仔細看,在高速運行的火車軸上,除了兩個貼近鐵軌運行的輪子之外,中間還有兩個不接觸軌道的輪子。
這兩個輪子是干嘛用的呢?這就要從火車的剎車系統說起了。想必你一定疑惑過,行駛中的火車到站時是怎樣減速停車的?一般火車的制動系統分為三種,分別是盤式制動、閘瓦制動和電磁履帶制動。這三個制動器,則分別運用在列車的車軸、車輪和鐵軌上。而那兩個看似無用的車輪,就是盤式制動的主要部件。
那么它究竟是如何幫助火車減速剎車的呢?其實這種制動方式和汽車類似,都是在車軸上安裝制動剎車片,利用兩個閘片緊壓制動盤的側面,再通過摩擦力將動能轉化為熱能,以此來使列車減速。這種制動方法的優點就是平穩,不會產生什么噪音,且制動面積大,所以常用于時速120公里的高速列車。
而閘瓦制動的方式則和老式自行車相似,它的原理就是當列車發出制動信號時,利用車輪上的制動片緊緊的壓制住車輪表面。同樣,通過摩擦力制止車輪運行,而此時摩擦力產生的熱量溫度高達400-500度。因此,閘瓦制動對車輪的磨損也是不可忽視的,既影響了車輪使用壽命,還容易造成安全隱患。
同樣有此隱患的還有電磁履帶制動,這種制動方法可能你很少會見到。它就像是一排牙齒掛在車底,當火車制動時向下貼緊鐵軌,在摩擦力的作用下讓車子停下來。而這種方式雖然不廢車輪,但是廢鐵軌,在減速的過程中鐵軌甚至被磨出了火星。所以對比下來,還是盤式制動更受青睞。
說完了火車制動,那時速350公里的高鐵,又是如何緊急制動的呢?高鐵因為速度更快所以剎車距離更長,制動起來就會更加復雜一些。一般采用的制動形式有空氣制動和電制動,空氣制動和火車的盤式制動相似,我國高鐵的每個車軸上,都配有2-4個剎車制動盤。當需要制動時,就會讓卡鉗抱住制動盤達到減速目的。
而當電制動時,列車會變成發電機,將動能轉化為電能回輸到接觸網。當切斷電源后會,產生一個與電機轉向相反的電磁力矩,從而促使電機迅速停轉。當然,除了自身攜帶的制動系統外,輔助的剎車也是必不可少的。
比如,所有的高鐵在運行時,都會連接到總調度室,總調度室的主電腦每隔幾秒,就會通過衛星連播一次安全信號,當有緊急情況發生時,衛星同步的列車會自動下達剎車系統。除此之外,高鐵頂部還有電腦控制的減速板,它們平時是貼在車頂的。而當需要緊急制動時就會立刻豎起來,增加列車的風阻,起到減速效果。
另外,鐵路上還專門設有清障車,以確保鐵軌上沒有雜物影響列車行駛,從各個方面保障高鐵的安全運行。