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高鐵如何掉頭呢?歐美部分地區至今采用傳統方式,中國有絕招

現如今,高鐵成了人們日常生活必不可少的出行方式之一,它高速便捷、價格親民,深受大衆喜愛。中國的高鐵産業發展也已非常成熟,至2020年底,鐵路總長約3.79萬公裡,位列世界第一。

高速列車

中國的列車複興号,車身長439.8米,可乘載一千餘人,運行速度達每小時350公裡,位居世界前列。那麼,如此之長的高鐵列車,是如何實現轉向掉頭的呢?

我國最早的火車掉頭方式

衆所周知,普通火車是高鐵列車的前身,普通火車也面臨着掉頭的問題。其實,在不同階段,伴随着列車技術不斷更新,掉頭方法也不盡相同。我國最早的掉頭方式産生于二十世紀初,也就是1905年至1909年期間,由中國“鐵路之父”詹天佑領導修建的中國第一條鐵路“京張鐵路”。

京張鐵路

“京張鐵路”于山嶺之間穿過,軌道坡度大,不易爬坡掉頭。為了解決這個難題,詹天佑設計了“人”字行軌道,并把火車設計為雙向動力火車。爬坡時,一個車頭在前方牽引,另一個車頭在後方推動。這樣大大提升了車身的攀爬力,可以輕松駛入坡道。等到要掉頭的時候,則把車開至岔路,原本拉的車頭在後面推,原本推的車頭在前面拉,就可以折返回來了,這樣就實現了轉向的目的。

“人”字行軌道

在當時,這項創新使得原本不相信中國能解決這一難題的各國為之歎服,不得不對中國智慧刮目相看。

傳統掉頭方式

到了二十世紀五十年代,新中國成立後,我國鐵路産業得到突發猛進的發展。當時的機車,普遍采用的是單向制動的發動方式,即隻有一個機頭牽引行駛。這樣的火車無法用人字形軌道實現掉頭。于是,設計師們專門為此設計出了“燈泡線”調頭軌道。

示意圖

所謂“燈泡線”就是在鐵路盡頭修建一段圓形軌道,火車沿着圓形軌道繞一圈就實現了掉頭的目的。由于車輪的特殊的設計,繞圈的過程中車輪會緊靠軌道内壁。在我國鄭家村,至今還有一段半徑為300米的“燈泡線”。這種掉頭方式不用轉換車頭車尾,但是弊端也非常明顯。首先“燈泡線”軌道弧度大,火車駛過時脫軌風險增加,必須要緩慢通過。

掉頭軌道

其次是燈泡線半徑大,軌道長,軌道長度必須是車身的5倍,非常浪費人力資源和工程材料,同時又占用了大量土地資源,這在人口衆多的中國是絕對不合适的。目前,巴黎的Vaires Torcy鐵路依舊使用的是“燈泡線”進行掉頭。

基于“燈泡線”的明顯劣勢,設計師們開發出了“三角線”掉頭方式。“三角線”,為三條鐵軌以三角形狀交彙,在三個交彙點分别設有轉轍器,可以用前進-後退-前進的方式實現列車掉頭。

三角線掉頭軌道

“三角線”占地面積相較于“燈泡線”小了很多,脫軌的風險也降低了很多。但它的弊端也非常明顯,當對号車經過三角線時,很容易造成車号逆反,使乘客找不到座位。此外,還很容易使車廂倒反而無法連接,造成設備使用上的困難以及維修方面的困難,因此大部分三角線已經廢棄不用。

三角線調頭軌道

與此同時,歐美國家普遍使用的掉頭方式叫“大轉盤”——先修建一個中間帶軌道的可旋轉的轉盤,待到火車經過時停在這裡時,再一百八十度旋轉,以此來實現掉頭。在美國的market st站就是靠大轉盤來實現掉頭。“大轉盤”的掉頭方式相對其它幾種掉頭方式來說更為精準和安全,但修建大轉盤同樣浪費大量土地。

大轉盤調頭軌道

而我國鐵路路線密集,所以不适合我國的鐵路狀況。而且這種掉頭方式還麻煩且費時,不符合高鐵便利的特性。

我國高鐵掉頭有絕招

基于以上種種,中國設計出了自己獨特的掉頭技術。2017年,中國完全擁有自主知識産權的複興号正式開始運行。它首尾完全一樣,擁有兩個動力車頭。當需要掉頭時,列車員隻需從一頭走到對面的車頭,這個過程隻需要幾分鐘,然後走進對面的駕駛室發動引擎即可。

雙車頭

和歐美部分地區的掉頭方式不同,這種最新設計,不需要任何額外的鐵路設施,最大限度地節約了土地資源,降低了運營成本。雙車頭設計還有一個好處,那就是多條列車可以連接在一起,這樣就能在客流量過大,單條列車無法滿足需求的時候,将多條列車連接在一起就會大大緩解交通運輸的壓力。

列車連接

有小夥伴可能會問,那我國高鐵掉頭之後,豈不是座位方向和行駛方向不同?這當然不是,如果高鐵列車座位方向和行駛方向不同的話,乘客的乘車體驗和安全将得不到保障,這是因為高鐵的速度過于快速,一般在300km/h左右。而之前火車采用的面對面做法是因為火車的速度并不是很快,對乘客影響不大。為此,我國在高鐵列車的座位下設計了小踏闆,這個踏闆是專門改變座位方向的,當高鐵列車反向行駛時,乘務員會踩踏這個踏闆進行座位轉向。

座椅旋轉

這種在我國常見的掉頭方式,在歐美部分地區因為技術問題而無法應用。我國的雙車頭設計在世界遙遙領先,成功打造更快更安全的中國高鐵名片。除此之外,複興号實現了整車無線網絡的全面覆蓋,以及穩定的充電接口,大大提升了乘客的乘車體驗感。

結語

我國鐵路産業從建國初期至今,僅經曆了短短幾十年,起步晚于歐美,卻走在世界前列,真正發揮了中國制造的力量,讓世界對我們刮目相看。我國的高鐵技術也不會止步于此,未來我國高鐵将會有更多領先技術。

高鐵列車

而中國作為世界最大高鐵運營網,高鐵已經基本覆蓋各大城市,在未來我國高鐵裡程将再次翻倍,将中小城市基本覆蓋。而我國不僅僅在陸地上建設高鐵,我國首條海底高鐵隧道也正在建設,當我國海底高鐵建成後将再次讓世界驚歎。

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