首先,车头比车箱要重很多。车头一般150吨左右,每节车箱约60-80吨左右。
很多人以为火车的起动过程是这样的:车头轮子一转,所有车箱跟着一起被拉着动。
完全不是的。
个人小时候家附近就有一个火车站,经常观察火车的起动过程。
司机很聪明。这个起动过程是这样的:
1、车头先脱离车箱,向前慢跑个约30米(有经验的司机可能会根据后面的车箱数估计出向前奔多少米)。
2、车头倒车回来撞向车箱,使各连接器松开,并留出一小段缝隙。小时候经常听到“咣咣”的撞击声。
3、然后车头再向前运动,拉动第一节车箱向前运动。
接着车头、第一节车箱一起拉动第二节车厢向前运动。
4、然后以此类推,牵引力逐渐前后传递。最后整个列车都以同样的速度向前走。
每节车箱之间的连接铰链十分粗大,大概有一个2-3厘米左右的空隙。
所以火车头其实每次都是在拉动 “一节” 车箱。
而火车头的重量远大于每一节车箱。火车头能够提供的牵引力也远大于每一节车箱的静摩擦力。
高铁不一样。高铁的动车是均匀分散在每一节车厢的。
高铁相当于每节车厢配备一个发动机(实际观察可能两节车厢对应一个动力组)。
补一张视频截图:论野蛮操作对钢轨有何坏处
图源:https://b23.tv/BV1hE411F7UG
这个是印度司机干出来的活儿,启动不能还加载动力放任车轮空转,在钢轨上狠狠地刨了12个坑,唯一运气好的是车轮没有热熔焊死在钢轨上。(涉事机车:鬼知道我经历了什么)
靠轴重,以及精巧的动力控制实现启动,动起来了就好办,再用精巧的动力控制加速到合适的速度,此时车辆本身也是有巨大的惯性,不会立即就停止不动。
轴重即车重分散到每根轴的重量,一般就是车重/轴数。平均来看,机车部分轴重最大,有23到25吨,依照整备情况略有不同。其他车厢的轴重一般不会超过这个重量,主要是为下面的铁路考虑。
目前的铁路机车一般是单节6轴或者双节8轴,山区铁路因为坡道较大较多可能会使用多节机车,使得整体的动力及牵引力储备能够对抗坡道产生的额外阻力。关于坡道阻力,请自行回忆高中物理经典题型:斜坡上的小车/球/滑块,以及受力分析。
我国平原铁路一般由一台138吨左右的6轴机车牵引满载总重5000至6000吨的货车,山区铁路则可能是多台6轴机车,或者重量为184吨的双节8轴电力机车牵引满载总重4000吨左右的货车。至于客车则更轻,18节编组的客车一般在1000吨至1100吨左右。
精巧的动力控制是指机车设计研发时就考虑启动时如何控制,所以有了启动及雨天撒砂增大轨道面摩擦力这种常用手段。不过落实到司机那里,则有不少操纵技巧。常规启动操纵就是动力手柄稍微往上抬一点,以当前状况(天气情况、轨道污损情况)决定是否需要撒沙,莽一下把车辆顶动。在我国标准为自动钩的前提下,有一种启动方法是这样,机车启动前往后顶一下,把所有车钩顶紧,再往前拉。由于自动车钩本身就有缝隙,从顶紧到拉紧的间隙一般是一个手指头那么大,所以启动时变成逐节加载列车阻力,而不是加载全部列车阻力。当然,某种情况下光是卸载制动就能实现类似的效果,所以直接启动,挨个拉动车厢,只要能动起来就是好事。当然为了防止列车启动时冲动,司机可以卸载制动至制动力快要消失时即加载动力,车辆启动就很平稳了。这个就有点像手动挡汽车的坡道启动,手刹拉紧后立即松开,马上松离合踩油门,慢慢地就走起来了。
再稍微补充下,目前车辆轴承基本都是滚动轴承,轴承里面有润滑油,但是因为密封得好基本不用补油,油漏完了就换新的。未启动时润滑油没有完全覆盖轴承接触面,以及温度较低导致润滑油粘度上升等原因,故而此时的启动阻力较大。等到车辆启动,润滑油随着轴承运动逐渐覆盖到接触面,这时的车辆阻力就会相对降低,机车就不需要启动时那么大的牵引力对抗运行阻力。