這裏寫寫瑞士很有特色的齒軌纜車。
眾所周知,普通鋼軌的局限在於列車不能爬陡坡,一般貨車能爬上去的最大坡度僅為4‰~6‰(也就是水平距離每千米的高程不超過4~6米),客車能爬的坡也不過30‰~40‰,超過此限則鋼輪和鋼軌之間可能發生滑動,影響行車安全,所以詹天佑當年修京張鐵路八達嶺段的時候,要把路線修成之字形,就是為了降低鐵軌的坡度,不能修成直接開上去的:
其實在陡峭的坡度上,也可以修軌域交通直上直下, 只是必須用 齒軌纜車(Funicular)系統 。
顧名思義,齒軌,指的是列車與軌域之間靠齒輪的嚙合驅動,列車本身可以內建動力系統,但這會大大增加列車重量,不利於爬陡坡,所以更常見的是把動力系統設在站點,靠鋼纜牽引列車前行,與懸吊式的纜車類似。由於車與軌之間不會相對滑動,齒軌纜車能直接爬的坡度可以超過45度!
瑞士是一個多山的國家,有大大小小幾十條齒軌纜車系統在執行,上面提到的各種齒軌設計,一大半都是瑞士工程師發明的,可謂不折不扣的齒軌之國。
瑞士西部的佛立堡位於汝拉山區的南麓,整個城市坐落在山坡之上,看看這張照片就知道城市上下的高差有多大:
在佛立堡有段執行了100多年的齒軌纜車系統,長約120米,一對車廂各能載大約20名乘客,爬上大約28度的陡坡:
這個齒軌纜車系統的特別之處在於,它本身 不用任何能源 ,車上還常 有臭烘烘的味道 ,這是怎麽回事呢?原來,這段齒軌纜車是 水力驅動 的, 用的還是下水道裏的汙水 !
從圖中可以看出,上下行兩個車廂共用起點和終點段的軌域,只在中段分成兩股,相互錯開。兩個車廂各重約8噸,用一根鋼纜連線在一起,這根鋼纜在上端的車站內繞過一個絞盤,形成一個定滑輪系統,因此下行車廂把上行車廂的重量抵消掉了。
但即使這樣,一般來說上行的乘客比下行的更多(下行不費力,可以步行),因此執行時仍要克服上下行乘客重量的差值,以及車廂和軌域之間的摩擦力做功,這個能量就來自上城區產生的汙水。
在上端車站的地下,有一個存有30多立方米汙水的蓄水池(下圖A),當兩個車廂分別到達上下兩個車站後,上端的車廂有一個進水口(H)會與水池的排水口(G)對接,汙水開始註入車廂底部的水箱。註水量一般為3噸左右,上行的車廂每比對面多1名乘客,就要多加80升左右的水,確保兩個車廂的重量差值正好能克服乘客的重量差+軌域的摩擦力還略有富余。
註水量恰到好處時,兩個車廂的操作員就登車關閉車門,並松開制動裝置,讓車廂相對行駛。中途靠制動裝置的松緊調節車速,保持以1.2米每秒的速度前進,用接近兩分鐘的時間到達對面的車站,制動後下客,坡底的車廂把汙水排放到下城區的下水道中,坡頂的車廂再次註水,準備下一輪執行。
下圖可以看到檢修中被吊起的車廂,黃圈處是帶漏鬥的進水口,紅圈處是排水管:
坡頂的車站,可以看到有一根粗大的汙水管正等著和車廂的入水漏鬥對接:
坡底車站與車廂對接的排水口,直通下水道:
就這樣,佛立堡上城區汙水的重力勢能驅動著這套齒軌纜車系統,從1899年一直執行至今,現在每天的乘客平均有1600~1800人次,票價2.9瑞郎(人民幣20元左右),與公交系統通用,在一小時內可免費與公交車在1個區(2千米左右距離)內互相換乘。
這套纜車從能源角度來說是非常環保的,0排放,可從氣味來說又有些不太環保(不排碳,只排氨,汗……),畢竟汙水難免有臭味,在夏天尤甚,有時乘客不得不掩鼻而過。但無論是為了登坡的便利,還是為了這次特別的體驗,還是值得對些許異味稍作忍耐的。
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稍後再寫寫世界上坡度最大的齒軌纜車系統,想看的話可點追更。