铁路上的无缝线路
无缝线路究竟有没有缝？
无缝线路不仅可以增加人们乘坐火车的舒适程度，而且也降低了车轮与铁轨碰撞对车辆和轨道结构造成的负面影响。无缝线路真的一点缝都没有吗？大家知道热胀冷缩的道理，钢轨当然也会这样。当外界温度升高时，铁轨会膨胀，长度变长；当外界温度降低时，铁轨会收缩，长度变短。本来有缝线路带有轨缝，为钢轨的这种热胀冷缩预留了空间。无缝铁轨取消了轨缝，所以温度变化时钢轨就会在沿长度方向产生“应力”，温度上升时会产生相互挤压，温度下降时会收缩。当这种挤压和收缩超过轨道横向阻力和拉伸力时，会产生“胀轨跑道” 和“断轨”现象。这时，列车通过时将会脱轨，从而造成生命与财产的损失。因此无缝线路不能过长。也就是说，铁路线路在一定的距离内还是有缝的。
建设中的高铁线路
铁轨间默默无声的小石子哪去了？
铁轨间存在的小石子，被称为道砟。有小石子的轨道就叫做有砟轨道。道砟是铁路的消音器，当火车的车轮和钢轨产生噪声时，道砟会像海绵一样吸收一部分噪声。下雨的时候，道砟间还能起到排水的作用。但是，火车重量大、速度快，会频繁对轨道产生震动，小石子被震得更加紧密了。同时也使路基下面的泥水涌了上来堵塞了小石子间的空隙，导致轨道弹性降低，影响乘坐的舒适度。
如今，中国铁路事业正向货运重载化和客运高速化的方向发展。目前，中国的高铁大多采用高架桥的形式，当客运列车飞奔时，很有可能会使道砟飞溅出来，对桥下的物体和行人带来危害。而货车的重量则会将道砟向两侧挤压，使得线路变形，给行车也会造成安全威胁。在这种情况下，人们用混凝土板代替了道砟，人们把这种新型的轨道结构称为无砟轨道。现在，中国高铁客运高速化，普遍采用的就是无砟轨道。
有砟轨道
高铁车顶上的“大辫子”
高铁的车顶上有一根“大辫子”，要想弄明白这根大辫子的秘密，我们首先要弄明白高速列车是依靠什么动力来行驶的。“火车跑得快，全靠车头带”，车头实际上就是指机车，它是列车的驱动设备。机车一般分内燃机车和电力机车。在中国，内燃机车是指以内燃机产生动力来驱动车轮的设备；而电力机车则是以电力为能源来驱动车轮的设备。
电力机车所需的能源是由供电系统来提供的，它由牵引变电所和接触网两个部分所组成。铁路沿线有许多牵引变电所，它们负责将从国家电网送来的110千伏高压电转换成27.5千伏，输送到电力机车或动车组接触网上。动车组接触网是由许许多多的金属导线组成的，铁路线有多长，接触网就有多长。高铁列车车顶上的那根“大辫子”是从接触网上取电的一个受电装置。“大辫子”的学名叫做受电弓，通过与接触网导线之间的接触而将电流引导到机车上，从而牵引列车运行。受电弓的制作要求特别高，因为受电弓与输电导线之间是一种弹性接触，一旦发生接触不良或脱开，就会使列车的牵引电动机的功率降低或干脆失去电流，从而造成列车减速甚至停车。高铁列车车头上和动车车顶上都装有受电弓，这种受电弓可以自动升降，升起时与供电导线接触，降下时与供电导线脱开并平卧在车顶上。
作者：原理君
本作品为“科普中国-科学原理一点通”原创
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