先說結論:基本上不可能
很多人,包括我,最直觀的理解是,如果抖腳頻率與高鐵自振頻率一致,引起共振,是很危險的
相信很多同學學物理的時候聽老師講過這個著名的例子
18世紀中葉法國昂熱市一座102米長的大橋上有一隊士兵經過。當他們在指揮官的口令下邁著整齊的步伐過橋時,橋梁突然斷裂,造成226名官兵和行人喪生。類似的事件還發生在1906年,一隊俄國士兵邁著整齊的步子,踏上了聖彼得堡附近的豐坦卡大橋。
突然,大橋坍塌了,橋上的士兵全都墜落下去,非死即傷,損失慘重。原來,士兵列隊齊步走的頻率與大橋的固有頻率相同,引起大橋發生共振,劇烈的振蕩導致大橋解體。
究其原因是共振造成的。
因為大隊士兵邁正步走的頻率正好與大橋的固有頻率一致,使橋的振動加強,當它的振幅達到最大以至超過橋梁的抗壓力時,橋就斷了。類似的事件還發生在俄國和美國等地。鑒於成隊士兵正步走過橋時容易造成橋的共振,所以後來各國都規定大隊人馬過橋,要便步透過。
從此,便步走透過橋梁,就成為各國軍隊共有的一條軍規。
關於共振的基本概念,百度上有很多,就不多贅述了,但最主要的一個概念,就是自振頻率
自振頻率是指彈性體或彈性系統自身固有的振動頻率。又稱「固有頻率」。是彈性體或彈性系統的固有內容,其數值與初始條件和所受外力的大小無關。對於多質點體系,忽略阻尼影響吋,自振頻率與自身質素及其分布(剛度)、邊界支承條件以及振動形式(稱為「振型」)有關。而在過去很長一段時間內,由於中國鐵路執行速度較慢,所以對於鐵路客車的研究大多只停留在其靜力特性上。但現在隨著鐵路速度的提高,高鐵執行過程中的動力特性逐漸被重視
高鐵自振頻率的研究就是其中之一
高鐵的車輛系統由車體,構架,輪對,拉桿組成,考慮車體,構架和輪對的縱向,垂向,橫移,搖頭,沈浮,點頭,側滾運動,在經過簡化後,整個高鐵車輛模型仍然具有42個自由度,是一個非常復雜的模型
與此同時,鐵軌實際上也不是理想的平順軌域,建模時同樣要將鐵軌的不平順情況考慮進去
關於具體的建模與分析,已經有許多文獻可以查閱,就不多說了(反正也不是我的專業領域,說不清楚)
只說結果
高鐵車速60碼時,轉向架蛇形運動與車體下心滾擺運動產生共振,80到170碼時,轉向架蛇形運動分別與車體的搖頭,沈浮及點頭運動產生共振,200碼時,高鐵車體各部份自振頻率如下圖所示
可以看出,各個零部件自振頻率都相差較大,沒有哪一個頻率可以讓高鐵整個車身產生共振
更何況,怎樣減小車體的共振,提高高鐵的舒適度,一直是高鐵領域的研究課題,車身各個部件之間也都有阻尼部件以減小車體振動
所以說,如果要靠大家一起抖腿讓高鐵跟著抖,基本上不太可能
不過如果剛巧抖腿頻率和座椅的自振頻率一致,那還是能讓身邊的人跟著晃一晃的
但還是應該建議,高鐵上除了不準吸煙以外,同樣不能抖腳,以免與前後座及鄰座乘客產生矛盾
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