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我们乘坐的高铁刹车要多久?以350公里时速的复兴号高速动车组为例,正常情况下刹车后需要开8-10公里才能停下。
这个数字是不是远比你想象的大得多?
之所以需要这么远距离才能停下,不是技术限制的问题。
而是考虑到正常人体能够承受的减速度限值。你应该体会过在公交车上司机一个急刹,一车人东倒西歪的场景。还有坐电梯上下时也会感受到失重和超重的不适感。
因此高速行驶的动车考虑到要将减速度控制在人体能适应的范围内,自然需要更长的刹车时间了。
那么不禁有人好奇了,高速列车的刹车长什么样子,和汽车自行车一样吗?
我国的高铁动车采用的是复合制动,即“再生制动”+“盘式制动”。
“再生制动”将电动机反转,变为发电机,从而将动车组的机械能转变为电能。
但是当速度减缓,无法提供足够的机械动能,或者停电需要触发紧急制动时,就需要轮到“盘式制动”上场了。
“盘式制动”是高速铁路列车最常用的制动方式之一,由于车轮和轨道之间的摩擦系数很大程度取决于车辆瞬时行驶速度,因此国际规定运行速度160公里/小时以上的列车必须强制使用盘式制动系统。
“盘式制动”这个名字你可能会有点陌生,但是它的另一个名字你一定熟悉,那就是“碟刹”,没错,就是我们骑的自行车轮子上的刹车,列车的“盘式制动”就是放大的自行车刹车。
盘式制动启动时,安装在车轮两侧的制动盘会夹紧并对轮胎产生平面摩擦,可以减轻车轮和铁轨接触面的热负荷和机械磨损。
当一辆以300公里每小时高速行驶的列车在铁轨上飞奔时,车辆的动能需要依靠制动盘的摩擦力将其转化为热能,,高速行驶时经过反复制动循环,制动盘表面最高温度能达到接近600°C,这时就需要通过散热片带走这些热量。
不过在高温环境下制动盘与制动片的摩擦表面容易出现热裂纹,因此这也是这种制动方式的缺点,需要特殊指示器对它们进行磨损检查。
当然也有减少磨损的办法:其一是使用更耐磨耐热的材料,其二是增加制动盘数量,使刹车片和制动盘之间的摩擦界面温度保持在350~375°C 。
雨雪等特殊天气,也会给列车制动带来难题,不过这也难不倒我们的工程师们 ,针对雨雪天气给动车组配备了“除雪制动”,即在非制动状态下时施加较小的制动力,可以清除车轮上黏着的雨雪,提高车辆运行安全系数。
不过虽然目前的高铁制动系统已经很发达了,但是靠电力驱动,没有油门,无论是加速减速还是刹车都要靠司机手动操作。
那么问题就来了,如果司机遇到突发事故,比如突发心脏病或者昏倒怎么办,只能一车人陪着送葬了吗?
你能想到的,工程师当然早就考虑到了,高铁系统里设置有一个ASD装置 ,当速度到达启动控制触发点时,每30秒内司机需要踩一次特制的踏板,如果规定时间内司机没有踩的话系统会开始报警,直到司机踩踏板或按压手动按钮并松开后,系统会重新计时,但假如5秒内司机仍没有反应,系统会自动触发紧急制动装置。
这样看来,高铁的控制是以机器控制为主的,足以说明其安全性有多高了,那么你心目中最安全的出行方式是什么呢?
作者:荒诞猫 校稿:川川
参考资料:
Mustafa Günay , Mehmet Erdi Korkmaz 《An investigation on braking systems used in railway vehicles》 www.sciencedirect.com
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