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高铁如何掉头呢?欧美部分地区至今采用传统方式,中国有绝招

现如今,高铁成了人们日常生活必不可少的出行方式之一,它高速便捷、价格亲民,深受大众喜爱。中国的高铁产业发展也已非常成熟,至2020年底,铁路总长约3.79万公里,位列世界第一。

高速列车

中国的列车复兴号,车身长439.8米,可乘载一千余人,运行速度达每小时350公里,位居世界前列。那么,如此之长的高铁列车,是如何实现转向掉头的呢?

我国最早的火车掉头方式

众所周知,普通火车是高铁列车的前身,普通火车也面临着掉头的问题。其实,在不同阶段,伴随着列车技术不断更新,掉头方法也不尽相同。我国最早的掉头方式产生于二十世纪初,也就是1905年至1909年期间,由中国“铁路之父”詹天佑领导修建的中国第一条铁路“京张铁路”。

京张铁路

“京张铁路”于山岭之间穿过,轨道坡度大,不易爬坡掉头。为了解决这个难题,詹天佑设计了“人”字行轨道,并把火车设计为双向动力火车。爬坡时,一个车头在前方牵引,另一个车头在后方推动。这样大大提升了车身的攀爬力,可以轻松驶入坡道。等到要掉头的时候,则把车开至岔路,原本拉的车头在后面推,原本推的车头在前面拉,就可以折返回来了,这样就实现了转向的目的。

“人”字行轨道

在当时,这项创新使得原本不相信中国能解决这一难题的各国为之叹服,不得不对中国智慧刮目相看。

传统掉头方式

到了二十世纪五十年代,新中国成立后,我国铁路产业得到突发猛进的发展。当时的机车,普遍采用的是单向制动的发动方式,即只有一个机头牵引行驶。这样的火车无法用人字形轨道实现掉头。于是,设计师们专门为此设计出了“灯泡线”调头轨道。

示意图

所谓“灯泡线”就是在铁路尽头修建一段圆形轨道,火车沿着圆形轨道绕一圈就实现了掉头的目的。由于车轮的特殊的设计,绕圈的过程中车轮会紧靠轨道内壁。在我国郑家村,至今还有一段半径为300米的“灯泡线”。这种掉头方式不用转换车头车尾,但是弊端也非常明显。首先“灯泡线”轨道弧度大,火车驶过时脱轨风险增加,必须要缓慢通过。

掉头轨道

其次是灯泡线半径大,轨道长,轨道长度必须是车身的5倍,非常浪费人力资源和工程材料,同时又占用了大量土地资源,这在人口众多的中国是绝对不合适的。目前,巴黎的Vaires Torcy铁路依旧使用的是“灯泡线”进行掉头。

基于“灯泡线”的明显劣势,设计师们开发出了“三角线”掉头方式。“三角线”,为三条铁轨以三角形状交汇,在三个交汇点分别设有转辙器,可以用前进-后退-前进的方式实现列车掉头。

三角线掉头轨道

“三角线”占地面积相较于“灯泡线”小了很多,脱轨的风险也降低了很多。但它的弊端也非常明显,当对号车经过三角线时,很容易造成车号逆反,使乘客找不到座位。此外,还很容易使车厢倒反而无法连接,造成设备使用上的困难以及维修方面的困难,因此大部分三角线已经废弃不用。

三角线调头轨道

与此同时,欧美国家普遍使用的掉头方式叫“大转盘”——先修建一个中间带轨道的可旋转的转盘,待到火车经过时停在这里时,再一百八十度旋转,以此来实现掉头。在美国的market st站就是靠大转盘来实现掉头。“大转盘”的掉头方式相对其它几种掉头方式来说更为精准和安全,但修建大转盘同样浪费大量土地。

大转盘调头轨道

而我国铁路路线密集,所以不适合我国的铁路状况。而且这种掉头方式还麻烦且费时,不符合高铁便利的特性。

我国高铁掉头有绝招

基于以上种种,中国设计出了自己独特的掉头技术。2017年,中国完全拥有自主知识产权的复兴号正式开始运行。它首尾完全一样,拥有两个动力车头。当需要掉头时,列车员只需从一头走到对面的车头,这个过程只需要几分钟,然后走进对面的驾驶室发动引擎即可。

双车头

和欧美部分地区的掉头方式不同,这种最新设计,不需要任何额外的铁路设施,最大限度地节约了土地资源,降低了运营成本。双车头设计还有一个好处,那就是多条列车可以连接在一起,这样就能在客流量过大,单条列车无法满足需求的时候,将多条列车连接在一起就会大大缓解交通运输的压力。

列车连接

有小伙伴可能会问,那我国高铁掉头之后,岂不是座位方向和行驶方向不同?这当然不是,如果高铁列车座位方向和行驶方向不同的话,乘客的乘车体验和安全将得不到保障,这是因为高铁的速度过于快速,一般在300km/h左右。而之前火车采用的面对面做法是因为火车的速度并不是很快,对乘客影响不大。为此,我国在高铁列车的座位下设计了小踏板,这个踏板是专门改变座位方向的,当高铁列车反向行驶时,乘务员会踩踏这个踏板进行座位转向。

座椅旋转

这种在我国常见的掉头方式,在欧美部分地区因为技术问题而无法应用。我国的双车头设计在世界遥遥领先,成功打造更快更安全的中国高铁名片。除此之外,复兴号实现了整车无线网络的全面覆盖,以及稳定的充电接口,大大提升了乘客的乘车体验感。

结语

我国铁路产业从建国初期至今,仅经历了短短几十年,起步晚于欧美,却走在世界前列,真正发挥了中国制造的力量,让世界对我们刮目相看。我国的高铁技术也不会止步于此,未来我国高铁将会有更多领先技术。

高铁列车

而中国作为世界最大高铁运营网,高铁已经基本覆盖各大城市,在未来我国高铁里程将再次翻倍,将中小城市基本覆盖。而我国不仅仅在陆地上建设高铁,我国首条海底高铁隧道也正在建设,当我国海底高铁建成后将再次让世界惊叹。

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