下雪天，為什么高鐵會(huì)降速，綠皮火車還能全速前進(jìn)？

近日，受寒潮影響，北方多地迎來今冬首場(chǎng)降雪，這也給鐵路運(yùn)行運(yùn)行帶來了不小的考驗(yàn)。

有小伙伴發(fā)現(xiàn)，雪天里高鐵偶爾會(huì)降速行駛，但綠皮火車還能全速前進(jìn)，這是為什么呢？

制動(dòng)機(jī)制：復(fù)合制動(dòng)與機(jī)械制動(dòng)

高鐵制動(dòng)系統(tǒng)采用電制動(dòng)與空氣制動(dòng)相結(jié)合的復(fù)合模式。

高速列車制動(dòng)系統(tǒng) 來源：北京鐵路

電制動(dòng)也稱再生制動(dòng)，電制動(dòng)時(shí)列車的電動(dòng)機(jī)變成了發(fā)電機(jī),將列車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能反饋至接觸網(wǎng)，這種制動(dòng)方式安全、環(huán)保、節(jié)能；空氣制動(dòng)也稱為“盤剎”，通過控制閘片與制動(dòng)盤摩擦，從而產(chǎn)生制動(dòng)。

雪天條件下，動(dòng)車從動(dòng)車所駛出后，高鐵司機(jī)通常會(huì)選擇一個(gè)安全路段，進(jìn)行一次輕微的“試剎車”，通過試剎車，高鐵司機(jī)可以判斷制動(dòng)閘盤是否被積雪或薄冰覆蓋，空氣制動(dòng)管路是否正常工作。

高速列車緊急制動(dòng)按鈕 來源：北京鐵路

不過，在雪天，這種復(fù)合制動(dòng)面臨雙重挑戰(zhàn)：一是低溫導(dǎo)致制動(dòng)盤與閘片材料脆化，摩擦系數(shù)下降；二是積雪可能覆蓋制動(dòng)盤，影響散熱效率。因此，列車需提前降速以預(yù)留更長(zhǎng)的制動(dòng)距離。

綠皮火車采用純機(jī)械的空氣制動(dòng)模式，通過壓縮空氣推動(dòng)制動(dòng)缸活塞，帶動(dòng)閘瓦緊壓車輪踏面。

這種制動(dòng)方式不依賴電子信號(hào)，即使低溫導(dǎo)致電子元件故障，仍能通過手動(dòng)操作維持功能。此外，綠皮火車還配備手制動(dòng)裝置，在緊急情況下可通過手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪形成雙重保障。

其實(shí)高鐵的空氣制動(dòng)也有純機(jī)械結(jié)構(gòu)的，普速列車?yán)镆灿胁捎秒娭苿?dòng)的，兩者的區(qū)別是高鐵是以電制動(dòng)為主，普速絕大多數(shù)依靠空氣制動(dòng)，但是由于二者之間巨大的速度差，使得高鐵列車需要提供的剎車能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普速列車，緊急停車距離也是普速的8倍左右。

動(dòng)力機(jī)制：接觸網(wǎng)與內(nèi)燃機(jī)

高鐵的動(dòng)力來源是接觸網(wǎng)。

向列車輸送電力的接觸網(wǎng)。 來源：北京鐵路

高鐵接觸網(wǎng)是弓網(wǎng)滑動(dòng)電接觸的重要部件，電弓是連接接觸網(wǎng)給動(dòng)車組供電的重要部件，高鐵通過受電弓與接觸網(wǎng)連接取電，驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，如果受電不成功，列車將會(huì)失去動(dòng)力。

冰凍雨雪天氣下，接觸網(wǎng)線路容易結(jié)冰，如絕緣隔離零件上結(jié)冰，會(huì)造成絕緣零件失效，導(dǎo)致接觸弧短路；如果遇凍雨則容易短時(shí)間內(nèi)形成“凍掛”，導(dǎo)致電線導(dǎo)電不良，甚至有崩斷的危險(xiǎn)。此時(shí)高鐵列車如運(yùn)行過快，就會(huì)出現(xiàn)“拉弧”現(xiàn)象，從而導(dǎo)致列車故障，主動(dòng)減速甚至直接停車。

高鐵“一路火花帶閃電”的“拉弧”現(xiàn)象。 來源：中國(guó)鐵路

“綠皮火車”的動(dòng)力系統(tǒng)主要是內(nèi)燃機(jī)車車頭和電氣化機(jī)車車頭。

如果是利用內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力來源，通過燃燒柴油驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，再用電驅(qū)動(dòng)車輪，這種設(shè)計(jì)使其不依賴外部供電系統(tǒng)，即使接觸網(wǎng)覆冰或停電，仍能持續(xù)運(yùn)行。并且內(nèi)燃機(jī)的扭矩輸出與轉(zhuǎn)速成正比，即使車輪打滑，也能通過調(diào)整油門維持動(dòng)力輸出。

如果是電氣化機(jī)車，也是采用接觸網(wǎng)，直接用電機(jī)帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，跟高鐵一樣，運(yùn)行受到供電的影響也較大。

熱備機(jī)車 來源：北京鐵路

在面對(duì)不良雨雪天氣時(shí)，鐵路部門啟動(dòng)的應(yīng)對(duì)措施當(dāng)中都會(huì)出現(xiàn)“應(yīng)急內(nèi)燃熱備機(jī)車”的身影。

其實(shí)高鐵動(dòng)車擁有兩大替補(bǔ)——熱備機(jī)車和熱備動(dòng)車組。熱備機(jī)車是為應(yīng)對(duì)動(dòng)車組、普速列車因突發(fā)情況，無法繼續(xù)運(yùn)行時(shí)的替補(bǔ)機(jī)車，一般為內(nèi)燃機(jī)車。熱備動(dòng)車組，是一列沒有車次的動(dòng)車組，可根據(jù)需要變換成任何車次。當(dāng)有運(yùn)輸任務(wù)的動(dòng)車組列車遇到故障不能繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，熱備動(dòng)車組就立即前往指定地點(diǎn)，接續(xù)完成旅客運(yùn)送服務(wù)。

軌道設(shè)計(jì)：無砟軌道與有砟軌道

高鐵軌道采用無砟軌道，其平整度極高，曲線半徑是普通鐵路的幾十倍，軌道誤差容忍度達(dá)到毫米級(jí)精度。這種設(shè)計(jì)使高鐵能以300公里以上的時(shí)速平穩(wěn)運(yùn)行，但也對(duì)極端天氣更為敏感。

綠皮火車運(yùn)行的有砟軌道則展現(xiàn)出更強(qiáng)的適應(yīng)性。這種軌道由碎石道床構(gòu)成，其彈性結(jié)構(gòu)能更好地吸收車輪沖擊力，減少積雪壓實(shí)形成的冰殼。

軌道雖然存在區(qū)別，但有砟軌道絕不是優(yōu)點(diǎn)。所以，綜合來說主要原因就是速度，如此高的運(yùn)行速度，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的要求就高，高鐵在有風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)候必須降速。

來源：數(shù)字北京科學(xué)中心

編輯：endlesscliff

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