天空中的飛機,海洋中的輪船,它們轉彎時靠的是舵。陸地上奔馳的汽車、無軌電車,它們轉彎時,靠的是方向盤。但是在鐵軌上高速行駛的火車,既沒有舵,又沒有方向盤,為什麼也能順利地轉彎呢?
我們知道,有軌電車也沒有方向盤,它是循著鐵軌的彎道而轉彎的。看過有軌電車的轉彎,就能幫助我們理解火車轉彎的道理。有時騎自行車的人,一不小心,把輪子嵌在有軌電車的軌道裏,他的輪子就循著軌道前進,再也不聽“駕駛員”的操縱。當失去平衡,車子就倒了下來。這就是軌道能控製車輪的道理。
火車的輪子與其它車輪不同,它的最外麵一圈叫“輪箍”。
“輪箍”上有一圈高出部分叫做“輪緣”,火車上車輪的“輪緣”
始終是嵌在兩道平行鋼軌內側的。當火車行至彎道時,因離心作用,使彎道外側車輪的輪箍緊貼鋼軌,這時,外側鋼軌給輪緣一種側壓力,即向心力,迫使車輪循著鋼軌行走。我們再仔細地看一看火車的輪箍,就會發現在輪箍與鋼軌的接觸麵上是有斜度的,靠外側傾斜1/10,內側傾斜1/20;這樣在同一輪子上,就形成了一部分是“大輪”,另一部分是“小輪”。當火車進入彎道時,由於車輪緊靠彎道外側,就形成了“大輪”走彎道外側鋼軌,“小輪”走彎道內側鋼軌。這正像一列橫隊轉彎時,外圈的人步子走得大一點,內圈的人步子走得小一點,就能同時整齊地轉過彎來。正因為火車車輪的“輪箍”有個斜度,所以能使同一車軸的兩隻車輪順利地通過彎道。
在直道上,兩側車輪都正壓在鋼軌上,加上火車的重心低,火車高速運動時,就能使車輪的中心和鋼軌的中心保持一致。
我們再看看火車頭的車輪,為什麼有的做得很大,有的做得很小呢?由於這些輪子的作用不同,大小也就不一樣。最前麵的一對或兩對較小的輪子,叫“導輪”,顧名思義,就是說這一兩對輪子是起引導作用的。中間幾對大輪子,叫“動輪”。
後麵較小的輪子,叫“從輪”(也有不用“從輪”的火車)。“導輪”和“從輪”都設有轉向架,它可以不受車架的限製而自由轉向。當機車在直線上運行時,轉向架的中心線與主車架的中心線一致。在彎道上行駛時,因車輪靠向彎道內側,轉向架就帶著中心盤轉向彎道內側,這時轉向架的中心線與車架不在一直線上,就可利用複原裝置將主車架前端導向內側,使機車沿著曲線轉向,待通過彎道後,又利用複原裝置的複原力,使轉向架恢複中心位置。因此火車不論是在直道上或彎道上,都能既快又穩地高速前進。