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第4章 陆地勇士(4)

它从四川省成都经西昌到云南省昆明,全长1085千米,沿线有427个隧道,653座桥梁,平均每2.5千米有一座隧道,每1千米有一座桥梁。这可以说是世界铁路建筑史上的一大奇迹。地铁为什么会有“地下大动脉”之称呢?乘坐过地铁的朋友都知道,地下铁道具有运量大、不阻塞、噪音小、无污染、安全舒适、节约能源等许多优点,在城市交通中占有重要的地位。目前,几百条地下铁路舒展在世界上百个城市的地底下,成了当之无愧的“地下大动脉”。那么,地铁为什么会有“地下大动脉”之称呢?我们从世界各国不同风格的地铁中可以找到答案。以气势恢弘着称于世的莫斯科地铁为例,到20世纪80年代中期,它已发展到长达200多千米,有132个车站,共拥有8条辐射线和一条环形线。莫斯科地铁自1935年投入运营以来,累计运载乘客已超过500亿人次,截止目前年客运量达25亿人次,担负着莫斯科市近一半的客运量。莫斯科地铁每天平均开行8500次列车,全部采用自动闭塞、自动信号装置和调度集中控制,每列车只需一个工作人员。车辆运行的平均时速48千米。莫斯科地铁的独特之处,就在于其车站建筑富丽堂皇,宛如一座座宫殿。

若按每千米的日载客量计算,世界上最繁忙地铁要属有“东方巴黎”之称的香港。香港地铁平均每千米的日载客量约5万人次,比伦敦、巴黎、莫斯科地铁的日载客量大得多。

毫无疑问,它是世界上最繁忙的地铁。每天,香港地铁从早晨6时开至第二日凌晨1时,乘客高峰时每隔3分钟就开出一班车。香港地铁的平均时速为33千米,它们来去自如,不受高楼、海峡、车流人潮的影响,给市民交通带来了极大方便。100多年来,世界各国的城市,特别是纽约、巴黎、伦敦、东京、莫斯科等一些世界性大城市,地铁技术高度发展,形成了城市地下空间,拥有上百个车站和数百个上千米线路庞大而复杂的地铁网。目前,世界上各国建造了或正在建造着共200多条地铁,线路总长达5000千米。所以,当4万多辆地下客车往返于3000多个地铁车站之间,同时运送着5000多万人次的旅客的时候,你应该对“地下大动脉”这一称谓毫无疑问了。你知道轻轨铁路为何物吗?很多人可能不知道轻轨铁路为何物。事实上,它的确是一种“新概念”铁路。有的国家,轻轨铁路被称做“快速有轨电车”或“准地铁”。轻轨铁路是由有轨电车发展而来的,是继市郊铁路、地下铁道、有轨电车道之后而兴起的一种大容量城市有轨交通系统。随着汽车的大量增加,公共交通问题日显尖锐。为了避免和汽车相互干扰,比利时和前联邦德国等国首先在交通繁忙的市区,将有轨电车转入地下,地面线路则装设隔离带,形成专用车道。开始时,一般沿用原有车辆,后来又专门设计了适用于轻轨铁路的轻型车,一次可载客几百人,最高时速达70千米。1972年,轻轨铁路最发达的前联邦德国为迎接世界奥运会在慕尼黑召开,首次在市中心人口稠密区修建地下轻轨铁路,与市郊铁路相连,构成城市快速运输系统。在运动员入场前的高峰时间,轻轨铁路每小时运客量可达两万人,从此,轻轨铁路声誉大振,并日渐兴起。

1986年1月。加拿大温哥华市的全自动有轨交通系统开始运营。它以直线电动机作动力,共设有十多个车站,标准轨距。

它将轻轨铁路、地铁、新交通系统等先进技术融为一体,时速比一般的轻轨车要高。温哥华的全自动有轨交通系统安装了世界上最先进的电脑设备。

总控制室各个系统的工作人员可通过嵌图式亮灯线路图、屏幕显示画面和无线电通调系统来掌握和控制列车的运行情况,及时处理故障。轻轨铁路可根据地形的变化而灵活变更运行轨道,有的建在地面,有的转入地下,有的建成高架。总之,它具有投资省、见效快、便于设站、适用范围广和维护保养费低等优点。

你知道为什么修建高架铁路吗?你知道为什么修建高架铁路吗?它是为了保持铁路笔直,同时又不破坏城市既有的交通体系和建筑的完整性而设计的铁路。早在1868年,美国建成世界上最早的钢铁结构主柱式高架铁路。美国人在街道上架起钢铁结构的主柱,在上面搭桥铺设铁路,形成路上有桥,桥上有路的独特风格。

1885年,美国芝加哥首先建成电气化高架铁路,于是就逐步形成了大规模高架铁路系统。不久,纽约市也建成了大范围高架铁路网。作为一项长期的市政服务设施计划,欧洲许多城市,如德国的柏林、汉堡,瑞典的斯德哥尔摩,西班牙的马德里等也建有高架铁路。从20世纪70年代起,城市铁路高架空中更是方兴未艾,逐渐形成了颇具特色的城市“空中交通线”。

日本十分重视高架铁路的发展,它是世界上建设高架铁路最多的国家,而且多为独轨跨座型和悬空型高架单轨车。这些高架铁路的建设,有效地解决了众多道口的交通阻塞问题。其中东京--大阪--博多之间建成的新干线铁路,全长1000千米,其中高架铁路长208千米。目前,世界上最快又安全的单轨高架铁路是日本的羽田--滨松町铁路。在这条铁路上行驶的列车,每3辆编成一组,每次可载乘客200人,最高时速为80千米。

中国的高架铁路建设也已经起步,如深圳已建成了一条高架单轨铁路,坐落在“中华娱乐城”内,是世界上所有娱乐铁路中最长的,它穿山越湖,环绕香密湖度假村一周。如果乘上飞奔在这条铁路上的列车,朝湖面上看,一边有高高的水上龙腾虎啸般的过山车,时而昂首面天,时而俯冲湖面,真是令人瞠目,趣味无穷;再朝另一边看,有长长的双环过山车,可连续两次进行整整一周的回转大翻身,使人无时不觉险象环生,惊心动魄。

“气垫列车”是汽悬浮列车吗?一般而言,车辆都是利用车轮行驶的,火车也是这样。火车的轮子不断地在钢轨上滚动,推动列车飞速前进。然而,随着火车速度的提高,轮子和钢轨产生猛烈的冲击和磨损,引起列车强烈的震动,发出很强的噪音,使乘客感到不舒服。此外,车轮对火车的速度也是一个限制。我们知道,速度越快会产生阻力越大,当火车行驶速度超过一定值时,就再也快不了。

但人们总希望火车的速度越快越好,怎样解决这个矛盾呢?有人提出将妨碍车速提高的车轮甩掉,设法使列车像飞机在空中飞行一样,在钢轨上腾空行驶,于是,没有轮子的火车便随之诞生了。火车头和车厢都很重,如何使它们腾空起来呢?科学家们提出了两种解决方法。其中之一就是研制气悬浮列车。气悬浮列车的基本原理是,利用功率很强的航空发动机向轨道上喷射压缩空气,使列车的车底和轨道之间形成一层几毫米厚的空气垫,从而将整个列车托起,悬浮在轨道面上。然后,再用装在后面的螺旋桨式发动机推动列车前进。

气悬浮列车在行驶时好像被气垫托起来一样,所以又叫“气垫列车”。法国是世界上最早修建气垫列车的国家。20世纪60年代,在巴黎和奥尔良郊外建成了两条气悬浮式铁路,曾进行了多次的运行试验。后来,英国也进行了气垫列车的试验。另一种使列车腾空的方法是利用磁体同性相斥的原理,使车体在轨道上悬浮起来,再用发动机推动列车前进,这就是磁悬浮列车。为什么将磁悬浮列车称为“地面飞机”?所谓磁悬浮列车,就是利用车体两侧安装的电磁铁同地面上设置的短路线圈之间产生的磁力排斥作用,使列车悬浮起来,然后利用直线运动推动车体前进的线性马达使列车向前飞奔。磁悬浮列车的概念是由美国最先提出的,后来德国、法国、日本等相继仿效,都对此进行了开发试验。日本早在1974年便在九州修建了一条试验线,时速是普通火车的好几倍。这是什么样的速度呢?直接说,在速度上它已经可以同飞机比高低,可称为“地面飞机”。磁悬浮铁路的关键技术是超导磁铁,它被称为磁悬浮铁路的心脏。超导磁铁是用零电阻转变温度极低的超导材料制造的。

这种超导材料需要在液态氦冷却下才能正常工作,不仅装置复杂,而且价格昂贵。磁悬浮列车的车体构造是密闭式的,并且车体外形各部分都力求平滑。例如厢板用铆钉的部位都改成焊接方式,车窗与车厢板应密接,没有突出的棱,这样可以减少空气对车体的阻力,有利于提高车速。悬浮作用只在列车行驶时才有。行驶时,磁铁产生的磁力线切割地面上的短线圈,使线圈产生感应电流。这一电流引起的磁场,极性正好与车体上磁体的极性相同,因此产生相互排斥的力使车体悬浮起来。在停车时,由于没有感应电流,所以没有悬浮力,列车便落在地面上。在列车启动的最初阶段,列车也悬浮不起来,这时还得靠车轮在铁轨上行驶。由于磁悬浮列车不存在同铁轨之间的摩擦力,因此其行驶速度非常快,而且行车平稳,没有噪声。乘坐这种平地飞行的“超特快”列车使人感到舒适、安全、迅速。

打个比方,从上海到北京之间的漫长路程,如乘坐这种没轮子的火车,只需两三个小时即可行完,比普通火车快了六七倍。目前,英国、德国、美国和日本等国家制成了多种磁悬浮列车,由于日本使用了超导材料,所制造的磁悬浮列车比较先进。现在,世界上最长的磁悬浮铁路是日本东京一成田机场线。

科技人员为了设计更快的列车做了哪些努力?速度始终是列车设计人员所追求的目标,为了设计更快的列车,科技人员可以说是费尽了心思。

有人曾考虑过采用螺旋桨或喷气式发动机推进的气垫式列车等方法来提高车速,但大多数科技人员对此并不看好。