鐵軌上的激情世界

說起火車來，相信各位童鞋，特別是男童鞋對這玩意兒并不陌生——就算是沒有親身體驗過，也是被廣播、電視、電影、網絡等一些系列的媒體轟炸過。沒有錯，火車這玩意兒天生就是個霸氣十足的主，這玩意兒所到之處，鐵流滾滾，風馳電掣，總是伴隨著那刺耳汽笛的長鳴，鏗鏘有力的咔嚓聲，將貨物送到遠方，將親人送到身邊，反之亦然。這鐵軌上的一切怎能不讓各位Geek熱血沸騰?面對如此一個Power十足的東東，咱們又豈能放過呢?

火車有多牛

200.4公里

為紀念德意志帝國國鐵開通100周年，第三帝國專門造了3臺用來打破速度紀錄的蒸汽機車BR 05。這玩意兒通過在車頭加裝流線型整流罩與在動輪周圍加裝包圍裙板來降低空氣阻力。特別是其中的二號機，1936年5月11日，這玩意兒在柏林到漢堡的鐵路上一段緩坡創造了每小時200.4公里的最高速度，平均速度為每小時139.4公里。后者保持了70多年，至今都沒有被任何一臺蒸汽機車打破。

239.7公里

被鐵道迷稱為掃把的韶山。型電力機車自1996年11月開始發力，先是在京廣鐵路上以每小時185.3公里的速度，破了咱們這片兒既有線的最高運行速度。兩個月之后，掃把又在北京環行鐵道上牽引雙層客車，創造了每小時212.6公里的速度，拿到了當時的中國鐵路第一速。又過了一年，這玩意兒繼續在在京廣鐵路上發力，跑出了每小時239.6公里的速度，刷新了中國鐵路第一速。雖然這個紀錄后來被車組打破，但掃把仍然是咱們這片兒機車中的最高速度記錄保持者。

574.6公里

2007年4月3日，法蘭西共和國一列經過輕量化處理的TGV V150竟然在7分鐘的連續加速中，達到了驚人的每小時574.6公里的速度。也就是說，TGVV150每一秒就會將向前沖出近160米的距離。在這樣的速度面前，神馬上海磁懸浮每小時300公里，和諧號每小時460公里，對著574.6這個數字，通通都是浮云，是浮云，浮云，云……

800毫米

地球上口徑最大的火炮并不是在海上，而是在鐵路上。當年第三帝國遵循大就是美帝暴力哲學，讓克虜伯造了古斯塔夫炮與朵拉炮專門用于搞定那些鋼筋混凝土澆灌而成要塞與碉堡。這玩意兒最后造出來口徑高達800毫米，比倭國當年在最自豪的大和號主炮還要大340毫米，重達1344噸，只能裝在總共有80多個車輪的4個轉向架上由機車牽引。如果以最大仰角發射，7噸多重的炮彈在半空中經過重力加速度之后，可以穿透7米厚的混凝土或1米厚的鋼板，在原子彈等大殺器出現之前，可以算是當時武器譜中排名前幾位的玩意兒。

6719臺

當年，第三帝國為了多快好省地建設郭嘉的社會主義，搞了場轟轟烈烈的戰爭機車運動。這場運動的重點就是整幾種價廉物美、皮實耐操、多拉快跑的蒸汽機車出來。在這里面BR 52毫無疑問屬于其中的典型。雖然BR 52只是BR 50的精簡版，但是這玩意兒還是能拉著4000多噸的東東，每小時跑上80公里。在加上戰后造的BR 52，前前后后總共有17家工廠造過這玩意兒，那個經常被瓜分的波蘭竟然到了上世紀90年代初都還在用這玩意兒，以6719臺的產量成為了地球上數最多的蒸汽機車。

7207號

作為地球上最后一個量產蒸汽機車的山頭，蒸汽機車的數量在當年可并不算少——咱們這片兒的大同機車廠于1988年12月21日出廠的7207號前進型蒸汽機車，不僅是地球上最后一臺量產的蒸汽機車，而且還是地球上技術最先進的蒸汽機車(甚至還在本世紀初飄洋過海出口到了花旗國，讓那邊的人民群眾不用再在博物館中才能見識蒸汽機車了)。目前，這玩意兒還在不差煤的山西一家火力發電廠運轉中。

9600千瓦

面對重達萬噸的貨物，咱們這片兒的和諧。型電力機車表示鴨梨不大，這玩意兒只是在阿爾斯通Prima 6000的基礎上做了下小小的改進，用兩臺當一臺用——將Primo 6000搞成了雙機重聯，就有了和諧_D2型電力機車可怕的9600千瓦牽引功率，名列地球上電力機車拉力榜首。現在，這玩意兒主要在大秦鐵路上跑來回，3臺和諧_D2電力機車就可以拉動20000噸，從此山西的煤老板再也不用擔心煤多得運不出去了。

204，000，000人次

作為咱們這片兒的地方特色之一，春運期間的鐵路那是相當的牛X——要知道，僅僅是在去年，短短的40多天里，就有204，000，000人次通過列車被送往四面八方。也就是說前20天將102，000，000人次倒騰一遍，后20天再將剩下的一半對調。對于這個夸張的數字，與之對應的是咱們這片兒的鐵路里程雖然在地球上排名老三，但是算到每個人頭上的距離就只有5.8厘米了，還不如一支煙長呢(據說最近這個長度有所增長，接近一支鉛筆的長度了)……

火車怎么開

看過了前面那一堆數字，各位童鞋應該知道火車為什么如此牛X了吧?不過咱們在這里還是暫且打住，收收各位童鞋那顆熱血沸騰的心，先告訴大家一個杯具般的事實——火車其實不叫火車!火車只是一個通俗的說法，按照有無動力可以分為機車與車輛。前者就是各位童鞋常說的火車頭，用來牽引車輛的；而后者則是車廂，也就是被火車頭拖著跑。作為一個Geek如果還與廣大不明真相的人民群眾一樣，還在用火車這個名詞那就太不專業了。在這兩者中，機車的發展基本上代表了整個火車的發展。所以既然咱們現在要好好說道說道火車的歷史，那么就得從機車的動力演變開始——這機車與改變地球人生活的大多數工業發明一樣，都得從18世紀末發生在日不落帝國那場工業革命說起。

那時候的礦山，雖然已經有了軌道與礦車，可是用來拉動礦車的還是人民群眾用了幾千年的牲口。這但凡是牲口，總是會有那么幾天的——病了，不能拉；生了，不能拉；老了，還是不能拉；死了，更是不能拉……比起牲口來，這機器就要和諧很多了，不僅跳出了生老病死的圈子不說，而且只要保養得當，用個幾十年完全就是小case。在這樣的環境下，機器這種先進的生產力代替牲口這種落后的生產力，無疑成為了大勢所趨。

好在工業革命那幾年，咱們眾所周知的詹姆斯·瓦特童鞋改良了蒸汽機，才讓日不落帝國日后有個叫做理查德·特里維西的發明家能將蒸汽機裝到了礦車上，用蒸汽推動活塞，再讓活塞通過連桿去驅動車輪。這樣看來，蒸汽機車的發明人非這家伙莫屬。可是特里維西童鞋僅僅是發明家，知道怎么發明出稀奇古怪的東東，卻不知道這一大堆發明出的東東到底對地球人有什么用。所以第一臺蒸汽機車的命運灰常杯催——竟然被特里維西童鞋放到廣場上，在軌道四周搭起圍墻，收起門票搞起了試乘試駕來。從此，第一輛蒸汽機車完全淪為了日不落帝國人民群眾的娛樂設施，而特里維西童鞋也沒有因此而名垂青史。

與特里維西童鞋的目光短淺不同，21年之后同樣是在日不落帝國，一個叫做喬治·史蒂芬森的工程師讓蒸汽機車不再停留在娛樂設施上面，而是在斯托克頓到達林頓之間建了條32公里長的鐵路。這一年的9月26日，史蒂芬森童鞋在這條鐵路上開著自己倒騰出的Locomotion 1(運動1號)蒸汽機車，雖然功率僅僅只有60匹馬力，還不如咱們現在許多小排量汽車的發動機，但是卻拖著12輛礦車＋21輛臨時加裝座位的客車，浩浩湯湯地組成了一列120米長的列車，拖著500多位圍觀群眾。當列車以每小時24公里的速度晃晃悠悠地到達斯托克頓的時候，教堂鐘響、軍樂高奏、禮炮齊鳴，在一片歡騰中宣告了地球人從此進入蒸汽機車時代。也正是從那時候開始，E文中多了Locomotive(蒸汽機車)這個單詞。而在4年之后，利物浦到曼徹斯特建成了一條41.6公里長的鐵路，史蒂芬森童鞋帶著自己新造的火箭號蒸汽機車在上面跑了n次來回，并獲得了當時蒸汽機車競速比賽的冠軍而一舉成名。由于火箭號已經采用了十字頭、主連桿、曲拐來驅動動輪，因此被譽為現代蒸汽機車的雛形。不過，咱們與其說史蒂芬森發明了具有現代意義的蒸汽機車，還不如說這家伙建立了地球上鐵路的第一條標準——標準軌距。軌距其實就是兩根鐵軌之間的距離，這家伙當時用的軌距是4英尺8英寸半，換算成公制就是1435毫米。對于史蒂芬森童鞋當年為什么要選擇這樣一個有整有零的尺寸，后世不少專家考證出了n種不同說法，其中最厲害的是說1435毫米這一軌距源自古羅馬戰車的輪距……不過根據Geek考證，其實這個尺寸并沒什么特殊的含義。當初蒸汽機車的導輪是作用在鐵軌的外側，而兩根鐵軌的外側的距離就是5英尺。而史蒂芬森的蒸汽機車將導輪由外側改為了內側，也就少了1.75英寸，雖然兩根鐵軌的位置并木有變化，但是軌距自然就減少了也就變成了1435毫米。由于史蒂芬森的名氣，這家伙搞出的軌距有了強烈的示范作用，所以1435毫米的軌距很快傳遍了日不落帝國，再從日不落帝國傳到了剛剛獨立不久的花旗國，再橫渡英吉利海峽，在歐羅巴大陸登陸。最后國際鐵路協會在1937年的時候，終于將1435毫米定為標準規矩。

雖然地球上有標準軌距，但是上面的各大山頭卻并不一定將這玩意兒作為標準。比如老毛子用的軌距就比標準軌寬，達到了1524毫米，也就是咱們常說的寬軌；而倭國的一些地方，那些不思進取的家伙就用的是1067毫米，甚至北邊還有762毫米的軌距的窄軌。不過雖然地球上有這么多標準不一的軌距，但是如此之多的軌距中，1435毫米的標準軌距絕對可以算是主流。蒸汽機車經過了差不多50多年的發展，在鐵路上站穩了腳跟。不過這玩意兒有個灰常大的缺點——熱效率太低。燒一噸煤所產生的能量，僅僅只有10％，運氣好點可以達到15％轉換成了動力，剩下的都變成了光與熱被白白浪費掉了。對于如此低下的熱效率，蒸汽機車被無情地淘汰也就在所難免了。根據熱機的發展史，蒸汽機之后就該是內燃機的天下了。既然如此，那么在機車的發展史中，蒸汽機車之后就應該是內燃機車登場了，不過，事實卻不是這樣，有這樣想法的童鞋犯了一個Geek絕對不能有，也不該有的嚴重錯誤——慣性思維。在機車的發展史上，電力機車比內燃機車登上舞臺的時間早很多。要知道在電力機車誕生的那一年，也就是1879年，柴油機連個影子都沒有呢!

在19世紀的歷史上，但凡是與電有關的事兒，多半得與邁克爾·法拉第、馮·西門子、托馬斯·愛迪生、尼古拉·特斯拉這幾位童鞋的工作、生活有關，這電力機車也不例外。就在法拉第童鞋發現了電磁感應之后，發電機與電機先后出現在了地球上。有了電與電機，西門子童鞋又一次走在時間的前列。這家伙在1879年5月31日的時候，在柏林貿易博覽會上展出了地球上第一臺電力機車。這玩意兒采用軌道供電，功率僅僅只有2.2千瓦，牽引著3節車廂總共18人在軌距為1米的圓形鐵路上遛彎。以現在的眼光看來，地球人的第一臺電力機車實在是過于簡陋，甚至連如今兒童樂園中的小火車玩具都不如，但是西門子童鞋卻明銳地看到了未來的希望——這家伙認為在未來鐵路這個廣闊天地中，電力機車一定會大有作為的，對著玩意兒一直不拋棄、不放棄。而這也成就了西門子在電力機車這一領域稱霸100多年。咱們這片兒號稱擁有自主知識產權，由咱們進口主要零件自己動手組裝，在京津城際客運專線上跑出了每小時394.3公里的CRH3(就是經常上CCAV新聞的恥辱號，Sorry，是和諧號)動車組，其原形就來自西門子IcE-3。當然，在前面咱們說的那群童鞋中，與西門子童鞋抱有同樣想法的還有一個老熟人——花旗國的愛迪生。這個成功的商人在1年之后搗鼓出了花旗國第一臺電力機車。雖然電力機車生得比內燃機車早，但是在這玩意兒誕生之后的很長一段時間里，發展都很緩慢——當時連電都還是個奢侈品，能用上電燈就已經提前100多年進入小康了，所以各位童鞋就不要指望電力機車能有什么大作為了。不過即便如此，電力機車卻還是在礦山上，特別是煤礦等不差錢的地方大顯身手。至于這原因嘛，一是電力機車沒有蒸汽機車燒鍋爐的明火，在礦山中比用蒸汽機車更為安全；二是礦山中開采出來的煤可以直接用來燒開水發電，電力機車不用擔心沒有電而歇菜。

就在電力機車緩慢發展的同時，德意志帝國一個叫做魯道夫·狄塞爾的工程師發明了柴油機。要說這柴油機可是個好東東，不僅燃料便宜，而且出力兇猛。雖然在轉速上不如同時期的汽油機，可是在扭矩方面兩者可不能同日而語，前者比后者大多了。既然擁有強大的扭矩，按理說這玩意兒應該非常適合重載，完全可以裝在機車上的，可是柴油機卻在發明出來的20多年之后才被應用到機車上。難道是地球人不知道柴油機這玩意兒的優勢嗎?顯然不是，這是因為要將柴油機裝到機車上，必須首先解決傳動問題。由于機車是在相對光滑的鐵軌上行駛，那么機車在進行牽引工作的時候，其速度越快，由于摩擦力的關系，對扭矩的需求就會變小。如果這個時候動輪輸出的扭矩過大，反而會導致打滑的情況。這樣一來機車并不是越跑越快，而是費力不討好，越跑越慢了。可是柴油機就是一個死心眼＋牛脾氣，這玩意兒輸出的扭矩幾乎不會隨著速度的改變而改變。很顯然，這樣的特性是明顯無法勝任機車的牽引工作的。為了解決這個問題，地球人在柴油機到車輪之間設置了一個傳動裝置，通過這個東東讓柴油機輸出的扭矩與機車的速度不發生直接聯系。經過處理之后，扭矩就能與速度成反比了。在眾多的傳動方式中，地球人主要采用了機械傳動、液力傳動與電傳動這3種。對于采用機械傳動與液力傳動的內燃機車，其實很像咱們現在熟悉的汽車，由于傳動效果并不好，所以很少用于客貨車的牽引，而大多數用在了對速度要求不高的調車或小運轉作業上。至于剩下的電傳動，則是取消了柴油機到動輪之間直接的動力傳遞，而改為了柴油機用來驅動發動機發電，發電機發出的電來讓電機轉動，最后再驅動動輪。

早期的內燃機車上的發動機用的是直流發電機發電，然后用直流電來讓直流電機轉動，咱們將這種傳動方式成為直-直傳動。不過這種傳動方式既然用的是直流發電機，那么里面肯定有換向器，有了這個東東，直流發電機發出來的電才會是直流電。正所謂成也蕭何，敗也蕭何。有了換向器之后，發電機的轉子每次通過換向器的時候都是依靠慣性，如果滑過的時候出現不順暢或電壓過高的情況，那么很可能搞出電火花，甚至是電弧而造成短路，嚴重的時候甚至可以直接讓轉子繞組掛掉。正是由于這一缺陷，內燃機車上的直流發電機功率往往并不大，大多數都是2200千瓦以下。這樣的輸出功率對于牽引普通列車還湊合，可是隨著地球人對生活質量的提高，在上個世紀60年代之后，多拉快跑成為了時代的主旋律，直-直傳動的內燃機車明顯跟不上時代了。

既然內燃機車上的直流發電機的效果不行，那就換上沒有換向器的交流發電機試試。雖然這玩意兒發電的效果不錯，超過2200千瓦完全沒有鴨梨，但是發出來的電卻是交流電，是不能直接讓牽引電機轉動的，必須通過大功率整流裝置將交流電變成直流電使用。對于這種交-百傳動，由于是從直-直傳動上升級而來，技術上對機車的改動并不大，目前在機車上應用得相當廣泛。既然交流電在機車上比直流電要好很多，那么肯定有童鞋要這樣問：為什么牽引電機不一步到位，也從直接改成交流呢?其實各位童鞋不知道，咱們這片的架空電纜都采用的是25千伏50赫茲的單相交流電，如此之高的電壓是不可能直接用來讓牽引電機轉動的，必須要經過降壓處理才行。可是交流電這東東偏偏又是個難伺候的主兒，想對這個東東直接進行降壓基本上是不可能。所以在機車上對直一直傳動進行升級的時候沒有一步到位，這才有了交直傳動。不過交流發電機與交流牽引電機的優勢顯而易見，所以咱們還得想個轍，在機車上用起交流牽引電機來。既然交流電直接降壓相對比較困難，那這條路走不通，咱們就得再換一條路走試試。各位童鞋都知道，直流電這玩意兒可以灰常方便地調節電壓，咱們只要在交流電與直流電之間做下轉換，問題不就解決了?話雖然是這樣講，但活兒可不輕松，要將直流電轉換為交流電，咱們還得在機車上裝上大功率的逆變器——先將交流發電機發出來的交流電整流成直流電，再對直流電進行降壓處理。在這里其實與交直傳動沒有什么太大的不同，不過直流電在通過逆變器之后，就又逆變成了交流電，而且電壓也被降低了這樣一來讓交流牽引電機轉動完全不是問題。由于交流電先整流成直流電，再逆變成交流電這樣的過程，咱們將這樣的傳動方式叫做交喜交傳動。看過了內燃機車的傳動方式，細心的童鞋應該會有所發現，內燃機車的柴油機＋發電機其實就是一套發電機組，用來發出交流電。如果咱們將這個東東扔一邊，采用外部的架空電纜、第三軌等方式供電，那么內燃機車就會立馬華麗麗地變身成為電力機車。正是因為這樣的原因，在內燃機車發展的同時，電力機車一刻也沒閑著，也在快步向前。現在的內燃機車由于可以自給自足，通常用于距離長，不方便進行電氣化改造的線路：而電力機車由于不用擔心燃料的問題，則被用于運量大，速度快的電氣化線路。

列車是怎么組成的?

說了這么多，咱們從蒸汽機車到電力機車，再到內燃機車，將機車的動力演變通通說了個遍。不過光有機車肯定是不夠的，要將一節一節的車輛掛接在一起才能組成列車。所以在這里，咱們還要好好說說列車的編組、解體。所謂的編組，其實就是將一節一節不同功能的車輛掛接到一起組成車列(沒有掛接牽引機車的列車)；而對于解體，顧名思義就是將已經編組好的車列再分拆成一節一節的車輛，也就是對編組進行逆向工程。在這些經過編組的車列中，用來拉人的，以后就是客運列車；而用來拉貨的，掛上牽引機車就叫貨運列車。

對于客運列車而言，由于這玩意兒大多是在固定的線路上往返運轉，所以編組基本上都是固定的，一般情況下不會輕易地被解體。在一列客運列車中，餐車基本上都會被放在列車的中部。這樣的設置主要是方便兩端的童鞋前去找食。以餐車為界，一端是掛接的軟坐車與硬座車，而另一端則是掛接軟臥車、硬臥車與宿營車。當然了，一列客運列車還會掛接行李車、郵政車等不同功能的車輛。不過這些車輛通常都是掛接在牽引機車之后，起著隔離車的作用。這樣做的目的一方面可以減少牽引機車與車輛產生沖撞，影響后面車輛上人民群眾的舒適度，另一方面還可以在發生突發事故的時候，保證廣大人民群眾的生命、財產安全。除此之外，如果掛接的車輛安裝有空調，由于這玩意兒開著的時候耗電量極大，客運列車還需要掛接發電車才能滿足人民群眾日益增長的物質需求。

與客運列車不同，貨運列車由于大多運載的都是沒有生命的東東，不像客運列車上的那些人民群眾有大腦，知道自己該在什么地方下車，所以必須根據到達站的先后順序來逆向排列，每運轉一次，就需要一次編組。對于貨運列車的編組，十之八九是在編組站完成的。這編組站可要比咱們平時看到的火車站大多了，上面幾十條軌道平鋪開來，如此的景象想不壯觀都難。當然，這樣壯觀的編組站說來也挺簡單的，基本上是由到達場、調車場、出發場組成。通常而言，這調車場處于編組站的中間，占地面具最大，有n條平行的軌道。而在調車場的兩頭則連接著到達場與出發場，在這里面就可以完成對貨運列車解體、編組、發車。現在，咱們就先從對車列的解體開始講起吧。

在貨運列車到達并卸貨之后，咱們就需要將車列進行解體，為以后編組成新的車列作準備。要干解體這活兒，那就得用調車機車將車列推送到調車場前的駝峰。駝峰其實是個非常形象的說法——這玩意兒側面看上去其實就是一個土坡，好像駱駝的咪咪。土坡上面有條軌道，一頭連接著到達場，另一頭連接調車場的各條軌道。在對車列進行解體的時候，調車機車先將車列推到駝峰處停下，然后松開最后一輛車輛的車鉤。這樣一來，這玩意兒就會在重力的作用下滑向編組場中預先設定好的軌道，行內黑話叫做溜車。完成一次溜車之后，調車機車需要不斷地重復重復再重復剛才的步驟，直到將車列全部解體。至于編組，這個就比解體好理解得多了。干這活兒說白了就是用調車機車在調車場內將需要順序的車輛一輛接一輛掛接到一起，申成一條長龍，然后裝貨并牽引到發車場，加掛牽引機車之后組成新的貨運列車，最后運載著貨物沿著鐵路奔向四面八方。

機車憑什么牽引車列?

考過駕駛執照的童鞋應該有這樣的經驗，在汽車起步的時候，并不是將油門踩到最大起步就一定給力。如果咱們將油門踩到最大，很可能車輪已經出現打滑的情況，而汽車還在原地趴窩。這樣的道理同樣適用于機車。機車在啟動的時候，由于動輪與鐵軌都是由金屬造的，雖然看上去都比較光滑，但是表面上是不可能絕對平整的。這兩個東東在一定壓力之下，進行力傳遞的時候，一開始時處于沒有相對運動的狀態，似乎是兩者如膠似漆，不愿分開，咱們將這種情況稱為黏著。而在動輪開始傳遞扭矩之后，鐵軌對動輪的反作用力才能讓動輪在鐵軌上滾動，在這個狀態下的力稱為黏著力。對于前面那段描述，學過高中物理的童鞋應該能看出，這樣的摩擦其實是靜摩擦。既然是靜摩擦，那么肯定有一個最大值(黏著牽引力)，一旦超過了最大值，黏著狀態立刻就會被破壞，這時動輪就會在鐵軌上打滑，變成滑動摩擦了。換句話說，只要動輪的黏著力沒有超過黏著牽引力，那么機車就能在鐵軌上前進：一旦超過之后，機車就得在鐵軌上趴窩。為了避免因為提高黏著力而出現動輪打滑的情況，機車靠的其實是一件灰常不起眼的東東——石英砂。當機車將這玩意兒撒到鐵軌上的時候，其實是通過改變摩擦面的粗糙程度，也就是提高摩擦系數來增加黏著牽引力。所以一趟運轉下來，機車用掉幾個立方米的石英砂并沒有什么好奇怪的。機車能夠牽引車列，歸根結底是取決于動輪與鐵軌之間的摩擦情況，也就是說接觸面的粗糙程度。通常而言，速度越快、牽引力越小，而這也是為什么咱們前面說機車的速度越快，輸出的扭矩反而要變小的原因。

列車會遇到漢蘭達坡嗎?

一個小土坡，Polo上去了QQ上去了，奧拓也上去了，甚至是小手扶也上去了，可那個2.7升排量的漢蘭達就是上不去。這樣的情況，會在機車上發生嗎?機車也會遇到漢蘭達坡嗎?除了機車的牽引力之外，列車爬坡也是運轉中經常面對的問題之一。由于鐵軌的表面相對光滑，摩擦系數比較小，所以列車要在上面爬坡相對比較困難。為了不讓列車出現漢蘭達坡那樣的窘境，咱們在修建鐵路的時候就必須考慮到這個問題，對坡度盡量進行控制。比如一段鐵路的坡度為8‰，也就是說每公里高度只增加了8米，這樣一來鐵路的坡度可要比公路的平坦多了，就算是鐵軌的摩擦系數比較小，也不用擔心列車爬不上去了。當然，咱們這片兒土地山河壯美，地形復雜，不是任何地方都有條件能夠直接修坡度為8‰的鐵路的。比如有的地方能夠修建鐵路的距離不長，但是高度差卻比較大，如果再在如此的條件下修建的鐵路，列車在上面又有爬不上去的可能了。

為了讓列車能夠爬得上去，咱們只好向咱們這片兒最精明的上海人學習，好好在螺螄殼中做起了文章，想出了展線這個辦法。展線的重點在于一個展字，這玩意兒將一段鐵路延展開來，中間通過多座橋梁、隧道、環線來增加鐵路的距離，換取比較低的坡度，從而讓列車能夠爬得上去。各位童鞋在小學的時候學過一篇課文，上面說那個留美的幼童詹天佑回國設計的京張鐵路，在青龍橋就設置了展線。這條展線通過人字形鐵路，硬是用蒸汽機車連推帶拉將列車送上了八達嶺。而在今天，咱們這片兒在上世紀70年代，為了支援三線建設修建的成昆鐵路，在全長1083.32公里的鐵路上，竟然設置了7處展線。其中的白果站與越西站，雖然直線距離只有短短的8公里，但是由于兩站之間海拔高度相差196米，也就是說坡度達到了41‰左右，這樣的坡度對于列車而言是爬不上去的，只能依靠展線(乃托展線)了——一共通過修建8條隧道，5座橋梁與2處環線，在路經同一個村莊形成了上、中、下3層鐵路重疊的奇觀，才將坡度由41‰降低到了16‰，從而保證了列車能夠爬得上去。對于這條展線，相信走過成昆鐵路的童鞋印象應該相當深刻。

列車靠什么轉彎?

說完了列車的起步，咱們再來說說列車靠什么來轉彎。小時候玩過四驅車的童鞋都知道，這玩意兒轉彎靠的是跑道兩旁的導軌，其實鐵路上的兩條鐵軌就好比是導軌，不僅承載著列車，還起著導向的作用。當然，光靠鐵軌這一個巴掌是拍不響的，咱們還需要車輪上的一個東東——輪緣。其實，在列車的車輪上，左右都設置了輪緣，這個東東除了牢牢地將車輪卡在鐵軌上之外，還可以隨著鐵軌的曲線變化來控制列車的方向，換句話說就是列車什么時候轉彎得鐵軌說了算。正是因為這樣的原因，機車才與各位童鞋熟悉的汽車不同，雖然也有司機在上面駕駛，但是上面連方向盤這樣的基本配置都沒有，司機的工作僅僅是干控制列車速度與停駛的活兒而已。既然列車靠的是鐵軌來轉彎，那么新的問題隨之來——雖然列車能在輪緣與鐵軌的共同作用下轉向，但是只要是4個輪子的東東，在進行轉彎的時候，由于相對的兩個車輪之間有1435毫米的距離，兩個車輪轉彎半徑并不相同，內側車輪的轉速總是明顯要比外側車輪要慢的。這種情況要是擱在汽車上，咱們完全可以通過半軸+差速器來搞定。可要是將放在列車上，那還真是個問題，因為列車的每個輪對都是整體鑄造而成的，也就是說這玩意兒在轉彎的時候內外兩側車輪不可能有轉速差。既然沒有轉速差，那么列車又是通過什么辦法來實現差速器的功能呢?

要解決這個問題，咱們還得從車輪下手。在車輪上，除了有輪緣之外，也就是與鐵軌的接觸面被稱為踏面。這個地方估計平時沒有童鞋會去注意，可是里面還是可以做做文章的——這個接觸面并不是被設計成一塊平面，而是外小內大的錐面。為方便進行分析，咱們現在先將這個錐面進行—F簡化，可以將這個東東理解成從內到外，由大、中、小3級組成。當列車在直線上運轉的時候，由于左右兩條鐵軌沒有轉速差，車輪的中間那一級與鐵軌接觸，一切正常向前進；而在向右轉向的時候，由于右側的鐵軌的轉彎半徑要比左側的大。在離心力的作用下車輪被強行擠向右側鐵軌。這樣一來，在直線上沒有發揮作用的大、小兩級車輪開始發揮作用了——右側車輪上較大的一級與右側鐵軌接觸，而左側車輪的最小那一級則與左側的鐵軌接觸。由于大小兩級車輪的半徑不同，列車在沒有差速器的作用下消除了轉向時的轉速差。

雖然采用圓錐車輪能夠搞定轉向時的轉速差，但是由于車輪的踏面就那么短一點，所以效果非常有限，以至于列車的轉彎半徑，也就是鐵路的最小曲線半徑通常都比較大，基本上都在100米以上。雖然大多機車可以通過125米最小曲線半徑的鐵路，不過那都是在低速狀態下通過的。為了在保證速度的前提下通過，最簡單的方法就是加大最小曲線半徑。在咱們這片兒，鐵路在彎道上大多設置為500米以上最小曲線半徑，以此來滿足列車高速通過的需要。

列車除了靠鐵軌與錐面這兩大法寶來進行轉彎之外，還有一個灰常重要的東東——轉向架。要說轉向架可是個灰常常見的東東，無論是在機車上還是在車輛上，咱們都能找到。不同的是，在機車上的轉向架裝的不僅有動輪，而且還懸掛著牽引電機。可無論是哪種轉向架，這玩意兒的作用都是一致的，讓列車更好地轉彎。在轉向的時候，由于列車的車廂是與轉向架通過心盤來連接的，所以被轉向架分割成n個部分。學過幾何的童鞋都知道描述曲線的時候，咱們只要用到的直線越多，那么這段直線就越接近需要描述曲線。這轉向架用的也是這個道理，在n臺轉向架的共同作用下，列車的實際轉向曲線就會變得更平滑。正是如此，咱們這片兒無論是車輛還是機車，都裝有轉向架。通常而言Co-Co軸式(每輛機車有2臺轉向架，每臺轉向架有3軸，每軸均有獨立的牽引電機)的機車適合跑平直高速的鐵路。與之相對地，同為六軸的Bo-Bo-B0軸式(每輛機車有3臺轉向架，每臺轉向架有2軸，每軸均有獨立的牽引電機)的機車，由于多了一套轉向架，則更適合跑最小曲線半徑鞍孫的鐵路。

列車有沒有轉彎燈?

有個非常有名的段子，某笑星說有童鞋為了發財，想了許多辦法，其中之一就是去倒賣火車轉彎燈這個沒有競爭對手的東東。對于這個笑話，大多童鞋都是一笑而過，可是只要仔細想想，火車真的沒有轉彎燈嗎?說有吧，大家想想都覺得不對，機車需要轉彎燈干什么?說沒有吧，還別說在大多內燃機車與電力機車的前面還真有像轉彎燈一樣的東東。那么作為一個具有刨根問底竟是的Geek，火車到底有沒有轉彎燈這個問題自然是不可能放過的。

按照邏輯學的角度來推論：既然機車連方向盤都沒有，一切都是跟著鐵軌走，鐵軌讓列車轉彎，列車就轉彎，那還要轉彎燈來干什么，這不是畫蛇添足嗎?可是這僅僅只是推論，沒有實際論據來驗證，所以咱們只能從另一方面人手，只要知道機車前面那個像轉彎燈的東東是干什么的，這個問題也就有了答案。其實，是用來區別兩頭都有司機室的機車前進方向的，如果機車的一頭在向前運轉，那么另一頭的轉彎燈就會亮起來，發出紅光。看到這個燈的時候，就代表了亮燈的地方是機車車尾，也就是說這個所謂的轉彎燈其實是尾燈，那個準備倒賣火車轉彎燈的想法注定只能是一個笑話。

列車怎樣才停得下來?

機車的整備質量少說也有上百噸，而這玩意兒牽引的車輛也不弱，至少也有20多噸。這樣算來，一列掛接20多節車輛的列車，光是自重就有近5000噸，慣性肯定不小。要讓這么重的一列列車停下來，肯定不是件輕松的事兒——制動距離短不了，沒幾公里是不行的。雖然事兒并不輕松，但是讓列車停下來的方法卻有不少，在眾多的制動方式中，地球人主要用到了踏面制動、盤式制動、電阻制動與再生制動這4種。咱們現在先來說說排在最前面的踏面制動。這玩意兒可以說是用得最多，結構最簡單的制動方式之一，在無論是蒸汽機車還是電力機車或是內燃機車，在上面一用就用了近百年。說起這玩意兒的結構來，其實與汽車上常見的鼓式制動差不多，靠的是閘瓦與車輪摩擦來產生制動力。不過不同的是后者作用在輪轂內側，而前者則是作用在車輪的踏面上。制動的時候，特別是在晚上，往往伴隨著刺耳的摩擦聲，咱們可以看到列車的車輪火星四濺并逐漸減速。由于這玩意兒是直接作用在踏面上，長期使用會對踏面造成磨損，而且需要頻繁更換閘瓦，所以在最近幾年造的電力機車與內燃機車上已經很少用到了。目前機車上面主要采用了盤式制動。盤式制動的原理就與汽車上的一模一樣，只不過是放大版而已，制動用的液壓油改成了壓縮空氣，咱們在這里就不再多說了。雖然盤式制動與踏面制動相比，沒有直接作用在踏面上，磨損明顯要比后者要小很多，但是這玩意兒畢竟是屬于機械制動，時間一長還是或多或少有些磨損的。為了避免這些磨損，地球人想出了不需要接觸的電制動，也就是用電來作為剎車。作為電制動的兩大代表。電阻制動多多用于內燃機車，而再生制動則在電力機車很常見。雖然這兩種制動方式用于不同類型的機車，但是這玩意兒卻有個共同的特點，就是牽引電機在機車上可以一人分飾兩角——牽引電機既可以牽引列車前進，在制動的時候又可以轉換成發電機，再在發電的同時讓列車減速。也就是說，在制動的時候，機車并沒有向牽引電機輸電，而是讓其空轉，依靠慣性產生的動能來發電，從而最后達到讓機車減速的目的。這機車的速度是減下來了，可牽引電機發出的電怎么辦呢?對于內燃機車而言，這多出來的電基本上沒什么用處，直接輸入電阻消耗掉就成。說白了電阻制動其實就是先將動能到電能，然后再是電能到熱能的轉化過程而已。而再生制動比起電阻制動來則要和諧很多一制動時產生電能一點都沒有浪費，通過接觸網回流，從而達到節能環保的效果。除此之外，采用再生制動的電力機車由于沒有了電阻這個累贅，整備質量還要輕上不少。從這個角度上來看，采用再生制動的電力機車在未來優勢將更加明顯。

如何保證列車運轉的安全?

一些運力較大的鐵路，列車通過的密集程度灰常高，甚至是不到1分鐘就有一列列車通過。如此繁忙的鐵路上，列車運轉的安全毫無疑問是重中之重，那么列車的安全又是如何保證的呢?要在鐵路上追求列車運轉的絕對安全，最理想的辦法是在一條鐵路上僅一列列車運轉才能做到，問題是這樣干的經濟賬算來那可就太不劃算了。既要保證列車的安全，又要符合經濟性，為了平衡這一矛盾，地球人想了很多辦法出來。在這里面，地球人早期采用的是時間間隔法來控制列車。說得簡單點，如果一條鐵路上有5列列車在上面運行，每列列車需要1小時跑完單程，那么只要每隔12分鐘發出一列，這樣就能保證這5列列車的運轉安全。這個辦法在早期的鐵路上灰常有效，幫了地球人大忙，不過隨著蒸汽機車速度的提高，鐵路上跑的列車越來越多，時間間隔法里面隱藏的安全隱患逐漸開始暴露了——如果前面發出的列車速度過慢或者突然停車，那么后面發出的列車很快就會追上去，這樣一來就加大了造成追尾事故的幾率。

為了避免前面的杯具發生，在1842年的時候，日不落帝國有個叫威廉·庫克的家伙提出了空間間隔法——這空間隔法說起來就好比咱們現在開著一輛汽車，總是要與前面一輛汽車保持一定的安全距離，這樣才能有足夠的反應時間來保證不會發生追尾。不過，列車無論是在速度上，還是在制動距離上，都要比汽車要快、要長，是不能可能通過目視來保證與前面列車的距離的。為了解決這個問題。這家伙將一條鐵路劃分成n個不同的區間。這些區間里面，上面有列車在運轉的叫做閉塞區間，而沒有列車的區間則屬于開放區間。一旦一列列車進入了一個開放區間，那么這個區間就立刻變成了閉塞區間。換而言之，就是同一時間、同一區間內絕對不允許有兩列或以上的列車在運轉——直到今天，這都是保證列車安全運行的最可靠的原則。

可是運轉中的列車既不是葫蘆兄弟中的大娃千里眼、二娃順風耳，怎樣才能知道即將進入的區間到底是開放區間還是閉塞區間呢?在這里金屬鍛造的鐵軌又該發揮作用了，各位童鞋都知道鐵軌能導電，咱們只要將每個區間兩頭的鐵軌做一下絕緣處理，再將區間內的鐵軌一根根串聯起來導通，那么在區間內就形成了一個電路，而信號則在兩根鐵軌之間傳遞。一旦有列車進入當前閉塞區間，那么這個信號就會通過車輪與車軸到達另一根鐵軌形成短路。這樣一來，只要偵測到短路的發生，那么列車后方就形成了無信號狀態。這個時候設在閉塞區間人口與信號燈相連的常閉繼電器就會斷開。一旦繼電器斷開之后，閉塞區間錢的信號燈就會顯示紅燈，提示后面一個區間上運轉的列車，前面的區間是閉塞區間禁止進入。通過這樣一個簡單的直流電路，咱們就可以知道即將進入的區間到底是開放區間還是閉塞區間了。

列車能夠超車嗎?

有搭乘客運列車出行經驗的童鞋多少都會遇到這樣的情形，當列車開到某個小站的時候突然停車。在這里列車既不開門，也不下客，反正這一停好像就沒有打算再走的意思。一直等到旁邊的鐵軌上有另一列列車通過好半天之后，這列列車才晃晃悠悠地向前運轉起來。對于這樣的情形，估計許多童鞋已經見慣不怪了，將此稱為臨時停車。其實這臨時停車的目的就是讓另一列列車來超車，而剛才列車停車的那個小站就是專供列車超車用的越行站。說起這越行站來，這玩意兒大多設置在復線鐵路上面，單向設置有主、副兩條軌道。當有列車需要超車的時候，先讓優先通行權較低的列車在副線上臨時停車，再開放主線讓優先通行權較高的列車先行通過。

看了前面的介紹，也就是說想要超車，列車就得擁有較高的優先通行權。可是這優先通行權并不是隨便那一列列車都能擁有的，這列車與那些介于牛A到牛C之間的國企、央企一樣，通通得按資排輩——在咱們這片兒優先通行權最高的就是搶險救災列車(車次以字母Q開頭)，要知道時間就是生命啊，分分鐘都不能耽擱，這玩意兒自然是見車超車，擁有等級最高的優先通行權；比搶險救災列車的優先通行權低一點的則是專列，這玩意兒咱們就不多說什么了，反正就是一句話——讓領導先走；緊接著專列的就是最近幾年灰常牛X的高速動車組(車次以字母G開頭)與城際動車組(車次以字母C開頭)，想要跑出每小時200公里甚至更高的速度，不超車是不可能的：在此之后則是動車組(車次以字母D開頭)，不過咱們這片兒最近幾年到處都是和諧號的影子，這玩意兒現在已經很少見了。

前面這些不是專列就是動車組，來頭都不小，而在普通機車牽引的列車中，優先通行權最高的就要數直達特快列車(車次以字母z開頭)了，這玩意兒通常都是在省會城市之間開行：優先通行權再低一點的則是特快列車(車次以字母T開頭)與行包專列(車次以字母x開頭)，這玩意兒基本上可以算是咱們這片兒客運列車的主力，屬于人民群眾喜聞樂見的東東：剩下的快速列車(車次以字母K開頭)的優先通行權就更低了屬于高不成低不就的那種：普快列車(車次為1001-5998)，雖然掛了個快速列車的名，卻沒有快速列車之實，在鐵路上跑起來，這玩意兒并沒有什么優勢；而在此之下則是經常停靠四、五等站的普客列車(車次為6001-7598)與路用列車或通勤列車(車次為7601.8998)：排在最后的，也就是優先通行權最低的普通貨物列車，基本上這玩意兒就不可能去干超車這活兒，屬于見車讓車的那種。前面說的超車，其實就是咱們在小學數學課上經常遇到的追擊問題。既然如此，現在有了追擊問題，自然少不了那個曾經讓人頭痛的相遇問題——兩列相向而行的列車在相遇的時候又會如何處理呢?其實，對于兩列列車如何相遇這個問題，其實就是各位童鞋口中常說的錯車。這與前面說的列車超車需要越行站差不多，列車錯車需要的是會讓站。會讓站大多建在單線鐵路上，而且是隔三差五就會建上一個。與越行站一樣，這玩意兒也有兩條軌道，分為主、副兩條線。在相遇即將發生的時候，優先通過權較低的列車提前進入副線臨時停車等待，當優先通過權較高的列車與其相遇并通過主線之后，才能開動奔赴下一個站點。

機車如何調頭?

想讓機車調頭，那還有什么難的?最簡單的辦法就是咱們修條180度環線鐵路，讓機車在上跑完一趟，車頭自然會換個方向，完全不用動腦筋，這就是燈泡線。不過與燈泡線相比還有種三角線也可以搞定調頭這件事兒。不過比起燈泡線來，三角線就要復雜得多了。通常而言，三角線大多是由三段鐵路組成的一個三角形。機車從人口進入之后，在三角形的第一邊上開到頭，然后倒車到第二邊的盡頭，最后再豪邁地通過第三邊前進到入口，這樣就完成了機車的調頭。

機車在燈泡線與三角線上，雖然靠自己就能搞定一次調頭，不過這兩個玩意兒實在是太占地方了畢竟是一寸土地一寸金，不是哪個車站都有空地方來建的。對于這樣的情況，機車想要掉頭就得讓調頭機來幫忙了。地球人倒騰出的調頭機說起來就是一個中間有條鐵路的大圓盤。這圓盤的入口連著進入的鐵路，只要機車開進去，這玩意兒再轉動180度，一切就搞定了。——機車從哪兒來，還是從哪兒回，不同的是方向已經被改變了。

不過最近幾十年地球人造的內燃機車與電力機車基本上都在首尾都設置了司機室，要掉頭只要讓司機從機車的這頭走到那頭，然后屁顛屁顛地往回開就成了哪里還需要什么燈泡線、三角線與掉頭機這些費時占地的玩意兒哦。各位童鞋如果還能在附近看到這些東東，那千萬不要猶豫，趕快抄起大大小小的單反、微單、卡片機等家什給這些工業遺跡拍個照留個底吧。沒準過不了多久，這些東東都會被面善心黑的KFS強拆，變成一座座拔地而起、讓人蝸居的高樓大廈……

火車這樣玩

咱們在前面花了那么多篇幅來講火車怎么開，到了這里不讓各位童鞋一試身手，是怎么也說不過去的。所以咱們現在就來告訴大家火車怎么玩，來滿足各位童鞋那顆即將爆發激情的心。當然，咱們在這里說的玩可不是真的去找列火車在鐵路上來來回回兜風，畢竟咱們大多都是普通人，不是官二代，是沒有那個特權的。不過普通人也有普通的玩法，其中體驗鐵道游戲與鐵道模型就是兩個最大分支。基本上，鐵道游戲主要分為兩類，其中之一就是以《鐵路大亨》系列為代表的模擬經營類。這類鐵道游戲其實說起來本質上與《足球經理》、《文明》系列沒有什么不同，不過是將游戲放到了鐵路上而已。話雖然這樣講，但是各位童鞋還是可以從中認識列車的編組、運行等規劃，了解一家鐵路公司如何在地球上立足，并賺到足夠多的鈔票。目前由于開發的原因，《鐵路大亨》系列只出到了第3代就沒有更新了，不過咱們這片的鐵道迷中的高手還在第3代的基礎上搞出了一套名為《探索中國》的資料片。在那里面咱們這片常見的機車與熟悉的鐵路都能在上面找到，無論是聯通南北的京九鐵路，還算跨越高原的青藏鐵路，上面發生的故事足以讓各位童鞋都能感到一切就發生在自己身邊。除了以《鐵路大亨》為代表的模擬經營類之外，另一類就是模擬駕駛類了。這一類鐵道游戲的特點不用說各位童鞋都灰常清楚，說得通俗點就是開火車，其中最具代表的要數微軟出的《模擬火車》系列了。微軟畢竟有《模擬飛行》系列的功底，在火車方面也不差，從19世紀留下的古董蒸汽機車，再到上世紀多拉快跑的內燃機車，最后到每小時200公里以上的動車組，《模擬火車》都有涉及。在這里面，咱們從出發到到達，從編組到解體，中間每一次轉向、每一次爬坡、每一次會讓、每一次越行……止面都有真實的刻畫。

玩鐵道游戲，最大的特點是除了時間與精力，各位童鞋基本上不用進行太大的投入，最最嚴重的程度就是動用存了幾年的私房錢，背著領導、GF、老媽整臺3D性能還算過得去的電腦而已，基本上屬于人見人愛，花見花開的東東。不過對于鐵道模型而言，就不僅僅是需要各位童鞋投入時間與精力了玩這玩意兒更多地需要拿出真金白銀了，所以玩鐵道模型的童鞋不敢干說個頂個都是富二代，但是基本上都是提前奔了小康的主兒。

一般而言，玩鐵道模型有3個階段，這3個階段的殺傷力一個比一個厲害。最初各位童鞋只是中毒而已，從那時候開始，鐵道模型進入了生活。這一階段的特征就是開始接觸G級、HO級、N級等比例的鐵道模型，購買不同用途的軌道建立自己的鐵道王國。對于鐵道模型而言，原樣縮小的車輪、轉向架，精細的列車細節刻畫都打動著新人門的童鞋，總之是一句話——鐵道模型就跟真的一樣。一般而言，鐵道模型比例越大賣價自然也就不和諧，不過世事也無絕對，比如倭國就很流行N級的鐵道模型，而且賣價還不便宜，很多與咱們這片在淘X網上看的HO級差不多，不過這一點倒也符合他們那點地少人多的島國小民情懷。OK，前面咱們說了那么多，其實這只是輕微的中毒階段，殺傷力雖然比玩鐵道游戲厲害，但是壓力僅僅來自經濟上的而已。不過，在中毒階段之后的發燒階段可就要夸張得多了，雖然依舊是玩鐵道模型，但是這個階段與其他階段最大的不同就是開始建沙盤了。要建沙盤，首先得要有地盤吧?想想現在的房價，一個沙盤小的就要2個平方米，各位童鞋動動腳趾頭就應該知道玩沙盤需要多大的投入。所以在玩鐵道模型的童鞋中，大多都是處于中毒階段，真正進入發燒階段的童鞋其實并不多。而且在這個階段中，比起前面來，少了一份收藏的狂熱，更多的壓力來自對沙盤的考量。像什么鐵道規劃、環境搭配、歷史考證、沙盤制作……每一項都得親力親為，反正就是不斷地查資料，不斷地做木工，大腦與雙手沒有一刻能夠閑得下來，這一切直到出現一個自己滿意的沙盤才結束(當然，也有完不成的情況，總有發燒的童鞋會追求盡善盡美，不斷地完善沙盤，離完成永遠差一步)。

各位童鞋看到了吧，發燒階段的殺傷力就已經如此厲害了那么到了處于最后的骨灰階段，那還是請各位定力不夠的童鞋自行退避，小心灼傷了c無論是中毒階段，還是發燒階段，玩的鐵道模型基本上都是小比例的，就算是G級，尺寸也不會太大。可是到了骨灰階段，那可就不同了，前面的一切都化為浮云，這群童鞋玩的可都是大家伙、夠專業——列車可以載人，里里外外都是按照原始的列車來造的；鐵路更是按照真實的標準鋪設，上面甚至還有專門的調度員、信號員……達到這一階段的童鞋，仿佛自己就是鐵老大，在鐵道上風馳電掣。當然，如果有童鞋還在問這個階段需要投入多少，那么你肯定不可能升級到這個階段……

看過了火車有多牛，了解了火車怎么開，知道了火車怎么玩，到了這里，咱們也該搞一段落，與各位童鞋揮手作別了。面對火車這樣一個伴隨著刺耳汽笛的長鳴，鏗鏘有力的咔嚓聲，所到之處鐵流滾滾，風馳電掣、霸氣十足的主兒，無論是記憶中的，還是真實的，或是縮小的，這玩意兒只要能讓各位童鞋熱血沸騰，激情澎湃也就夠了……