磁懸浮列車作為現代生活的交通工具,有以下幾個優點:
(1)從北京運行到上海,如果乘坐磁懸浮列車的話,用時不過4小時,而若從杭州到上海,僅需短短的23分鍾就夠了。
(2)運行時,即使時速高達200千米,乘客幾乎聽不到聲響。
(3)由於磁懸浮列車采用的是電力驅動技術,所以它的發展不受能源結構的約束,例如燃油供應,除此之外,是一種環保的交通工具。
(4)據相關專家介紹,磁懸浮線路的造價,隻是普通路軌造價的85%,且運行時間越長,效益會更顯著。這是由於磁懸浮列車的路軌壽命高達80年,而那些普通路軌卻隻有60年。磁懸浮列車車輛的壽命為35年,而輪軌列車為20~25年。
(5)另外,磁懸浮列車的年運行維修費,隻占總投資的1.2%,而輪軌列車高達4.4%。磁懸浮高速列車的運行和維修成本,大約為輪軌高速列車的四分之一。磁懸浮列車和輪軌列車乘客票價的成本比約為1:2.8.
任何事情都是利弊同行的,磁懸浮列車雖然有如此多的優點,然而迄今為止,世界上還沒有任何一條磁懸浮鐵路真正投入商業運營。例如日本和德國,雖然已經有了實驗路線,即使2005年上海浦東機場到市區30千米長的線路正式投入運營,但磁懸浮列車要能夠與普通輪軌式鐵路那般普遍,成為人們較為廣泛的日常交通工具,似乎暫時還難以實現。綜合起來,共有以下幾方麵原因:
(1)安全方麵。事實上,磁懸浮係統必須輔之以電磁力,才能夠完成懸浮、導向和驅動,所以一旦斷電,列車的安全就成為一個不得不考慮的問題。除此之外,列車高速運行時,其穩定性和可靠性,也需要進行長期的實踐檢驗。另外還有一點,就是建造時的技術問題。這是因為列車在運行時,需要特定的高度才能懸浮起來,所以對線路的平整度、路基下沉量等,都要有很高的要求。此外,一定要考慮到強磁場對人體及環境的影響。
(2)意外事故的發生。據參加修建上海磁懸浮快速列車的電力專家介紹,鋪設在磁浮工程全線的電纜,是從德國進口而來的,是一種普通鋁芯製高壓電纜,受電後將產生20千伏高壓。專家提醒相關部門,在工程沿線周圍施工時,一定要注意安全問題,同時要加強對沿線電纜的保護力度,減少意外事故的發生。
(3)資金問題。上麵所提到的技術難題,即使能夠解決,也會牽涉到資金問題。上海段大約長為30千米的線路設計投資為380億元人民幣,而德國的兩條線路:一條長為36.8千米,估計耗資大約為16億歐元;另一條長為78.9千米,估計耗資約為32億歐元(1歐元約等於7.2元人民幣)。在正式施工時,由於地形、路麵及設計運送能力的差異,造價自然也會隨之加大。然而無論如何,一千米長的路線,最少也得投資3億元人民幣,換言之,長為1厘米的線路,就得投資300元!
5.中國第一輛火車
我國第一輛火車的產生的曆史,共有以下三種說法:
清朝末期,中國才開始修建鐵路。然而,由於封建思想根深蒂固,清政府敵視一切新生事物。在他們眼裏,修建鐵路、應用蒸汽機車,僅僅是一種“奇技怪巧”,他們認為修鐵路會“失我險阻,害我田廬,妨礙我風水”,因此一直不肯修建鐵路。
1876年7月3日,英、美合作共同謀劃,由英國在華的代理人——怡和洋行,背著清政府謊稱,從吳淞到上海,要修一條“尋常馬路”。於是,未經清政府的允許,修建了中國第一條營業性鐵路——上海吳淞鐵路。後來,便建成通車了。清政府見此情形,出銀28.5萬兩,分3次交款,將這條鐵路贖了回來。之後,將其拆除。
洋務派首領——李鴻章於1879年,為了將唐山開平煤礦的煤炭運往天津,向皇帝奏請修建唐山至北塘的鐵路。清政府借口鐵路機車“煙傷禾稼,震動寢陵”,將鐵路行程縮短,隻在唐山至胥各莊一段修建鐵路,而胥各莊至蘆台這一段開鑿運河,連接薊運河,以接北塘海口;頑固派擔心機車震動寢陵,禁用火車,改由騾馬牽引車輛。事實上,如果用騾馬牽引車輛的話,鐵路應有的效用也就失去了。1881年,唐胥鐵路正式通車時,中國人憑借曾經擔任工程師的英國人的幾張蒸汽機車的設計圖紙,再利用一些舊的材料,例如礦場起重鍋爐和豎井架的槽鐵等,成功研製了一台0-3-0型的蒸汽機車。在中國曆史上,這是製造出來的第一台機車。
此外,還有一種說法:當時任唐胥鐵路總工程師的英人薄內的夫人,仿照喬治·斯蒂芬森製造的英國著名的蒸汽機車“火箭號”,而研製出來中國第一輛火車,並將其命名為“中國火箭號”。由於中國人在機車兩邊各刻一條龍,人們就將其稱為“龍號”機車。
英國人彼得·克拉什,是研究中國鐵路的一名學者。2003年,他發現了一張金達與“中國火箭號”合影的照片。通過進行比較,可以看出此照片上的“中國火箭號”與中國保存的那張照片上“中國火箭號”有顯著的不同之處:機車的煙囪一個既細又高,而另一個既粗又矮;而且位於機車兩側水櫃前,一個有鞋形塊,另一個則沒有;在司機室上,標出的標記也明顯不同。由於年代跨度大以及資料的缺失,中國第一輛火車之謎,仍然沒有合理解釋。
近年來,中國鐵道博物館陳列著一台中國現存最古老的機車。在其機身上標有一個顯眼的大“0”字樣,於是人們將其稱為“0號”機車。經過專家考證,認為是唐胥鐵路通車後(1882年),從英國購來兩台小型的0—2—0式(隻有兩對動輪)機車,還在唐胥鐵路運行過,被視為中國進口的第一輛機車。
6.蒸汽機車的工作原理
火車不僅是人們走親訪友的出行工具,同時也是遊山玩水的旅行工具。那麼,火車是如何啟動、運行的呢?
對於蒸汽機車而言,其工作原理與蒸汽機是相同的,下麵我們一起來看看蒸汽機的工作原理。
對於簡單的蒸汽機而言,主要組成部分是:汽缸、底座、活塞、曲柄連杆機構、滑閥配汽機構、調速機構和飛輪等部分,其中的汽缸和底座,是靜止不動的。
通常情況下,蒸汽機選擇的標準不同,分類也有所不同。若按蒸汽在活塞一側或兩側工作,可分為單作用和雙作用式兩種;如果按汽缸布置方式來分類,可分為立式和臥式兩種;若按蒸汽是在一個汽缸中膨脹或依次連續在多個汽缸中膨脹,可分為單缸式和多缸式兩類;如果按蒸汽在汽缸中的流向,可分為單缸式和多缸式;如果按蒸汽在汽缸中的流向來劃分,可分為回流式和單流式;如果按排汽方式和排汽壓力來劃分,可分為凝汽式、大氣式和背壓式三種。
來自鍋爐的新蒸汽,通過主汽閥和節流閥,來到滑閥室,由於受到滑閥的控製,交替進入汽缸的其中一側,在汽的推動下,活塞就運動起來了。
蒸汽機的發展,最先體現在功率和效率的提高之上,而這又主要是由蒸汽參數來決定的。由於蒸汽機的蒸汽參數和功率日漸提高,蒸汽在一個汽缸中繼續膨脹是不可能的事,因此,必須有與之相連接的汽缸,隻有這樣,才能繼續膨脹。後來,便出現了多級膨脹蒸汽機。
蒸汽機車雖然存在許多無法克服的弱點,但它的出現和改進,同樣對社會起著不容忽視的促進作用。
7.高速列車的發展史
現如今,日本、法國、德國,是世界上高速火車技術發展水平最高的三個國家。
日本是高速火車實際應用最早的國家。1959年,日本國鐵開始建造東京至大阪的高速鐵路,並於1964年開通,長為515千米,火車時刻表速度為每小時210千米,被命名為東海新幹線。後來,又繼續向西延伸,於1975年開通至博多終點站,大阪—博多這一路段,被稱為山陽新幹線,全長為1069千米。
大宮至盛岡間465千米的東北新幹線於1982年開通,同年11月,大宮至新潟間的上越新幹線,也正式開通運營。日本於1970年製定了“全國新幹線火車網建設法”,1972年,日運輸省又規劃了北陸新幹線(東京—大阪—富山)、東北新幹線延長線(盛岡—青森)、九州新幹線(博多—鹿兒島)、長崎新幹線(博多—長崎)、北海道新幹線(青森—劄幌)這五條新幹線。
法國高速火車在法文中的意思,為高速列車之意,自1950年,開展了法國國鐵高速火車技術研究。1955年,研製出來的樣車正式試車,創下當時的世界最高紀錄——火車時刻表速度為每小時331千米。當時,人們便看到這一高新技術的發展前景。
1967年,法國高速火車開始實際運營,與日本比起來,時間較晚。雖然如此,由於法國國鐵不斷改進與創新,高速列車的速度也在不斷提高。1981年,一列由七節車廂組成的法國高速列車,創造了火車時刻表時速為380千米的又一新紀錄。1990年,第二代法國高速列車,又以火車時刻表時速為515.3千米刷新了世界新紀錄,一舉衝破稱為極限的375千米的火車時刻表時速的紀錄。於是,高速列車成為法國人生活中必不可少的一部分。1972年,法國研製出了TGV001編號的原型列車,最高火車時刻表時速達到318千米。1981年,研製出來的第一代TGV-PSE列車,一舉打破火車時刻表時速380千米的記錄。1990年,研製出一列第二代TGV Atlantique,共有兩輛動車、三節車廂組成,火車時刻表時速為515.3千米,又創造了新的世界紀錄。2007年4月3日,法國高速列車進行了一次行駛試驗,時速高達574.8千米,刷新了法國高速列車於1990年創下的時速為515.3千米的有軌鐵路行駛世界紀錄。目前為止,法國TGV線路共有四個組成部分:巴黎東南線,從巴黎到裏昂耗時3小時50分鍾,火車時刻表時速為260千米;大西洋線,從巴黎到大西洋岸,火車時刻表時速為300千米;北方線,從巴黎出發,穿過英倫海峽抵達英國,另外還有支線,能夠到達布魯塞爾,並一直延伸到阿姆斯特丹、科倫、法蘭克福;東線,從巴黎抵達斯特拉斯堡。
1979年,德國試製成第一輛ICE(德國高速火車稱為ICE)機車。1982年,德國開始實施高速火車計劃。1985年,ICE的前身第一次試車,火車時刻表時速為317千米,刷新了德國火車150年以來的紀錄。1988年,創下了火車時刻表時速為406.9千米的新紀錄。一台機車加13輛車廂的ICE列車1990年開始試運行,火車時刻表時速為310千米。
1992年,德國火車以29億馬克(德國的貨幣名稱)購買了60列ICE列車,其中41列運行於第六號高速火車,分別連接漢堡、法蘭克福、斯圖加特,運行火車時刻表時速200千米。目前,德國已建成高速鐵路裏程1000多千米,到2000年,德國共建成11條高速火車線路。