第七章交通科技館的發展介紹
說起交通運輸,你也許立即就會想到地上急馳的火車、汽車,天上翱翔的飛機和水中遊弋的輪船……這些現代化的交通運輸工具,為人類社會的發展和經濟的繁榮、為增進世界各國人民之間的友誼和友好往來起著巨大的作用。
回顧曆史,我們可以發現,自從人類誕生以後,就有人類從事交通運輸活動的記載。在原始社會,我們的祖先居住在山洞裏,以采集和漁獵為生。為了生存,他們常常需要外出采果、打獵,並將采集到的野果和打到的獵物拖回到山洞裏來,供大家分享。後來人類逐漸學會了建築房屋、種植農作物,並能製造出獨木舟,利用自然河流從事運輸。三國時期,人們還發明了“木牛流馬”,據分析,這是一種頗具特色的獨輪車。
傳說“木牛流馬”是聰明過人的諸葛亮發明的。公元231年,諸葛亮統帥的蜀軍討伐魏軍,為了補充給養,要從劍閣往祁山大寨運送糧草。由於山路崎嶇,糧草運輸很困難,諸葛亮就教人們製作了“木牛流馬”。據古書上記載:用木牛流馬“搬運糧草,甚是便利,牛馬皆不水食,可以轉運,晝夜不絕”。
現代交通運輸是從19世紀中葉開始的,因為從那時起相繼出現了機動輪船、火車、汽車、飛機等先進的交通運輸工具。隨著這些交通工具的應用和發展,交通運輸也發生了根本的變革,並衍生出了鐵路、公路、水路、航空和管道等五種主要運輸形式。
1移動公路
公路是交通的血脈,隻有血流暢通了,才能保持交通的安全與快捷,今天隨著科技的發展,各形各色的公路也競相出現。
英國別具新裁地製成一條可以移動的公路,它是用鋁合金板連接而成的,裝在專用的平板卡車上,可以隨便移動。這條公路可以伸縮,哪裏的公路壞了,馬上就把移動公路搬到那裏作為臨時應急之用。這條公路可以通過60噸的載重汽車。
2夜光公路
芬蘭一些歐洲國家,在修築公路時采用能發光的水泥劃分車道、鋪設人行橫道線和製作各種車道標誌。這樣發光水泥在日光的照射下,能充分吸收太陽光的能量並把能量儲藏起來,到了夜晚,發光水泥便會將白天儲藏的能量以光的形式釋放出來,形成閃閃發光的公路。這樣,就會給夜間行使的司機帶來了方便,又有利於交通安全,可謂一舉兩得。
3地毯公路
地毯公路是前捷克斯洛伐克最先研製而成的,它並不像家庭裏鋪的地毯一樣,而是利用聚丙烯混合製成了一條1厘米厚的帶狀“地毯”,將“地毯”覆蓋在光滑的路麵上,這種地毯的獨特之處就是它的底部會很快與路麵粘合在一起,融為一體,形成一條地毯公路。這種公路與沒有覆蓋地毯的公路相比,具有許多優點,如壽命長、造價低、耐腐蝕等,更大的優點是可以減輕車輪與路麵的磨損,有利於交通安全。
4五彩公路
外出時,我們所見的大部分都是用瀝青修建的柏油馬路,令人感到驚訝的是,挪威采用聚苯乙烯製成五顏六色的塑料磚,用塑料磚鋪成了新型的塑料公路。並且塑料磚拚成各式各樣的圖案,所以鋪成的公路也非常好看。這種公路壽命可達20年,而且還富有彈性,即使公路的路基不怎麼堅固,也不會出現路麵斷裂、塌陷的現象。從而大大降低了高速事故的發生率。
5防水公路
世界上名符其實的一條吸水或防水公路就是歐洲一號公路,這條公路采用的是一種具有特殊性能的瀝青,這種新型的瀝青中摻入了碾碎的舊車輪橡膠,使路表麵和路的厚層中都形成了許多彼此相通的小洞。在下雨的天氣裏,這種公路中的小洞可以迅速排除雨水,所以稱為防水公路。
6無噪聲公路
具有生態化的公路——無噪聲公路在前捷克斯洛伐克科學家設計研究下也出現了,這種公路是在瀝青路麵上再鋪上礦物填料、瀝青和熱塑料膠配製的消震層。可以消除汽車行駛的強烈震動和噪音,從而大大地減少了汽車造成的各種噪音。
7自動行進公路
全世界各國為了交通方便、安全、快捷,並有利於環境。因此,各種高新技術公路也都爭先亮相。
比利時就建了兩條自動行進的公路:一條連在兩個地鐵站之間,路麵每秒運行一米,旅客隻要站在上麵,便能從一個車站“走”到另一個車站;就像我們常見的電梯,隻不過它是平坦的。另一條是在機場上,能把旅客和行李直接送到機艙。
8高速公路
高速公路的建設質量非常高,路基結實、平坦,上下坡比較平緩,這樣汽車在高速公路上行駛時能夠既快又平穩。高速路的路麵寬闊,中間有隔離帶,來往的車輛各行其道,互不影響。高速公路和普通公路的另一個明顯區別是不設紅綠燈,這樣就能夠保證車輛始終高速、通暢地行駛。
9懸浮鐵路
懸浮式鐵路就是,使列車車體懸浮於導軌之上運行的鐵路。懸浮式鐵路是利用物理的方法造成的,它不僅具有高速度這一突出特點,還有許多優點:
1、無振動:輪軌式鐵路運行時,鋼質的車輪在鋼軌上滾動,高頻的衝擊使車體產生明顯的振動。而懸浮式鐵路沒有這種衝擊,因而也就不會產生車體的振動,坐上去感到非常平穩舒適。
2、無噪聲:由於沒有衝擊和振動,也就沒有因此而產生的噪聲;又由於列車外觀呈流線形,而且運行中車廂是全封閉的,這樣就大大地減少了車體與空氣摩擦而產生的噪聲。
3、耗能少:由於運行時車體懸浮,不與軌道麵接觸,所以車體底麵所受的摩擦力很小,再加上無振動、無噪聲,所以能量消耗降到了最低點。
10空氣懸浮式鐵路
空氣懸浮式鐵路是利用壓縮空氣使車體底麵和導軌之間形成空氣層——氣墊,車體依靠氣墊的懸浮力懸浮於導軌的空勢之上運行,所以又稱為氣墊式鐵路。在這種鐵路上運行的車輛叫做氣墊車。20世紀60年代,在法國巴黎和奧爾良郊外建成了兩條空氣懸浮式鐵路。一條長67千米,一條長18千米。運行在奧爾良線上的250-80型氣墊車,每節車廂長26米,寬32米,高435米,重20噸,可乘坐80人。車上特殊的壓縮空氣供應係統,使車底麵與導軌麵間形成墊,整列懸浮在導軌麵上,再利用發動機推動列車前進。由於空氣層的作用,列車運行時底麵所受的摩擦力很小,因而大大提高運行速度,最高時速達422千米。這大約是現有高速鐵路運行速度的兩倍!
11磁懸浮式鐵路
磁懸浮式鐵路是利用分別裝在車體和軌道上的電磁鐵之間“同名磁極相斥”(日本)或“異名磁極相吸”(德國)作用,使列車懸浮於軌道上運行的,形象地說,就像在車體與軌道之間有一個看不見的“磁墊”一樣,所以稱為“磁懸浮”。
磁懸浮所用的電磁鐵又分兩種:常導電磁鐵和超導電磁鐵。常導電磁鐵的導電材料是普遍用的金屬導電材料,具有一定的電阻。由於要使幾十噸乃至幾百噸的車廂克服重力而懸浮起來,需要電磁鐵的磁性非常強,由此以來這就要求通過導體的電流非常大。而大電流通過有電阻的導體時會產生大量的熱。因此,常導電磁鐵工作時必須有大量的冷卻水幫助它散熱。這就造成設備臃腫複雜,特別麻煩。超導電磁鐵的導電材料是超導材料,也就是在低溫下失去電阻的材料。如果選用高溫超導材料製成導體,隻需把它浸在零下196℃的液體氮中,電阻就會消失,無論通過多大電流也不會發熱。所以,超導電磁鐵工作時不需要笨重的冷卻係統配合,比常導電磁鐵輕巧靈便得多了。當然,為了保持它的極低溫工作狀態,對技術上的要求也就高多了。
12燃料電池汽車
燃料電池汽車是用燃料電池代替蓄電池產生電能,從而供電給車上的電動機使其運轉。燃料電池與蓄電池不同,必須從電池外部源源不斷地向電池提供燃料,燃料一般用天然氣、甲烷、煤氣等含氫化合物。在電池的工作室內,燃料中的氫被分離出來,和輸入的空氣中的氧氣結合生成水,同時就產生電能。也有的燃料電池輸入的燃料就是氫,稱為氫燃料電池。用於汽車的燃料電池的功率一般可以達到50千瓦以上,這樣就解決了蓄電池電動汽車存在的蓄電池容量小,車的行程短的難題。惟一的缺點就是燃料電池的成本比較高。
第一代燃料電池汽車已經在美國、加拿大、日本等國進行了試驗。燃料電池汽車行駛時沒有廢氣,也沒有發動機的噪聲。隨著新型燃料電池的研製,其成本可望下降。
燃料電池汽車具有無汙染、低噪音,起動迅速,使用方便等優點,因此,將成為二十一世紀首選的綠色汽車。
13天然氣汽車
天然氣汽車就是一種以天然氣為燃料的內燃機汽車。這種車原理很簡單,現有的燒油內燃機汽車將動力係統稍加改裝,都可以成為天然氣汽車。
自然界天然氣的貯量相當豐富,已確定的為124億億立方米,相當於石油貯量的79%。據專家推測,實際貯量還遠遠大於這個數字。豐富的天然氣資源為天然氣汽車的發展提供了可靠的保障。
天然氣汽車最大的優點就是對環境的汙染程度特別低。在它排放的尾氣中,一氧化碳的含量隻有一般限定標準的1/60,幾乎沒有含硫物質,含鉛固體微粒的排放量也近乎為零。比燒油(汽油、柴油)汽車潔淨多了。
14太陽能汽車
太陽是一個碩大熾熱的球體,它每時每刻地向周圍空間釋放出巨大的能量,而且這能量是取之不盡、用之不竭的,既幹淨又無汙染,還是免費供應。所以汙染嚴重的今天,人們自然而然地就把心思轉向了太陽。太陽能汽車也就應運而生了。
太陽是如何驅動汽車的呢?
當然,太陽光不會直接驅動汽車,而是太陽光照在太陽能電池上,太陽能電池將太陽的光能轉換成電能,電能驅動汽車上的電動機。從這種意義上講,太陽能汽車實際上是電動汽車,但和電動汽車有所不同電動汽車的蓄電池靠電網充電,太陽能汽車用的是太陽能電池。
車上的蓄電池一次充滿電以後,太陽能汽車的最高速度可達到每小時200千米,可以連續行駛300~400千米,陽光充足的天氣能達到500千米以上。