Question

火车的原理

Answer 1

一、火车怎么跑起来？

电力机车是通过电能驱动牵引电机转动，从而带动轮对转动，轮对与钢轨之间产生摩擦力，摩擦力使火车前进！

1、电能从哪里来？

接触网，就是我们常见的高压电线，不过这里的高压电是高达25000V的单相交流电，通过变电所直接输送到线路上，供火车运行使用。

2、有了电，这些电是如何接入火车的呢？

家用电通过电线直接引入家里使用，火车如果采用同样方法，火车跑起来后肯定会扯断这些线！于是，人们发明了受电弓来引入接触网的电。

受电弓上方有滑板，主要由石墨组成，材质细腻，下方为气囊，气囊充风受电弓升起，滑板与接触网接触，电就引入了车内。

前面提到过，接触网的电是25000V，如此高压，肯定是不能直接作用电机的，于是车上设有主变压器，利用电磁互感原理，将25000V电压降到1000V左右！

牵引电机主要有交流电机和直流电机两种，目前交流电机以其机构简单、稳定性好、功率大等优点得到了广泛应用，直流电机逐步被淘汰，步了蒸汽机的后尘！现在我们主要了解交流牵引电机的使用！交流牵引电机使用的是三相交流电！

牵引电机运行需要调节速度，这就需要对电机的电压进行控制，主变流器就是这样的一个装置，它将变压器过来的单相交流电压转换为中间直流电压，然后再逆变为三相交流电，供给电机使用，我们称为“交-直-交”变流。主变流器通过调节三相交流电的电压和频率达到控制电机转动速度，然后就可以调节火车运行的快慢了！

车上还有装有蓄电池，作为火车的启动电源，当受电弓升起之后，充电柜就对蓄电池进行充电和对火车其他地方提供低压电！

由于电机和主变流器运行会产生大量的热量，车上还设置有冷却系统，主要有牵引风机和冷却塔对其进行冷却，牵引风机通过吹风带走热量，冷却塔通过管路的油或者水进行循环，然后通过冷却风机吹风带走热量，类似于电脑的水冷降低主板温度！

二、火车怎么停下来?

火车停下来的过程我们称作制动，火车制动的方式主要分为两种：闸瓦制动和再生制动。

1、闸瓦制动的方式很简单，和汽车类似，利用闸瓦抱住车轮子上的制动盘，产生摩擦力，从 而使车轮的速度慢下来，最终达到停下来的目的。

制动所使用的动力为压缩空气，空气推动闸瓦作用于制动盘上制动，于是我们在车上设计有制造压缩空气的空气压缩机。由于压缩机压缩出来的空气不纯净，里面有大量的油和水，车上又设有干燥塔，用于干燥压缩空气。

使用这些空气我们设置有两个总风缸来储存这些空气，空气存起了，我们再通过制动柜来对空气进行调节，比如这里需要多少的空气，那里里需要多少空气。这样就基本形成了整个制动系统的空气回路原理。

2、再生制动是改变牵引电机的运行工况，使其由电动机转化为发电机，将机械能转换为电能，消耗掉多余的能量，从而达到快速制动的目的，并且将这些电能回馈到电网供其他机车使用。通俗来说就是电机发电耗能，使火车停下来。

Answer 2

1.动力来源和现阶段所有交通工具都一样，就是化石燃料燃烧:比如内燃机车肚子里面有个大功率柴油机(我听说过有24缸和30缸的)，再通过电传动(就是发电机接上车轮上的电动机)传给车轮。电力机车就是把发电厂的电，通过受电弓从接触网引下来后通过变压器和逆变器传给车轮上的电动机。
2.横着的叫枕木，首先的作用是保持轨距，因为只有固定的轨距对列车才有束缚作用。枕木的其次作用是承重传递震动等等，下面的石子是路基的一部分，作用也是承重和承受冲击。
3.司机能够从车载的信号设备获取到前方的信号，线路的限速，线路的坡道，前方的道岔指向等信息，并与沿途车站保持联系确认这些信心，最后依据这些信息驾驶。
4.车站内道岔的指向，信号的开放与否，与列车要经过的径路(称为进路)上是否有检测出有列车占用，设备是否故障，与其他列车的径路是否存在冲突通过一套相互关联逻辑(联锁关系)来确保安全。(例如列车的进路上出现断轨，在控制台上会现实红色光带提示信息，并自动关闭有关的进站信号机)也就是说能让列车变道的道岔由沿途车站控制，在准备进路的过程中，道岔会自动指向列车的去向，所有设备准备妥当后，自动开放进站信号机，允许进站。司机不能控制列车去向，只能与车站确认去向，并与设备核对。
5.车站之间的轨道称为区间，区间里没有道岔。
6.列车大部分时间在区间运行，期间司机通过设备获取前方允许运行的距离是多少，建议速度是多少，线路限速是多少。司机根据设备上的信息驾驶，超速或者制动不及时列车会自动紧急制动停车(感觉类似于在只有一车道的高速公路上跟车，只是看不见前面的车，只能通过设备判断。)
7.列车的车辆(就是车厢)间通过车钩连接，车辆间还连接有制动管(里面有压缩空气用来传递车厢制动用的动力，以及制动指令)，客车车厢间还有其他电缆，用来传输信息和照明空调用电。

Answer 3

瑞士研制成功新型的燃油汽轮机车，以柴油为燃料。且结构简单、震动小、运行性能好，因而，在工业国家普遍采用。21世纪10年代以来，各国都大力发展高速列车，例如法国巴黎至里昂的高速列车，时速到达300公里；日本东京至盛冈的高速列车时这也达到250公里以上。人们对这样的高速列车仍贪心不满足。法国、德国等国率先开发了磁悬浮列车。中国也在上海修建了世界第一条商用磁悬浮列车线，由地铁龙阳路站到浦东机场。这条线年年亏损数亿人民币。这种列车悬浮于轨道之上，最高时速可达400－500公里，但耗能和辐射巨大。