小小的砂子竟会影响火车的运行,不知道大家在生活中有没有注意到,火车在行驶的过程中会往轨道上喷砂子,这究竟是为什么呢?难道不喷砂子火车就走不动了吗?如果长时间喷砂,轨道会被掩埋吗?
为什么要喷砂火车喷砂即往铁轨上喷砂子,目的是增大摩擦力和牵引力,那大家不禁会有疑问,摩擦力增加可以理解,为何牵引力也会增加呢?
因为现在火车的驱动装置主要为安装在车轴上的电动机,当火车通电后,车轮会发生转动并带动车辆产生向前运动的牵引力,从而抵消车轮和铁轨摩擦产生的向后的反作用力,使火车稳定地行驶在铁轨上。
因此火车的牵引力和铁轨对火车的摩擦力是一对大小相等的平衡力,摩擦力的增加也会带来牵引力的增加。
所以火车轮和轨道由于长期摩擦都变得非常光滑,两者之间的摩擦力变小也就意味着牵引力变小,这导致火车在上坡时牵引力不够,车轮只能在铁轨上打滑空转不能前进,此时轮轨会被剧烈磨擦,甚至造成轮箍松弛,且摩擦力的减小也会使火车在刹车时难以控制。
而通过往轨道上喷砂,车轮和铁轨之间的摩擦力会增大,这样也相当于间接提高了火车的牵引力,不仅可以缩短刹车距离,还可以使火车在爬坡的时候也能够拥有更多的动力,大幅度改善车轮打滑的情况。
砂子的要求而且这个看起来平平无奇的“砂”,也不是简单的沙子,它有着严格的技术要求。
一般由黄砂或者石英砂通过机械破碎打磨形成的均匀、无结块的颗粒,每一粒砂子的直径都必须控制在2到3毫米,尘土含量也不能超过5%。最后砂子还要在700摄氏度的烘烤炉里进行高温烘烤,将湿度降低到0.5%以下,只有符合这些要求的砂子才会被喷到轨道上。
那这些砂子在行驶过程中是怎么喷到轨道上的呢?其实火车有专门的喷砂系统,由砂箱、砂管、喷嘴、砂斗、压缩空气系统和砂量控制系统等部分组成。
在出发前每个砂箱中会装上100公斤左右的砂子,行驶过程中如遇到刹车、上坡、转弯、雨雪天气等情况时,机车司机就会轻踩脚下的撒砂踏板,此时砂泵便会把砂子输送到喷嘴,然后由压缩系统提供高速气流将砂子喷向铁轨表面,此时车轮运行前方的钢轨上便会形成一层均匀的砂膜。
长时间的喷砂轨道会被掩埋吗那长时间喷砂会把轨道掩埋吗,答案是否定的,因为在时速100公里的火车经过后砂子往往就会被碾碎,然后被火车行驶时产生的气流吹走,但要注意岔路口时火车速度会减慢。
比如经过9号道岔要把时速降到30公里,所以每隔一段时间,需要铁路信号工为道岔进行清理,防止砂子堆积过多导致火车卡顿。
其实不只火车需要喷砂,高铁也需要,由于高铁时速为250公里至350公里,所以在到达目的地时,需要喷砂实现高铁的快速制动,尤其现在即将进入冬天,雨雪天气增多,车轮和铁轨之间的摩擦力变小,更需要砂子来保障我们的出行安全了。
参考文献:
火车迷丨火车打滑怎么办?撒砂了解一下——兰州铁路
火车在坡道上是怎么“防滑”的?——人民资讯
火车动力从哪来——澎湃新闻
开火车为什么需要撒砂子?——澎湃新闻
探访为铁路道岔“洗澡”的“清洁工” ——金昌日报