剛好是負值,因為側向力足夠大,輪緣就會一邊旋轉以便滑上鋼軌。

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跳上脫軌則指列車高速運作時,發生的強烈橫向振動,是車輪跳上鋼軌發生的脫軌事件。而掉軌與線路的關系更大,也就是我們前文中所提到的允許誤差的“軌距”。如果線路的監測維修不到位,那麼鐵軌可能出現較大的誤差,軌距的擴大就會使列車的車輪掉在軌道内側,這種情況就叫掉軌。

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列車之是以能夠在軌道之上安穩地運作,與諸多因素都有關。反之,脫軌事件也不是某個單一因素出錯導緻的。是以,相關學者針對列車脫軌的誘因作出了詳細的研究。得出了以下結果,像軌道狀态不良、列車超速、列車故障和自然災害都會導緻列車發生脫軌。

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首先是軌道狀态不良,這是一個比較具有概括性的說法。是以在此之下還有許多的子因素,比如脹軌跑道、軌距加寬、斷軌、橋墩失效、道岔故障、線路裝置侵限等等。以脹軌跑道為例,其指的就是無縫線路因為軌溫升高喪失穩定性而變形。

可見,一些末日理論當中指出當地球迅速升溫時,千萬不要選擇乘坐火車逃跑的說法不無道理,畢竟那時的火車軌道可能已經因為溫度的上升變形了,或者說正處在變形中。

火車不會脫軌,是不是因為輪緣卡住了軌道?真相如何呢?

其次是列車超速,具體可以分為過岔超速和曲線超速兩種類型,是根據經過的區段不同而确定的。至于自然災害就指的是,地震、強風、暴風雪和山體滑坡等等,比如在大陸地質構造不穩定的地區,每到夏季降水頻繁時,火車的運作都會受到山體滑坡的影響,這些因素都是外力因素。

火車不會脫軌,是不是因為輪緣卡住了軌道?真相如何呢?

通過對列車脫軌的類型和誘導其脫軌的相關因素研究,從業人員才能夠“對症下藥”。要知道,列車單次運作的載客量是很大的,一旦有任何意外發生,不知道又要有多少個家庭破碎了。是以,做好養護和維修是非常重要的,“防患于未然”,将可能會發生的危機扼殺在搖籃當中。

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脫軌事故

可以說,雖然相關部門的人員對于“預防脫軌”這件事情已經非常用心了,但是仍舊不能保證意外絕對不會發生。接下來,就用幾個相關執行個體,高速大家列車脫軌的危害和危險性有多強。

火車不會脫軌,是不是因為輪緣卡住了軌道?真相如何呢?

由上文可知,不同脫軌事件當中的主要誘因都是不一樣的,其危害程度也完全不同,大陸在過去的列車運作史當中也有發生過脫軌事故。

如2008年膠濟線4.28脫軌事故,造成72人死亡,100多人受傷;2010年的滬昆線脫軌事故造成19人死亡,70餘人受傷;2020年3.30列車脫軌事故造成1人死亡、4人重傷、123人輕傷。

可以看出,幾起事件當中有着明顯的資料差異,這是因為脫軌的誘因有着明顯差異。最嚴重的膠濟線脫軌事件,就完全是一場“人禍”。從相關報道來看,這一列車實際運作的速度過快,是處于完全超速的,它在本來限速為80公裡的路段當中跑出了131公裡的超高速,最終導緻在彎道處脫軌,與旁邊正常運作的列車發生了撞擊。

火車不會脫軌,是不是因為輪緣卡住了軌道?真相如何呢?

脫軌事件在國外頻頻發生,比如說美國的華盛頓州列車就發生過脫軌事件。《西雅圖時報》當中對這一事件進行了報道,這一脫軌事件造成了3人死亡,百餘人受傷,列車駕駛員也受傷了。并且,脫軌的列車車廂隻就從鐵路橋上墜下,砸到了底下的轎車。

報道稱,事發火車上的乘客稱:“列車不斷搖晃并發出聲響,我們被撞到座位的前部,有水從車頂噴出。”

而印度的火車脫軌事件更是“家常便飯”,相信大家對“挂滿人”的印度火車都影響深刻,讓人擔憂的不僅是它的超載量,還有其能否在軌道上安全運作。

火車不會脫軌,是不是因為輪緣卡住了軌道?真相如何呢?

根據報道,2017年的8月19日,印度的14節編組火車發生脫軌,造成23人死亡,156人受傷。究其原因是維修和養護的不足,我們上文中所說的“軌距糾正工作”在印度存在着重大的纰漏。

印度鐵路理事會前理事賈魯哈爾認為,“近年來印度一直增加列車數量,忽略了維修的重要性,印度鐵路必須回歸根本,嚴格遵守操作指南。”