高铁不神秘:高铁科普120问
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17 为什么有时候感觉列车开行时左右来回晃动?什么是“蛇行运动”?

列车开行时左右晃动的一个原因是车轮的“蛇行运动”。

车轮采用锥形踏面,是人类历史上一项最聪明的设计。如下图所示,当轮对偏向右侧钢轨时,由于接触处滚动圆半径较大,运行超前,轮对会向左摆动,带动左侧车轮接触点向左侧钢轨移动而超前运行,使轮对又向右摆动,回到原来位置。如此反复,像蛇一样左右弯曲前行,这就是“蛇行运动”。正常情况下,轮对在直线轨道上的运行,就靠这种蛇行运动,使车轮踏面均匀磨耗,避免了贴靠一侧钢轨的偏磨。措施简单,作用巨大,堪称一绝!

车辆蛇行运动原理示意图,显示同一个轮对运行到轨道不同位置时偏离轨道中心线的状态

随着列车运行速度的提高,列车的蛇行运动会出现失稳现象,一旦失稳,车轮将猛烈地冲击钢轨,甚至造成脱轨翻车,这是铁路安全绝对不能允许的,所以必须避免车轮出现蛇行运动的失稳现象。

有办法让动车组高速运行时不出现蛇行运动吗?答案是有的。中国的高速列车通过优化设计,给高速动车组的转向架装上抗蛇行减振器。抗蛇行减振器的功能就是减少振动,保证动车组的平稳运行。装上抗蛇行减振器的高速动车组在高速列车试验台模拟运行,在模拟运行速度达到603公里/时以上时,也不会出现蛇行运动失稳情况。

抗蛇行减振器