超級(jí)大橋是怎么建成的？研究人員是怎么探索宇宙的？動(dòng)車為什么能跑那么快？我們國(guó)家的一項(xiàng)項(xiàng)超級(jí)工程到底是怎么完成的？讓我們一起來(lái)聆聽(tīng)大科學(xué)家講述超級(jí)工程背后的故事，深入感受科學(xué)的魅力吧！

作者簡(jiǎn)介：翟婉明軌道交通工程動(dòng)力學(xué)專家、中國(guó)科學(xué)院院士、西南交通大學(xué)首席教授。翟教授建立的車輛軌道統(tǒng)一模型，在國(guó)際上被稱為“翟模型”，他的多項(xiàng)研究成果被廣泛應(yīng)用于中國(guó)鐵路提速重載運(yùn)輸及高速鐵路工程領(lǐng)域。

火車是如今最為普遍的出行工具之一，許多同學(xué)都坐過(guò)火車，它為我們帶來(lái)了極大的便捷。

世界上第一臺(tái)蒸汽機(jī)車出現(xiàn)后，人類邁人了鐵路時(shí)代。因?yàn)楫?dāng)時(shí)使用煤炭或木柴做燃料，所以人們都叫它火車。隨著技術(shù)的不斷升級(jí)，相繼出現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車、磁懸浮列車等。中國(guó)鐵路也取得了非常多的成就，尤其是中國(guó)高鐵，在過(guò)去十年間獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，頻頻刷新世界紀(jì)錄，已經(jīng)成為一張亮麗的國(guó)家名片。

那么，中國(guó)高鐵究竟有多厲害呢？為什么會(huì)享譽(yù)世界呢？

有人在中國(guó)高鐵上做過(guò)一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：將一枚硬幣豎直放置在時(shí)速300公里的高鐵列車窗臺(tái)上，硬幣居然豎立8分鐘不倒。這個(gè)小實(shí)驗(yàn)的視頻發(fā)到網(wǎng)絡(luò)上后，引發(fā)海內(nèi)外熱議：為什么硬幣可以豎立8分鐘不倒？中國(guó)高鐵還有哪些超能力呢？

從2008年到2019年，這1 1年間，我國(guó)高鐵建設(shè)取得了迅猛的發(fā)展，運(yùn)營(yíng)的里程已經(jīng)突破3萬(wàn)公里。3萬(wàn)公里是什么概念呢？除中國(guó)以外，世界上其他所有國(guó)家的高鐵里程加起來(lái)都不足3萬(wàn)公里。我國(guó)高鐵的運(yùn)營(yíng)速度，目前達(dá)到了350公里/小時(shí)，是世界上運(yùn)營(yíng)速度最高的。日本、德國(guó)、法國(guó)這三個(gè)國(guó)家是世界上最先有高速鐵路的，但是他們目前的最高運(yùn)營(yíng)速度是320公里/小時(shí)。我國(guó)后來(lái)居上，在短短的十多年間，從無(wú)到有，成為世界上高鐵里程最長(zhǎng)、運(yùn)輸密度最高、運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景最復(fù)雜、運(yùn)營(yíng)速度最高的國(guó)家。

這么高的速度必須有好的軌面，如果軌面有些高低不平，輪子在上面跑就會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)、沖擊，車廂就會(huì)產(chǎn)生很大的顛簸，所以軌面平整是關(guān)鍵，而中國(guó)在這方面做到了極致。乘車舒適度是衡量高鐵列車抗震性能的主要指標(biāo)之一，特別是京滬高鐵，它設(shè)計(jì)和建造的標(biāo)準(zhǔn)，是世界上最高等級(jí)的。

什么叫磁懸浮列車？磁懸浮列車跟其他火車有什么區(qū)別？

磁懸浮列車跟傳統(tǒng)的火車有一個(gè)最大的不同，它的輪和軌之間沒(méi)有接觸，而是靠磁力系統(tǒng)讓它的車輪懸浮在磁浮軌道上。兩者不接觸就沒(méi)有摩擦阻力，從而減少了能耗，這是它的一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)。借助這個(gè)優(yōu)勢(shì)，磁懸浮列車作為一種新型的地面交通工具，在未來(lái)會(huì)有很好的發(fā)展前景。

無(wú)論是和諧號(hào)動(dòng)車組，還是磁懸浮列車，我們發(fā)現(xiàn)它們都是子彈頭形狀的流線型車頭，與方方正正的綠皮車有明顯的區(qū)別，這是為什么呢？采用流線型的目的是降低空氣阻力、壓力波、噪聲等，從而提高運(yùn)行速度。

如果沒(méi)有空氣阻力，也沒(méi)有摩擦阻力，列車的速度是不是可以更快呢？我國(guó)對(duì)此有哪些探索呢？

列車在大氣中跑會(huì)受到空氣阻力的影響，速度不太高的時(shí)候，這個(gè)影響很小，但到了300～500公里/小時(shí)的時(shí)候，空氣阻力就會(huì)非常明顯。如果想在地面上跑出500公里、600公里，甚至更高的時(shí)速，就必須解決空氣阻力的問(wèn)題。那么，該怎么辦呢？人們想到了在地面上鋪設(shè)真空管道。把管道抽成低真空，比如0.1個(gè)大氣壓，大體上相當(dāng)于飛機(jī)在萬(wàn)米高空飛行時(shí)的空氣環(huán)境。低真空中空氣很稀薄，列車運(yùn)行時(shí)，空氣阻力就得到了極大地減除。接著人們提出了一個(gè)概念：真空管道磁懸浮。真空管道把空氣阻力的問(wèn)題解決了，磁懸浮則把輪軌接觸問(wèn)題解決了。列車高速運(yùn)行的時(shí)候，輪子不和鋼軌接觸，振動(dòng)、沖擊、磨耗等問(wèn)題就得以克服，所以這是一個(gè)很理想的設(shè)計(jì)方案。

真空管道磁懸浮列車的速度有可能超越飛機(jī)，它或許會(huì)成為21世紀(jì)最快的交通工具，為我們的未來(lái)交通描繪出一幅奇幻的圖景。如今，在不斷創(chuàng)新的軌道交通技術(shù)的支持下，我們己經(jīng)創(chuàng)造了許多奇跡，如世界上海拔最高的青藏鐵路，世界上速度最快的高鐵復(fù)興號(hào)。

看到這里，同學(xué)們可能會(huì)問(wèn)： “如果乘客遲到了，高鐵可以等一下嗎？”

高鐵不能等乘客，到點(diǎn)必須發(fā)車。這是一個(gè)很重要的規(guī)則。我國(guó)高鐵現(xiàn)在的運(yùn)營(yíng)密度是全世界最高的，如果有一輛車因受到干擾而延遲，整個(gè)高鐵運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)就會(huì)受到影響?，F(xiàn)在大家能體會(huì)到的， “坐高鐵好準(zhǔn)點(diǎn)啊”“誤差在一兩分鐘，有時(shí)候還會(huì)提前一分鐘”等等，就是因?yàn)槲覈?guó)高鐵有嚴(yán)格的運(yùn)營(yíng)圖、運(yùn)營(yíng)編組控制。所以說(shuō)，坐火車、高鐵都要注意時(shí)間，一定要準(zhǔn)點(diǎn)上車，不能影響發(fā)車。當(dāng)然，這樣也不會(huì)耽誤自己的時(shí)間。

2000多年前，我們的先輩開(kāi)辟了連通中西方的古絲綢之路，打開(kāi)了各國(guó)友好交往的窗口。現(xiàn)今中國(guó)鐵路積極走出去，努力服務(wù)“一帶一路”建設(shè)，將過(guò)硬的中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)融入到國(guó)內(nèi)外軌道建設(shè)當(dāng)中，與世界共享發(fā)展成果，這是令我們驕傲的成績(jī)。

那么，未來(lái)中國(guó)高鐵還將有哪些突破呢？

中國(guó)高鐵下一步的發(fā)展，就是通過(guò)各種先進(jìn)的技術(shù)，進(jìn)一步提高速度，進(jìn)一步提高安全性。比如將各種傳感器布設(shè)在高速列車、高速線路上進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、及時(shí)預(yù)警、及時(shí)處置。在提高速度的同時(shí)，中國(guó)高鐵還會(huì)更加環(huán)保。此外，中國(guó)高鐵還會(huì)更加智能，將智能化、信息化的技術(shù)融入到高鐵、地鐵中，使得將來(lái)整個(gè)軌道交通系統(tǒng)能更加方便、安全、可靠地運(yùn)營(yíng)。

翟婉明院士寫給同學(xué)們的寄語(yǔ)：中國(guó)鐵路從無(wú)到有，從東部走向西部，從四縱四橫到八縱八橫，從國(guó)內(nèi)走向海外，承擔(dān)著互聯(lián)互通的時(shí)代使命。未來(lái)中國(guó)軌道交通事業(yè)將更高速、更安全、更環(huán)保、更智能，我們期待同學(xué)們的加入，續(xù)寫中國(guó)鐵路新傳奇！

軌道交通是交通強(qiáng)國(guó)的重要組成部分，投身軌道交通事業(yè)大有可為，前景廣闊。同學(xué)們，真空管道、磁懸浮交通、更高速度的列車等研究項(xiàng)目中，很多很有意思的問(wèn)題和技術(shù)上的挑戰(zhàn)等著你們?nèi)パ芯?，大家可以到軌道交通這個(gè)舞臺(tái)上磨煉、發(fā)揮自己的潛能，大展宏圖，為人民和國(guó)家作出貢獻(xiàn)！（版權(quán)提供：好未來(lái)教育集團(tuán)）

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黑胡子）