火車現(xiàn)在已經(jīng)成為了人們出家常用的一種交通工具了，它不僅方便快捷，而且相對于其他交通方式的話其實(shí)還要便宜一些。通常來說，我們都聽說過墜機(jī)事件以汽車和汽車之間碰撞的交通事故，但是卻很少聽說火車脫軌遇難，當(dāng)然并不是說沒有這種情況發(fā)生，只是頻率很少。
其實(shí)這背后主要得益于火車不脫軌所導(dǎo)致的，只要火車正常在鐵軌上運(yùn)行，一般并不會發(fā)生重大的安全事故。
駛向遠(yuǎn)方
火車的演進(jìn)的歷程
火車的演進(jìn)史是非常短暫的，但是卻誕生了許多種類的火車，而且性能幾乎是一代比一代強(qiáng)。最早的火車是誕生于蒸汽時代，在瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)后，歐洲社會就逐漸走向了強(qiáng)盛。
蒸汽機(jī)的運(yùn)用首先是在礦井內(nèi)部的排水泵和煤斗吊車的領(lǐng)域上，不僅如此，當(dāng)時有一些物理學(xué)家還在考慮這種蒸汽機(jī)是否能夠用在交通運(yùn)行上的問題上，使之成為一種能夠動態(tài)行駛的機(jī)械。
蒸汽機(jī)的發(fā)明幾乎改變了一個時代
由于當(dāng)時的各項條件有限，所以想要制作出這樣的機(jī)械出來就要面臨很多的問題，比如車輪在車道上不打滑、氣缸的排氣以及鍋爐通風(fēng)等，都是需要急待解決的。于是一位來自英國的物理學(xué)家理查德特里維西克在1804年就開始嘗試火車的研發(fā)。
他制造出了一輛有著單一氣缸和一個大飛輪的蒸汽機(jī)車，這輛機(jī)車能夠同時牽引5節(jié)車廂，并且還可以以每小時8公里的速度行駛。因為當(dāng)時的燃燒材料大多是煤炭和木柴等，所以在釋放能量時通常都會產(chǎn)生火焰，所以人們都叫其為“火車”。
蒸氣火車
遺憾的是這輛火車在設(shè)計之初并沒有駕駛位，而駕駛員就只能在車子的一旁，邊走邊檢查。在1808年，理查德意識到上一輛火車的局限性，于是就在其基礎(chǔ)上制造出了一輛“看誰能捉住我”號機(jī)車，當(dāng)時理查德沒有考慮到軌道的承重能力，所以機(jī)身的重量就過大了，最后使得火車在行駛過程中遭遇脫軌，最后停止使用。
盡管說世界上第一輛火車夭折了，但是卻為后來真正意義上的火車開拓了實(shí)驗性的第一步。
各種火車相繼出現(xiàn)
在1825年，史蒂芬森和另外的一些物理學(xué)家通過仔細(xì)研究，發(fā)明出了“旅行者”號蒸汽機(jī)車，在軌道實(shí)驗中表現(xiàn)出的性能是非常好的，于是便直接投入到了交通運(yùn)輸上，讓人類進(jìn)入了真正意義上的“火車時代”。
而我國曾經(jīng)也自主研發(fā)過火車，在1881年清政府同意了唐胥鐵路的修建工程，于是當(dāng)時的唐山開平礦務(wù)局的工人們利用英國工程師金達(dá)的幾張圖紙，使用礦場遺留下來的起重鍋爐和豎井架的槽鐵等材料組合成了中國第一輛火車—“中國火箭”號。
“中國火箭”號
到了內(nèi)燃機(jī)時代，火車的運(yùn)動效率就大大增強(qiáng)了，在20世紀(jì)初期，歐洲各國開始把內(nèi)燃機(jī)投入到火車的研制當(dāng)中。蘇聯(lián)率先完成了第一臺電力傳動式內(nèi)燃機(jī)，并投入使用。德國也緊隨其后，同年，德國使用柴油機(jī)和空壓縮機(jī)相互配接，通過讓柴油機(jī)排擠的余熱來加熱壓縮機(jī)里的空氣從而直接替換掉原來的蒸汽系統(tǒng)，使得其成為一種空氣傳動內(nèi)燃機(jī)。
我國第一輛內(nèi)燃機(jī)火車是在20世紀(jì)中葉研發(fā)成功的，被叫做“巨龍”號火車，是在北京長辛店機(jī)車車輛廠誕生，它以60多噸重的體量和600多馬力的牽引功率使得其最高速度為85公里每小時。
“巨龍?zhí)枴被疖?/span>
而進(jìn)入了電氣時代，火車又有了新的進(jìn)步，電動機(jī)車要比蒸汽火車的碼率高出一倍，而且投入的成本和污染力度等也比蒸汽火車小。很多人以為電氣火車要晚于蒸汽火車，其實(shí)不然，電氣火車并不比蒸汽火車的研發(fā)歷史短暫。
在1890年的時候，英國倫敦就曾使用過一輛電動機(jī)車，并且還在一段5.6公里長的地下鐵道上嘗試牽引車輛。這便是世界上第一輛電動火車。而關(guān)于高速火車時代則是在上個世紀(jì)六十年代了。
1964年，東京奧運(yùn)會的前夕，連接?xùn)|京和新大阪的東海道新干線正式開始運(yùn)營，電動火車以每小時210公里的速度飛速前進(jìn)，于是人類開始邁入了有鐵路的時代。
東海道新干線
火車為什么不會脫軌呢？
在我們弄清楚火車不脫軌的原因前，必須先知道為什么火車要走軌道?；疖嚥荒軌蛳衿囈粯幽軌蛟隈R路上行駛，只能夠在特定的軌道上運(yùn)行，而且火車軌道很不一樣，中間還會鋪上很多細(xì)小的石子。
軌道的作用
火車平時會拉一些乘客和比較重的貨物等，再加上火車的車身和車輪是用鋼鐵做成的，導(dǎo)致每一節(jié)車廂都是很重的。如果說火車直接在公路上跑，那么就勢必會導(dǎo)致公路被壓爛的情況發(fā)生。
而用一些軌道就能夠很好的避免這個問題，這樣就可以使得地面承受的壓力減少很多。還有一個原因就是鋪上鐵軌能夠減少火車和地面的摩擦力，因為火車的快速行駛，能夠在光滑的軌道上形成比較弱摩擦力，從而有利于提高車速。
繞出優(yōu)美的弧線
還有一個重要原因就是因為軌道的傾斜面和輪緣斜面十分順滑，安裝火車軌道可以使得火車順利轉(zhuǎn)彎。除此之外，軌道還有一個很重要的作用就是可以減少占地的面積，如果說火車在馬路上開，那么其他的汽車根本無法從它的后面行駛。
而且火車的車輪是實(shí)心鐵，想要飛快的行駛就必須找到一種擁有很強(qiáng)硬度以及高韌性的材料來承受住壓力，而如果火車在普通的柏油路面行駛就很容易導(dǎo)致路面損壞。
軌道的建造也很有講究，鐵路的截面一般都是一種梯形，上鋪有鐵軌，而下面則是一些枕木，枕木下面才是碎石，如果你仔細(xì)觀察就會發(fā)現(xiàn)其實(shí)碎石下面還另有玄機(jī)。
縱橫交錯的鐵軌
把碎石弄開就會發(fā)現(xiàn)里面是一種硬性的地面，這種路面有的地方是采用黑土，而有的是混凝土，但是都是通過壓路機(jī)碾壓過很多次的，以此避免火車因為壓力因素導(dǎo)致深陷地面無法行駛，甚至是脫軌側(cè)翻。
火車的每個車輪都有輪緣，輪子內(nèi)側(cè)會突出的一部分。這個輪緣主要作用就是防止火車脫軌，保證火車安全行駛，若是火車發(fā)生了事故，很有可能就是輪緣的磨損太大超出了標(biāo)準(zhǔn)范圍。
現(xiàn)代的火車是如何動起來的
最早的火車是使用一種牽引車頭來帶動行駛的，利用煤炭來提供蒸汽動力，從而讓火車能夠行駛起來，產(chǎn)生一種牽引。
而現(xiàn)在的火車大部分是依靠電力來帶動了，這種電動火車需要在火車運(yùn)行鐵軌的上方安裝一種電線，來為火車提供電力使其行駛，讓火車的車頭帶動整節(jié)的車廂。
很多人會好奇火車的駕駛室是什么樣子的，其實(shí)在火車的駕駛室內(nèi)，根本沒有方向盤，所以它不能夠像汽車一樣能夠自由行駛，而且線路和方向也不需要司機(jī)來控制，軌道控制系統(tǒng)就能很好的解決運(yùn)行問題。
火車駕駛室原來是這樣的
而火車司機(jī)在行駛過程中唯一需要做的就注意前方情況，控制好火車車速，在規(guī)定的地方停車就行了，而駕駛室里的速度控制器也叫作司機(jī)控制器，位于操作臺的地方。
這種列車的制動系統(tǒng)僅僅需要兩個閘門來控制，第一個是單閥，用以單機(jī)動車的制動，而另外一種就自閥，它就更為關(guān)鍵了，可以全車制動。而這兩種閥門都是處于駕駛艙中的司機(jī)控制臺上。
當(dāng)火車司機(jī)進(jìn)行開車后，就能夠一邊讓右手來控制車速，左手則用于列車制動，而以內(nèi)燃機(jī)為動力核心的火車控制手柄一般是控制柴油機(jī)的轉(zhuǎn)動速度，并且使用的時候還需要各種聯(lián)合設(shè)備配合來完成。
使用通訊設(shè)備的火車司機(jī)
中國磁懸浮列車的建造
現(xiàn)在以老式鐵軌為主的鐵皮火車已經(jīng)逐漸被淘汰了，取而代之的是比較先進(jìn)的磁懸浮列車，而在磁懸浮列車上最為關(guān)鍵的設(shè)備就是超導(dǎo)線圈，它能夠產(chǎn)生一種浮力使得列車上浮，形成推進(jìn)力，而在磁懸浮列車上幾乎都會安裝一臺液氮的壓縮制冷器。使得超導(dǎo)磁懸浮設(shè)備能夠在零下196攝氏度的氣溫下形成一種懸浮狀態(tài)。
簡單地說這就是一種相互排斥的原理，在行駛的過程中，列車的主體和軌道間始終會有10毫米的間隙，這樣才能夠讓磁懸浮列車沒有和軌道間的摩擦力，使得行駛速度大大增強(qiáng)。
列車與軌道留出間隙
最早就是德國運(yùn)用常導(dǎo)型的磁懸浮技術(shù)，而這種技術(shù)就是利用抱軌行駛，使得列車的車身下部能夠有一種類似雙臂的器械來將軌道抱住，這樣就能避免磁懸浮列車脫軌的情況發(fā)生。
而我國的磁懸浮列車其實(shí)也是采用的這種方法，不僅安全性增強(qiáng)很多，而且速度也能夠有保障，就拿上海目前行駛的磁懸浮列車為例，它從市區(qū)中心到機(jī)場，行駛的速度幾乎達(dá)到了每小時430公里左右。
而磁懸浮列車沒有動力機(jī)，那么它是怎么運(yùn)行的呢？其實(shí)就是和磁鐵間的相斥相吸一樣的道理。在接通電能后，列車中的磁鐵就會成為一塊帶有正負(fù)極的電磁鐵。而軌道上的磁鐵便會和列車上的磁鐵相互排斥從而推動列車的持續(xù)前進(jìn)。
磁懸浮列車結(jié)構(gòu)圖
我國的高鐵建設(shè)已經(jīng)將總里程數(shù)達(dá)到了2萬多公里，成為世界上最為先進(jìn)的高鐵技術(shù)掌握國家，更是被外國人稱為中國人新四大發(fā)明之一。而國家現(xiàn)在依舊要大力發(fā)展磁懸浮列車，就是因為它的安全性能和運(yùn)行速度以及性能上都是非常高的。
當(dāng)然它也有一些問題目前還沒有被克服，比如在運(yùn)行中它會產(chǎn)生一些具有輻射傷害的聲音等。
總結(jié)
人類僅僅用了數(shù)百年的時間就將交通工具革新到了一個新的時代，而且在未來一定還會推行出更多的行駛工具。盡管說軌道火車用現(xiàn)在的眼光來看待的話，可能會顯得比較老了，但是人類依舊會記得它曾在交通歷史上留下的精彩篇章。
風(fēng)風(fēng)火火的磁懸浮列車
而對于磁懸浮列車的研發(fā)探索，科學(xué)家們從來沒有停止過步伐。小編相信，在未來的某一天，科學(xué)家們一定會突破現(xiàn)在的研發(fā)問題，從而將磁懸浮列車徹底在全國推廣，這樣就能極大方便人民的生活生產(chǎn)了。
