什麼是擺式列車
擺式列車(傾斜式列車,擺錘式列車,搖擺式列車,振子列車)是一種車體轉彎時可以左右傾斜擺動的列車,擺式列車能夠在普通路軌上的彎曲路段高速駛過而無需減速。
簡介
擺式列車(傾斜式列車,擺錘式列車,搖擺式列車,振子列車)是一種車體轉彎時可以左右傾斜擺動的列車,擺式列車能夠在普通路軌上的彎曲路段高速駛過而無需減速。
原理
當任何車輛以高速轉彎,車內的物件和乘客都會受到離心運動的影響。這是因為車內的物件以本來慣性向轉彎路徑切線方向前進,與轉彎中車輛的前進方向不一致,於是需要額外的向心力使其沿軌道行進。在鐵路列車上,這種“向心力”需要車內物體與車底的摩擦力和支援物提供,如果摩擦力不夠就會引致車上的物件和行李傾側滑行,座位上的乘客亦會被壓向一旁,而站著的乘客更可能失去平衡而跌倒。
飛機和單車能夠以較高速轉彎,因為它們在轉彎的時候都會向側面傾斜。但汽車或鐵路列車的車輪必需著地,本身並不能夠傾斜。為了使到它們可以無需減速高速轉彎,高速公路及高速鐵路的路軌在彎曲處都被建成向內傾斜的弧形。這樣車內的乘客需要的向心力便可以由支援力的水平分力提供。
對汽車使用的道路來說,這種傾斜非常重要。如果汽車轉彎時的速度過高,向心力過大使輪胎和地面的摩擦力無法提供足夠的向心力而引致汽車打滑。對鐵路來說,鋼軌對輪對沒有摩擦力,靠軌道擋住向外的輪對。過高速度過彎道所需要的向心力在軌道與輪對形成的變形槓桿上超過了阻力,車皮就會翻側。將路軌建成斜的弧形亦是避免這種可能的方法。但是如果速度過低,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80即列車行駛速度必須為80左右,不得高於或低於80)但是一般來說,當列車還未接近足以翻側的速度和急彎,乘客所感受到的不適已非常嚴重。故此大多數的鐵路設計時所考慮到的,並非避免車輛翻側,而是乘客所感的不適。
弧形路軌所需要的傾斜角是根據預計車輛經過行駛時的速度來決定。如果車速高,傾斜便要較多。部分在1960至1970年代所建成的高速線路卻出現了一個問題,適合高速客運列車行駛的傾斜角度,並不適合普通速度的客車和貨車。法國及日本的高速鐵路結果都需要建造專線,儘量減少彎曲的路線。至於其他因為多山,或者沒有空間或金錢投資建設新路線的國家,唯有采用其他方法提高鐵路的營運速度。例如英國,多數的鐵路都是早年車速甚低的時候建造。這些路線都變成了建築密集的地區,要重建比較困難。義大利則因為多山,路線必然多彎。這些國家於是投資發展了擺式列車。
擺式列車供乘客乘座的車體在轉彎時可以側向擺動。當車輛向左轉時,車體向左傾擺,讓重力抵銷向右推的離心力。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。
擺式機構只能減少乘客的不舒適,不能減少車輪和軌道的作用力,所以,為了減少車輪和軌道損傷,有的擺式列車採用徑向轉向架以減少通過曲線時的輪軌作用力。
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