開往未來的列車
開往未來的列車
一百年前,人們?nèi)绻霃谋本┤ネ屠?,會選擇什么樣的交通工具呢?一位法國畫家曾在1900年創(chuàng)作過一系列“暢想公元2000年”的油畫作品,其中就有一幅描繪的正是他想象中的車站,人們可以從那里搭乘列車從巴黎前往北京。正是在那個年代,萊特兄弟發(fā)明了飛機,為人類的交通史譜寫了新的篇章。
隨著科技日新月異的發(fā)展,人類的航天技術(shù)已經(jīng)邁上了好幾個臺階。如今,人們早上從北京乘上飛機,晚上就能到達(dá)巴黎了。那么,火車就這樣被人們拋棄了嗎?當(dāng)然不!火車的速度雖然還比不上飛機,但是它仍然在不懈地追趕著。人們有理由相信,未來火車的速度會比飛機更快!現(xiàn)在,就請跟我一起登上“時光列車”,進(jìn)行一次神奇的穿越之旅吧!
法國畫家1900年創(chuàng)作的“暢想公元2000年”的油畫作品
穿梭于澳大利亞悉尼市的單軌列車
1804年,英國出現(xiàn)了世界上第一列蒸汽火車,當(dāng)時的人們把它叫作“冒煙的魔鬼”。當(dāng)時的火車用蒸汽機做發(fā)動機,以煤炭為燃料,行駛時“火光四射,黑煙滾滾”,所以被稱為“火車”。
最初的火車模樣笨重,速度很慢,車頭只能拉動5節(jié)車廂,載重每小時只前行5千米,前行過程中還會時不時地出故障。有一次,這笨重的火車還壓垮了不太結(jié)實的軌道,因為軌道鋪設(shè)技術(shù)也不成熟。剛剛出現(xiàn)時,火車并不算“先進(jìn)工具”,而是人們眼中滑稽可笑的“無用怪物”。
19世紀(jì)末,工程師們開始升級列車發(fā)動機,漸漸地,蒸汽機被以柴油為燃料的內(nèi)燃機代替。這時的“火車”這個名字就有點兒名不副實了,因為內(nèi)燃列車行駛時,不再噴火冒煙了。
內(nèi)燃機是一種通過使燃料在機器內(nèi)部燃燒釋放出熱能,再將熱能直接轉(zhuǎn)換為動力的熱力發(fā)動機。內(nèi)燃列車與蒸汽火車比起來,具有很多優(yōu)點,比如噪聲小、運行平穩(wěn),也不需要頻繁停車加裝燃料了。
現(xiàn)在,電動機又代替了內(nèi)燃機,火車的動力系統(tǒng)越來越先進(jìn)了,被稱為“動車”。
高速動車以電動機為動力,鐵軌采用無縫焊接技術(shù),加上動車內(nèi)部設(shè)施“豪華”,所以乘坐動車出行速度快,噪音低,像乘坐飛機一樣享受。
從笨重如牛的第一列火車,到今天前行如飛的高速動車,我們不得不贊嘆列車技術(shù)發(fā)生了翻天覆地的變化。直到今天,列車技術(shù)仍然沒有停滯,人們還在不斷更新技術(shù),力圖造出更快、更舒適、更環(huán)保的列車
磁浮列車的設(shè)想很早就有了,最早由德國工程師肯佩爾于1922年提出,至今有近百年的歷史了??吓鍫柈?dāng)時的想法很簡單,就是通過磁浮技術(shù),讓車廂和車軌免于接觸,使列車運行時摩擦力減為零,以達(dá)到高速運行的目的。
相信你一定玩過磁鐵吧?磁鐵有兩極,要把兩塊磁鐵放在一塊兒,會產(chǎn)生“同極相斥、異極相吸”的現(xiàn)象。磁浮列車的概念就是基于這個現(xiàn)象產(chǎn)生的。
簡單地講,磁浮列車技術(shù)就是把鐵軌和車廂當(dāng)作兩塊“磁鐵”,把它們相同的兩極相對,這樣鐵軌和車廂之間就產(chǎn)生了“斥力”,當(dāng)這個斥力克服了地心引力時,列車就會在鐵軌的上方懸浮起來。懸浮起來的列車再由“電磁力”引導(dǎo)前行,這就是磁浮列車的基本原理。那么,如何讓列車和車軌變成兩塊“磁鐵”呢?這個好辦,就是在車軌和車廂底部裝載線圈,線圈通電后就會產(chǎn)生電磁,這時車軌和車廂就變成“電磁鐵”了。
磁浮列車開啟了新一代軌道交通技術(shù)的大門,許多國家都致力于將之開發(fā)成實用技術(shù)。只是,可實用的磁浮列車的研制過程困難重重,很多國家都“知難而退”,讓他們對磁浮列車的研發(fā)處于“有名無實”的停滯狀態(tài)
磁浮列車的概念最早是在1922年出現(xiàn)的,當(dāng)時中國正處于戰(zhàn)亂時期,科學(xué)技術(shù)相當(dāng)落后,國家沒有能力搞磁浮列車的研究,可以說,我國的磁浮列車技術(shù)在“起跑線”上落后了。
1981年,世界上第一條磁浮列車軌道開鋪的時候,我國對磁浮列車這事才有所耳聞。我國的科學(xué)家和工程師們馬上開始著手研究這個項目,我國的磁浮列車技術(shù)這才開始萌芽?!按鸥∧繕?biāo)”一經(jīng)確立,我國在這方面的研究就有了跳躍式的發(fā)展,以驚人的速度不斷縮小與國際領(lǐng)先技術(shù)的差距。
2001年,我國研制的“中低速磁浮列車中試系統(tǒng)”完成了數(shù)萬小時的運行實驗,達(dá)到了實用水準(zhǔn)。我國已經(jīng)掌握了磁浮列車從制造到運行的“全套技術(shù)”,標(biāo)志著我國成為磁浮列車技術(shù)的強國。換句話說,我國的磁浮列車技術(shù)雖然“起步落后”,卻“贏在當(dāng)下”,要知道,目前掌握此項技術(shù)的國家只有四個(德國、日本、中國、韓國)。
2003年,上海磁浮列車全線開通,成為世界上第一條商業(yè)運營的高架磁浮專線。上海磁浮列車的時速可以達(dá)到430千米,僅次于飛機的飛行時速。
2015年12月8日,我國第一條中低速磁浮路軌在湖南長沙全線鋪通,它西起長沙南站,東至黃花機場,全長18.5千米,列車通行磨損小、噪聲低、振動小、成本低,是沒有尾氣排放的“純綠色”交通工具。
開往未來的列車
有趣的空中列車
其實空中列車并不稀奇。早在一百多年前,德國的烏帕塔爾就已經(jīng)建成了全世界第一條空中列車線路,當(dāng)時那里只有幾個小村鎮(zhèn),連城市都還沒有建立呢。因為流經(jīng)此地的烏帕河河道很窄,所以,在烏帕河上架設(shè)空中列車的方案一經(jīng)提出,就很快被議會采納了。這條鐵路于1901年開通,全長13.3千米,深受附近居民的喜愛,并且直接促成了1929年烏帕塔爾市的建立。
經(jīng)過一百多年的發(fā)展,空中列車的技術(shù)進(jìn)步顯著,它具有造價低、工程簡單、不影響地面建筑、擴建容易、綠色環(huán)保等優(yōu)點。我國溫州、上海、天津等城市也正在計劃修建全自動、智能化的空中列車系統(tǒng)。
不停車的列車
要是列車能不停車,人們怎么上下車?。恳晃恢袊O(shè)計師提出一種設(shè)想:乘客們走入鐵軌上方站臺上的一個吊艙,當(dāng)火車進(jìn)站時,鐵軌下沉,火車從吊艙下通過,吊艙直接從上方連接上列車。同樣的道理,要下車的乘客只需要提前走進(jìn)列車尾部的吊艙中,列車到站時,這個吊艙將與列車脫離,留在站臺上。這樣,列車不需要停車就可以滿足乘客上下車的需求,能大大節(jié)省燃料并縮短整個旅程的時間。
神奇的超級高鐵
“超級高鐵”概念來自“真空管道運輸”的設(shè)想,最早是由美國學(xué)者羅伯特·戴維在1904年提出的。1999年,美國機械工程師達(dá)里爾·奧斯特將這一概念申請了專利,并在2010年成立了致力于開發(fā)真空運輸項目的ET3公司。真空管道運輸就是用一個外形酷似膠囊的運輸容器,通過真空管道進(jìn)行傳送,在真空中,膠囊容器的速度可以達(dá)到6500千米/小時。2013年,有著“科技狂人”之稱的美國富豪埃隆·馬斯克對“真空運輸”的理念進(jìn)一步進(jìn)行了豐富,并提出“超級高鐵”的設(shè)想,預(yù)計時速可達(dá)到1200千米,是飛機飛行時速的兩倍?!俺壐哞F”具有安全、環(huán)保的優(yōu)點,不受天氣變化影響,還可以使用太陽能作為驅(qū)動力。
時風(fēng)文