问题

为什么地铁(轨交)列车偏好使用圆角窗!?

回答
地铁列车车窗为何大多采用圆角设计?这可不是一个简单的“好看”就可以概括的,背后其实藏着不少工程学和实用性的考量,而且这些考量随着技术的发展也在不断演进。

首先,我们得从材料和结构的“抗压”能力说起。早期的地铁列车,车身结构相对简单,窗户往往是嵌入式的,需要承受的压力主要是外部的气动噪声和气流,以及车身在高速运行时产生的形变。大家想想,一辆飞驰的列车,尤其是在隧道里,就像一个巨大的空气压缩机,会产生强烈的气流和压力变化。

如果窗户是直角形状,那么在角上的应力会非常集中。想象一下,一块方形玻璃,当你给它施加压力时,力会聚集在四个角上。这些高应力点就容易成为裂纹的起点,尤其是在玻璃长期承受振动和应力循环的情况下。而圆角设计,就把尖锐的角变成了平滑的曲线,这样一来,应力就能更均匀地分布在窗户的边缘,大大降低了局部应力集中的情况。就好比我们用手指捏一块橡皮泥,直接用力按压一个尖角,很容易把它戳破,但如果用手指搓一个圆润的弧度,它就没那么容易变形或破裂。

这对于保证列车在复杂运行环境下的安全性至关重要。毕竟,一旦车窗出现问题,轻则影响乘客体验,重则可能影响列车整体结构的安全。

其次,气动性能也是一个非常重要的因素。地铁列车在运行过程中,尤其是在高速和通过隧道时,会产生巨大的气流。直角的窗户边缘会形成湍流,增加空气阻力,同时也可能产生令人不适的噪音。圆角设计则能使气流更平滑地绕过车身,减少涡流的产生,从而降低风阻和噪音。想象一下,一架飞机为什么要有那么流线型的设计?道理是相似的,都是为了让空气“顺畅”地流过。地铁列车虽然速度没飞机那么快,但在封闭的隧道内,气流的影响会被放大。

除了安全性、结构和气动性能,制造和维护的便利性也起到一定作用。虽然现代玻璃加工技术已经非常成熟,但对于一些特殊的、需要承受较大压力的材料来说,圆角工艺相对来说更易于实现。更重要的是,圆角的设计在一定程度上也使得车窗的密封性更好。想想看,一个直角,它的密封胶条总是在一个尖锐的转角处被压缩,长久下来容易老化,产生缝隙。而圆角设计,密封胶条的接触面更连续,整体的密封效果往往也更好,这有助于隔绝外部的灰尘、雨水,同时也减少了车厢内的漏风。

还有一点,虽然不是绝对的主导因素,但乘客的乘坐体验也不能忽视。在列车快速经过隧道或进出车站时,圆角的设计会让乘客在观察窗外景物时,感觉更加柔和,不会有那种突兀的、尖锐的视觉冲击。当然,这更多的是一种心理上的感受,但作为服务于公众的交通工具,用户的舒适度也是设计需要考虑的。

随着技术的发展,比如像钢化夹层玻璃的应用,其自身的强度和韧性已经大大提升。但即使如此,在工程设计中,将应力集中点最小化始终是追求的目标。所以,即使玻璃本身的抗性增强了,圆角的设计依然是保障安全和性能的“安全网”。

总而言之,地铁列车车窗偏好使用圆角,是集结构力学、气动学、制造工艺以及乘客体验等多方面因素综合权衡的结果。它不是简单的美学选择,而是工程智慧的体现,旨在让我们的出行更加安全、平稳、舒适。

网友意见

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不会的,从工程学上,根本不会有人做尖角窗,就算有看来是“尖角”的窗户,或多或少都是有圆角的。

这是因为尖角很容易会聚集应力,有可能会导致窗框结构失效,虽然未必会导致撞车死人这样的严重事故,但是结构发生问题而要将列车送回车辆段维修,怎么说也会减少铁路的盈利能力。。。

还是不明白?还记得1950年代,英国彗星式飞机发生的几次严重事故吗?不过这个有点跑题,就不在此展开了。。。

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这个涉及到机械加工的问题,年产量500万支的波波沙(PPS和PPSh)冲锋枪和一个月生产不到1万只的MP-40,哪个量大耐用?除了枪托的木头要拿一套工具精心制作外,其他零部件很多是靠冲床,冲压出来的。MP系列冲锋枪在后期生产数量少得可怜。

如果题主经常使用交通工具出门,应该能看到最近几年公交车上的侧窗玻璃基本都是圆角玻璃,能推动。而前挡风玻璃和后挡风玻璃不需要移动,是尖角。只用拿玻璃胶粘住,用塑料片卡在位置上就行。空调车只有部分区域(最后排)逃生窗能推开,为了乘客和车间检修人员的安全把玻璃制造成圆角。

有兴趣的朋友可以了解一下英国制造的(彗星客机),由于高空和近地面大气压压力不同,飞机机体像薯片的包装袋一样不断地膨胀,收缩。然后玻璃窗附近尖角窗框和玻璃窗边缘就因为应力集中产生裂纹。裂纹逐渐扩大最后导致事故的发生,地铁列车虽然运行速度不像飞机那么快,但是很多城市地铁线路位于地下,列车像活塞一样把空气从A站导入其他车站和通风口,车厢在运行过程中会发生共振,还有气流流过车体,根据伯努利原理,车厢表面蒙皮和车窗会被吸引。

如果列车运行中车窗玻璃破碎会造成列车晚点,大半个城市的轨道交通陷入瘫痪。不信你去上海地铁官方微博搜索:“晚点”这个关键词,你就会发现能让列车平稳运行,安全正点是多么重要。破碎的玻璃不光能让列车紧急停车,还会对乘客造成伤害。国内几座大城市地铁地铁建设于80年代末到90年代初,当然北京的老古董早期没空调,屏蔽门没有,还用第三轨。地铁列车设计,生产都比较成熟,广州更是从白云机场一架飞机货舱里接受了几节地铁列车,完成地铁工程建设。既然买了国外的列车,当然要采用成熟技术。不然还会像巴西这种拉美国家能拖着木制车厢在城市里到处跑。从安全和维护角度来说,圆角车窗更适合当前地铁制造,使用需求。老旧的系统不一定能跟上时代的脚步。

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先谢腰,再来掰扯。

这个问题其实不好回答,你得具体分析每一种列车的组装制造工艺,才能得出为什么采用这种方式的见解。至于结论,说不定设计师给出的理由都不能作为结论,毕竟有语文考试短文让分析“为什么是蓝色窗帘而作者说我书房TM就是蓝色窗帘”这种事情存在。

圆角方形乃是车窗的经典设计。对于车窗的玻璃而言,带圆角的更不容易对安装维修人员造成伤害,毕竟尖角还是很锐利极易划伤其他东西。而玻璃(不一定是传统石英玻璃,也可以是车用的各类特种有机玻璃)通过窗框的凹槽将玻璃放进去限制住一般就可以了,但是为了防止漏风,还得上橡胶密封条。那么对于密封条,是通过圆角方形使得一整条密封条平滑过渡呢,还是通过四条裁断的密封条弄不完全密封呢?同理对于窗框,是弄个圆角的整体式还是多根棒状条拼成四边形呢?对于车身而言,蒙皮上开个四四方方的口子,还是比较容易因为错动导致应力集中于尖角处形成撕裂效应。而每个内尖角保留一个圆弧倒角,反而能缓解这种应力集中的情况,故而一直沿用下来。当然,发展到这个年头已经是一整块玻璃直接粘在车身上,配合其他零件对玻璃进行进一步固定,故而窗户的样式开始多样化起来。

另外,那个“尖角”一般就是直角,只是看直角做不做圆角以取代那个顶点,让视觉上不那么尖锐。我见过唯一的例外是某个50年代的美国内燃“动车组”,用的斜角平行四边形车窗。

还有,SNCF一堆圆角车窗近郊双层车,都是跑巴黎及卫星城通勤的,功能上跟东京首都圈那些电车也一样。就算要挑刺,只要有心,总能找出特例。


举个简单但不恰当的例子,国产22型列车与25B型列车。

作为上提式伸缩窗的典型代表,22型的车窗范围实际还包含车窗上部藏在外蒙皮钢板与内层装饰板材之间的空隙。车窗本身由两片金属窗框组成,窗框与玻璃之间做圆角,过渡。车身内电窗框活动结构需要多个零配件,故而为了装配方便或者什么原因,车窗下沿直接是直角窗,而上沿的外蒙皮钢板还是做了圆角处理,内层装饰板材则因为拼接的关系没有做类似处理。

到了25B,虽然也还是伸缩窗,但是伸缩范围只限车辆蒙皮钢板预留的缺口。由于此时的车窗已经变成铝合金窗框包裹玻璃,所以为了避免铝合金窗框出现尖角伤人的情况,所以弄成圆角避免伤害乘客或者检修人员。在22型客车改造为22B型客车时,车窗改用25B型的那种外圈铝合金窗框包裹玻璃的样子,蒙皮下沿两个角补上圆角,内饰板材全换,反正挺麻烦的。到后面型号的神么25G、25K之类的空调车则更简单,直接一整块双层玻璃,外面一圈铝合金窗框,车内一圈黑色橡胶加白色衬套,完事。

扯点有一定相关性的,目前空调型长途汽车直角窗居多,外面看都是一整块玻璃板直接粘贴在车辆侧墙上,相信同样的安装方式也能在各种车辆上看见。要知道以前老的平动式车窗基本上都是圆角铝合金玻璃框包裹的,不信的话可以搜搜广州牌巴士,看看那些老车什么样。

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