问题

铁路的轨距对火车车厢宽度有多大影响?

回答
铁路的轨距,说白了,就是两条钢轨内侧边缘之间的距离,这个尺寸跟火车车厢的“胖瘦”关系可大了去了。这可不是一条简单的数据,它背后牵扯到铁路设计、车辆制造、甚至运营安全等方方面面,是决定火车车厢能不能在轨道上顺利跑起来的关键。

为啥说轨距决定车厢宽度?这逻辑其实挺直接的。你想啊,车厢得稳稳地趴在钢轨上,两条轮轨之间得有个互相“抓着”的劲儿,这就是轮缘在起作用。车厢底下的转向架(就是那套负责支撑车厢、让轮子转动的装置)上的车轮,它们的外侧都有一个凸起来的“唇”,也就是轮缘。当火车转弯的时候,这个轮缘就会跟轨道的内侧发生摩擦,引导车厢平稳地通过弯道,不至于脱轨。

所以,轨道有多宽,车厢就得有个相对的“尺寸”来匹配。如果轨道非常窄,你非要造个非常宽的车厢,那车厢在轨道上肯定晃得厉害,轮缘跟钢轨接触的也就不对劲了,安全就没法保证了。反过来,如果轨道很宽,但车厢太窄,那车厢在轨道上就像是在“溜冰”,稳定性差,同样存在安全隐患。

具体来说,轨距对车厢宽度的影响,主要体现在以下几个方面:

1. 载重能力与车厢的“体型”:

标准轨距(1435毫米): 这是全球最普及的一种轨距,占了世界铁路总里程的很大一部分。咱们中国、欧洲、北美大部分地区都用的是这个。在标准轨距下,车厢的设计就有更大的自由度。一般来说,车厢的宽度可以做得比较可观,比如客运车厢的宽度大概在3.0到3.3米左右,货运车厢为了装更多货物,宽度也会相应增加。更宽的车厢意味着更大的内部空间,可以坐更多乘客,或者装载更多体积的货物。
宽轨距(比如1520毫米、1600毫米等): 像俄罗斯、芬兰、西班牙、澳大利亚的部分地区用的是宽轨。既然轨道宽了,那车厢自然就可以造得更宽。宽轨的车厢通常比标准轨距的要宽上几十厘米,甚至更多。比如,宽轨的货车车厢就能装下更多、更大的货物,载重能力更强。客运车厢更宽,乘客的乘坐体验也可能更好,空间感更足。
窄轨距(比如1000毫米、762毫米等): 很多发展中国家或者是一些山区、高原地区,为了降低建设成本,或者地形限制,会采用窄轨。轨道窄了,车厢自然也得跟着“瘦身”。窄轨车厢的宽度会明显小于标准轨距的车厢,载重能力和空间都会受到限制。但这也有好处,比如在山区,窄轨铁路可以更灵活地适应复杂的曲线,建设成本也低。

2. 车辆结构的设计与稳定性:

转向架和车轮的匹配: 车厢是通过转向架连接到轮子上的。转向架的设计要考虑车轮之间的距离,这个距离跟轨距有直接关系。车轮的轮距(两条车轮内侧边缘的距离)要比轨距略大一些,这样轮缘才能有效地卡在钢轨上,引导车辆行驶。轨距的变化,直接影响到车轮轮距的设定。
车厢地板高度与重心: 轨距也会间接影响车厢的地板高度和整体重心。在一个相对窄的轨距上,如果车厢造得太宽或者太高,重心就容易偏高,这在高速运行时会增加倾覆的风险。因此,在设计车厢时,需要综合考虑轨距、车厢的宽度、高度以及最高运行速度,来确保车辆的稳定性。

3. 车辆的通用性与互联互通:

换轮与转向架更换: 不同的轨距意味着不能直接混用车辆。如果一个国家或地区有不同轨距的线路,通常需要通过换轮、更换转向架等方式,才能让同一列车在不同轨距的线路上运行。举个例子,从俄罗斯(宽轨)进入欧洲(标准轨)的火车,就需要特殊的设备来更换转向架,把车轮间距调整到适合标准轨的尺寸。
货物转运: 当货物需要跨越不同轨距的铁路系统时,就得进行转运。比如,一辆货车在宽轨铁路终点卸下货物,再由另一辆适用于标准轨铁路的货车装载,然后继续前进。这会增加运输环节和成本。

4. 安全性考量:

脱轨风险: 轨距与车厢尺寸的配合不好,是最容易导致脱轨的原因之一。如果车厢太宽,在轨道上晃动过大,轮缘可能无法有效引导,就容易冲出轨道。
碰撞安全: 在设计车厢时,还需要考虑到车辆在发生碰撞时的变形和吸能。轨距也会影响到车辆在侧向碰撞时的表现。

举个例子来帮助理解:

你可以把铁路想象成一条“轨道”,火车车厢则是一个“身体”。

标准轨距(1435mm) 就像是给一个身材中等的人设计了一条普通的跑道。这个人可以跑得比较快,身体可以有一定的宽度,但也不能太夸张,否则跑起来就不稳了。
宽轨距(比如1520mm) 就像是给一个身材更魁梧、或者需要搬运更多东西的人设计了一条更宽的跑道。这个人可以更壮实,身体可以更宽,稳定性也更好。
窄轨距(比如762mm) 就像是给一个身材娇小的人设计的狭窄跑道。这个人身体不能太宽,否则很容易撞到跑道两边的限制。

总的来说,铁路的轨距是一个非常基础但又至关重要的参数,它直接决定了火车车厢的“尺度”,进而影响了列车的载重能力、运行速度、稳定性和安全性。在不同的铁路系统之间,轨距的差异是实现互联互通时必须克服的一个重要技术障碍。铁路设计师和车辆工程师在设计时,必须严格遵循轨距的标准,才能确保铁路交通的安全、高效和顺畅。

网友意见

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选择轨距的时候,技术不是问题,关键是钱袋子。本子因为钱不够只能修窄轨,其他如髪国修滇越那种基本在深山老林里的路,修窄轨也是个有效节约资金的办法,更别提髪国本土不少窄轨支线 。大阴帝国给阿三能修出四套不同的轨距系统(1676 1435 1000 762),坑的阿三够呛。

窄轨的优势:

修路产生的土方量小;(需要花钱的地方少)

线路对地形的适应性好,可以选择较小的曲线半径;(贴山转圈,不占良田,征地补偿花的少)

站场面积小;(还是省钱)

车辆采购、维护、运营较便宜。(又是省钱)

你看,全是孔方兄在闹腾。



那么有什么劣势呢?

速度不快,运量少。这个倒是在蒸汽时代不怎么明显,对于殖民地其实也不可能跟本土一样有那么多货可以运。

扩能成本高。本子就深受其害,1067几乎修了全国,连通几大城市圈的铁路每天就没车停的时候,想改呀没那么容易。

回到题主问的问题,对于车辆来说,加宽车厢约等于增重。现在国内的钢轨已经是普遍采用60轨,也就是每米60公斤重。钢轨本身能承受更大的重量,轨枕砟石路基也可以凑合,主要是桥梁的承力。对于既有线车辆增重,最关键的是桥梁肯定要换新的,如果是各类整体式(拱解构、钢架、连续梁等),那就只能整个桥换掉,成本上就夸张了。美国的那些大家伙轴重已经到了35吨,车辆宽度也才不过3.5米,也就是车宽最多在轨距的2.5到3倍之间,车太宽了必然导致相股道间距加大,增加占地面积跟土建成本。

对于大多数使用窄轨的第三世界国家来说,那些窄轨是前殖民宗主留下来的,或者是别国援建的,让他们自己去研发改进铁路系统明显非常不现实,甚至大部分国家连精细维护现有系统都做不到。因此,那些国家除非有大国支援建设,一般铁路也就那么慢慢烂下去。东南亚那些窄轨线路,不少连线路平顺都做不到,一走动起来坐摇右扭非常颠簸,这么颠簸的情况下肯定没法提速,甚至稍微多装点货都怕晃悠下来。

我国的窄轨路网在河南挺多,都是建国后地方自筹资金修建的,铁道部既不是业主,也没精力去管。这些路在勉强运行几十年以后一样车况极差,线形平顺度极差,乘坐体验也极差,被后来铺开的乡村公路取代运输职能。闲置下来的窄轨路网,运气好的有国铁接盘扩建成准轨线路,运气差的就停运荒废,土地让出。

所以车厢宽度只是限制铁路运行的一小部分因素,更重要的是铁路的预估用途及修建时代。阴国佬修自家的路虽然是准轨,但是车辆限界只是国内地铁B型车标准,只有可怜的2.8米宽。这么窄的车厢下,临线间距也小,估计就只有3.5米甚至更窄,由此延伸出来的各种建筑限界也小,公路跨铁路的桥底宽度堪堪塞下两条线。同时欧洲第一波修路热的时候基本都是阴国工程师,导致西欧主要国家都沿用阴国佬的标准,导致后来原线扩建都不行。

米国虽然也说英语,但是基本上什么都跟阴国佬反着来,地盘大了路基越修越宽,车辆跟着逐加宽,到1900年前后已经有宽10英尺(3.0米)的蒸汽机车,1940前后的蒸汽机看着就是比同期的西欧蒸汽机粗旷,又粗又长又黑的锅炉,又大又厚的动轮,张牙舞爪的很呢。

以上图片是我脑子一热找的,在评论区被说的很惨。现在我认真的找了俩客机来对比美国和英国的区别。

Norfolk & Western #611蒸汽机,1941年上线,4-8-4轮式,极速110mph。虽然做了气动优化,但是确实没有A4快。


俄国是因为某个沙皇随口一说,把标准轨距的1435毫米加上了他的胡子长度,就成了可以算六英尺整数的1520毫米。但是实际上俄国车宽跟准轨车没什么区别,都是3.1米,倒是车辆很高大,也是另一野兽派。

中国铁路经历欧洲及鬼子殖民者蹂躏一波,詹天佑公引进美标一波,建国后引进苏标一波,一套大杂烩下来可以说先天条件很充足。怎么说呢,是英国和鬼子的左行+美米国的轴重及轮廓限界+苏联的色灯信号,但是做出来的什么东风4韶山3之类视觉上就是感觉没有苏联差不多车型那么高,实际上是差不多的车辆高度,看着规规矩矩的,很沉闷。

其他国家的,本子是被钱坑的只能修窄轨,等有钱了之后就没法改了,倒是知道在东北修准轨。其他国家都是前宗主国想怎么修就怎么修,当地基本没有话语权。宗主国一撤,大家就大眼瞪小眼吧。

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