当年毕业实习的时候做过这方面的内容,有些年数了,如果有错误欢迎指正。
说是静摩擦是不对的,因为静摩擦的概念是高中物理的内容。
先说结论吧,是靠钢轮和铁轨之前的轻微滑动前进的。
火车在轨道上往前行走靠的是黏着和滑移,列车重量加载在钢轮上,和钢轨之间通过微小形变产生相互作用力,其实和制动盘的原理是类似的。
钢轮和铁轨的接触纵面
钢轮在加载后产生形变,钢轨被加压,钢轮在前进的反方向也挤压,挤压部分前端是黏着区,也就是这个区域的钢轮相对于轨道的速度为零,而后端部分叫做滑移区,这个区域的钢轮相对于轨道有轻微的速度
此图是钢轮和钢轨的接触面形状,灰色为滑移区,白色为黏着区
当牵引力不断增大的时候,滑移区会逐渐扩大,当黏着区完全消失,车轮就会产生打滑
下图是黏着系数和速度以及轨道表面情况的关系,纵轴是黏着系数,横轴是速度,速度越快,黏着系数越小,轮轨之间能够承受的牵引力越小,超过这个牵引力就钢轮就会打滑。
当牵引力不断增大的时候,滑移区会逐渐扩大,当黏着区完全消失,车轮就会产生打滑
下图是滑移率(轮轨相对速度和前进速度的比值)和黏着系数的关系,可以看到差不多在 1%滑移率的地方有一个尖峰,此后黏着迅速降低。通常这个 1%的位置的黏着是最高,但是不好利用。下图我们还可以看到在 15%-20%的位置有第二个比较平缓高峰,一般会想办法尽量利用这个区域的黏着。
事实上如果没有牵引力控制设备的干预,而是直接保持牵引力的话,黏着曲线是沿着虚线变化的,意思就是当检测到第一个高峰后,牵引系统减少牵引力的输出,然后再慢慢加大,就可以沿着实线找到最大牵引力。
所以列车是依靠滑移产生的黏着前进的。