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世界上比较有特色的轨道交通(地铁、轻轨)有哪些?

2015-06-18知识

这里写写瑞士很有特色的齿轨缆车。

众所周知,普通钢轨的局限在于列车不能爬陡坡,一般货车能爬上去的最大坡度仅为4‰~6‰(也就是水平距离每千米的高程不超过4~6米),客车能爬的坡也不过30‰~40‰,超过此限则钢轮和钢轨之间可能发生滑动,影响行车安全,所以詹天佑当年修京张铁路八达岭段的时候,要把线路修成之字形,就是为了降低铁轨的坡度,不能修成直接开上去的:

之字形的京张铁路

其实在陡峭的坡度上,也可以修轨道交通直上直下, 只是必须用 齿轨缆车(Funicular)系统

顾名思义,齿轨,指的是列车与轨道之间靠齿轮的啮合驱动,列车本身可以自带动力系统,但这会大大增加列车重量,不利于爬陡坡,所以更常见的是把动力系统设在站点,靠钢缆牵引列车前行,与悬吊式的缆车类似。由于车与轨之间不会相对滑动,齿轨缆车能直接爬的坡度可以超过45度!

水平啮合的Locher式齿轨系统,此外还有垂直式的Marsh、Riggenbach、Morgan、Abt、Strub等多种设计,都以发明者姓氏命名

瑞士是一个多山的国家,有大大小小几十条齿轨缆车系统在运行,上面提到的各种齿轨设计,一大半都是瑞士工程师发明的,可谓不折不扣的齿轨之国。

瑞士西部的弗里堡位于汝拉山区的南麓,整个城市坐落在山坡之上,看看这张照片就知道城市上下的高差有多大:

下城区楼房的屋顶,海拔高度赶不上几百米外房屋的地基

在弗里堡有段运行了100多年的齿轨缆车系统,长约120米,一对车厢各能载大约20名乘客,爬上大约28度的陡坡:

这个齿轨缆车系统的特别之处在于,它本身 不用任何能源 ,车上还常 有臭烘烘的味道 ,这是怎么回事呢?原来,这段齿轨缆车是 水力驱动 的, 用的还是下水道里的污水

从图中可以看出,上下行两个车厢共用起点和终点段的轨道,只在中段分成两股,相互错开。两个车厢各重约8吨,用一根钢缆连接在一起,这根钢缆在上端的车站内绕过一个绞盘,形成一个定滑轮系统,因此下行车厢把上行车厢的重量抵消掉了。

但即使这样,一般来说上行的乘客比下行的更多(下行不费力,可以步行),因此运行时仍要克服上下行乘客重量的差值,以及车厢和轨道之间的摩擦力做功,这个能量就来自上城区产生的污水。

在上端车站的地下,有一个存有30多立方米污水的蓄水池(下图A),当两个车厢分别到达上下两个车站后,上端的车厢有一个进水口(H)会与水池的排水口(G)对接,污水开始注入车厢底部的水箱。注水量一般为3吨左右,上行的车厢每比对面多1名乘客,就要多加80升左右的水,确保两个车厢的重量差值正好能克服乘客的重量差+轨道的摩擦力还略有富余。

注水量恰到好处时,两个车厢的操作员就登车关闭车门,并松开制动装置,让车厢相对行驶。中途靠制动装置的松紧调节车速,保持以1.2米每秒的速度前进,用接近两分钟的时间到达对面的车站,制动后下客,坡底的车厢把污水排放到下城区的下水道中,坡顶的车厢再次注水,准备下一轮运行。

下图可以看到检修中被吊起的车厢,黄圈处是带漏斗的进水口,红圈处是排水管:

此外还能看到车轮与轨道啮合的齿轮

坡顶的车站,可以看到有一根粗大的污水管正等着和车厢的入水漏斗对接:

坡底车站与车厢对接的排水口,直通下水道:

就这样,弗里堡上城区污水的重力势能驱动着这套齿轨缆车系统,从1899年一直运行至今,现在每天的乘客平均有1600~1800人次,票价2.9瑞郎(人民币20元左右),与公交系统通用,在一小时内可免费与公交车在1个区(2千米左右距离)内互相换乘。

泛着历史感的车厢,木制座椅和内饰隐隐覆着一层包浆

这套缆车从能源角度来说是非常环保的,0排放,可从气味来说又有些不太环保(不排碳,只排氨,汗……),毕竟污水难免有臭味,在夏天尤甚,有时乘客不得不掩鼻而过。但无论是为了登坡的便利,还是为了这次特别的体验,还是值得对些许异味稍作忍耐的。

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稍后再写写世界上坡度最大的齿轨缆车系统,想看的话可点追更。