列車在飛速前行時輪子不會打滑嗎?是依靠什麼移動的?
是緊緊靠著剛鐵之間的靜摩擦移動嗎,那長時間摩擦不會打滑嗎?
當年畢業實習的時候做過這方面的內容,有些年數了,如果有錯誤歡迎指正。
說是靜摩擦是不對的,因為靜摩擦的概念是高中物理的內容
先說結論吧,是靠鋼輪和鐵軌之前的輕微滑動前進的。
火車在軌道上往前行走靠的是黏著和滑移,列車重量載入在鋼輪上,和鋼軌之間通過微小形變產生相互作用力,其實和制動盤的原理是類似的。
鋼輪和鐵軌的接觸縱面
鋼輪在載入後產生形變,鋼軌被加壓,鋼輪在前進的反方向也擠壓,擠壓部分前端是黏著區,也就是這個區域的鋼輪相對於軌道的速度為零,而後端部分叫做滑移區,這個區域的鋼輪相對於軌道有輕微的速度
此圖是鋼輪和鋼軌的接觸面形狀,灰色為滑移區,白色為黏著區
當牽引力不斷增大的時候,滑移區會逐漸擴大,當黏著區完全消失,車輪就會產生打滑
下圖是黏著係數和速度以及軌道表面情況的關係,縱軸是黏著係數,橫軸是速度,速度越快,黏著係數越小,輪軌之間能夠承受的牽引力越小,超過這個牽引力就鋼輪就會打滑。
當牽引力不斷增大的時候,滑移區會逐漸擴大,當黏著區完全消失,車輪就會產生打滑
下圖是滑移率(輪軌相對速度和前進速度的比值)和黏著係數的關係,可以看到差不多在1%滑移率的地方有一個尖峰,此後黏著迅速降低。通常這個1%的位置的黏著是最高,但是不好利用。下圖我們還可以看到在15%-20%的位置有第二個比較平緩高峰,一般會想辦法盡量利用這個區域的黏著。
事實上如果沒有牽引力控制設備的干預,而是直接保持牽引力的話,黏著曲線是沿著虛線變化的,意思就是當檢測到第一個高峰後,牽引系統減少牽引力的輸出,然後再慢慢加大,就可以沿著實線找到最大牽引力。
所以列車是依靠滑移產生的黏著前進的。
參考(法語) https://documents.epfl.ch/users/a/al/allenbac/www/documents/Adherence.pdf樓主問的意思是不是列車在啟動和減速時車輪與軌道運動存在加速度時候車輪如何保持與鋼軌之間的摩擦力?真正高速行駛時,列車受到慣性,加速度很小,不太容易出現打滑
簡單的說,列車依靠牽引軸的軸重(壓力)和牽引輪數量(接觸面的面積)來保持車輪與軌道的摩擦力(摩擦係數一定前提下,增加壓力和接觸面面積可以增加摩擦力),當今輪式加鋼軌的列車,分為動力集中和動力分散兩種方式,
動力集中就是車頭拉車廂的傳統火車,如果要保持牽引輪軸重,就是加大牽引車頭重量,增加車頭驅動輪數量(通常車頭的車輪大部分都是驅動輪),一輛拉不動(一般拉不動就會打滑)就兩輛重聯,遇到上坡路段就前拉後推,如果還不行,就用砂箱往軌道踏面(鋼軌和鋼輪接觸面)上撒砂子。
比較極端的情況,牽引車頭控制出現問題,瞬間加速度很大,牽引輪在軌道上打滑能把鋼軌接觸面刨出小坑來
動力分散是較先進的列車動力方式,把牽引車輪分散到一列車的各車廂上來,把這樣軸重分散了,牽引輪數量也很多,能耗和穩定都很好,牽引輪總 數量多。效果就好像冰面上開汽車,四驅車的各項穩定性遠遠大於前驅車或後驅車,
沒有很高的理論,簡單的說說
會,所以大多數現代機車都有輪滑保護。
https://en.wikipedia.org/wiki/Wheel_slide_protection
https://en.wikipedia.org/wiki/Slippery_rail
非專業,也可以回答。列車的輪子分為主動輪,和從動輪兩種。
一段路上,勻速行駛。
我們以鐵軌的長度為L
主動輪轉動的周長為A
從動輪轉動的周長為C
可以簡單的得知A大於等於L
C小於等於L
這麼說,只有在完美的情況下A等於L等於C,這時沒有滑動。
但是完美情況幾乎不存在。
所以實際情況是A大於L大於C,所以車輪幾乎無時無刻不在打滑。
因為滑動是有害的,所以設計時需要盡量減少滑動。
所以要考慮實際情況,例如一列火車只需要一對驅動輪也能跑。但是你說要百公里加速5秒,於是施加更大的功率,結果主動輪達到了速度。但是火車卻沒動。因為輪子在打滑。
現在明白了火車加速為什麼很慢了吧?!不是火車功率不足,而是功率大了輪胎會空轉。要想火車的加速最好,只有在保證輪胎打滑很小的情況下(例如2%)然後慢慢施加更大的功率。
其實從動輪的滑動也受加速度的影響,從動輪不想轉動,是摩擦力飛要它轉動,如果加速度很大,就會發生滑動。例如,靜止的火車,施加巨大的推力,例如使用火箭,百公里加速只有1秒,這時你會看到什麼情況,鐵軌上一片火花,沒有任何一個輪子發生轉動(或者轉動很少)
高鐵的極限在於單個車輪的摩擦力。
所以說高鐵為了達到很好的加速度,幾乎每一個輪子都是主動輪。(目前高鐵的速度很好實現,一半的輪子是驅動輪就可以了,當然,全部是驅動輪肯定更好)
因為摩擦力存在極限,特別是速度越高,輪子與鐵軌的摩擦力越低。
可以這麼說,高鐵的極限時速無法突破1000公里。
在高速行駛時,空氣阻力與摩擦是最大的障礙。所以真空管道,磁懸浮,是高速的一個解決辦法。
高速度帶來高浪費。
不是靜摩擦,是「介於滾動和滑動之間的蠕滑」。。。
有時候會的 跟汽車同理啊??輪子上有wsp防滑感測器,所以一般情況下不會.猛加速或急剎車就有可能了,火車的鋼鐵輪子不必汽車的橡膠胎,如果打滑就有可能擦傷踏面,輪子就不是純圓形的,想像一下一個橢圓形的輪子高速滾動是什麼樣的,這是很危險滴,入檢修庫就要用鏇輪機(可理解為專用車床)車成圓形才能繼續上路。
會打滑。說一個真事,父親的同事原本剛考取機車駕駛證。初次上路,正司機想讓他起步。結果,他忘記放車廂的制動,機頭開始加速,硬是把鋼軌磨出了幾個坑。自然是被考核A類,正司機也一起被考核。如果像題主說的,發生打滑一般都是出問題了,司機實際操作中,要避免打滑的發生。
列車的運行粘著力是有技術標準的,一半不會滑的
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