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为了爬23米的坡,每天有40列火车把自己盘成祖玛

 cat1208 2016-04-11


一个老梗



老师:请用况且造句。

小明:一辆火车走过来了,况且况且况且况且。。。

老师:滚出去!

小明应声从前门出了教室,边走边念叨:况且况且况且况且况且况且。。。

2分钟后,小明又从教室后门绕了回来,嘴里依旧念着:况且况且况且况且况且况且。。。这辆车在走特哈查比环线


↓↓有不少朋友玩过祖玛游戏↓↓


前些天看到许多朋友在传一张动图

一辆超长火车在绕着圈爬山

爬着爬着盘成了祖玛@老阿姨在看着你



简直一毛一样嘛!这个动图截自一段视频,一辆四机重载列车在攀爬美国加州的著名铁路展线——特哈查比环线(Tehachapi Loop,loop是循环的意思)

▼特哈查比环线 by Matt Skuta(15秒)▼



揪豆麻袋,展线是个什么鬼?

由于火车是用铁轮子在铁轨上跑的,受摩擦力及工程地质条件等等限制,铁路设计容许的最大纵坡有限,列车在山岭地带爬坡时需要顺应地形,适当延长起、终点间路线长度。人为减缓纵坡,让列车沿山坡逐渐盘绕而上,这种设计称为展线(route development)



特哈查比环线就是个典型的环形展线,连接着Bakersfield、San Joaquin谷和Mojave沙漠。它由南太平洋铁路公司建造,工程于1874年开工,由总工程师William Hood带领3000多中国劳工修建完成,1876年投入运营。

↓↓特哈查比区域图↓↓


↓↓鸟瞰特哈查比环线↓↓


特哈查比环线缓解了上行坡度,圆形的轨道周长1.17公里,稳定保持2%的提升角度,绕个一整圈下来,列车高度总体提升23米,这是那个时代的工程壮举。。。嗯,23米就得兜这么大个圈子,还不如船方便(73苏格兰福尔柯克转轮升降机


周长1.17公里,意味着如果列车的长度超过1.2公里,就会塞满整个环线,一头穿过隧道,与自己首尾相交。这个长度对于重载列车来说根本不算神马,因此不管春夏秋冬,不论白天夜晚,列车经过特哈查比环线时的造型都是下面介样:










▼列车通过特哈查比环线 by Matt Skuta(50秒,8倍速)▼


↑↑背景音乐:George Winston的《Miles City Train》



↓↓火车不能学贪吃蛇自己咬自己,所以首位相交时得错开↓↓









这是一群跟第231期的鱼眼镜头一样,看得到自己尾巴的火车

↓↓Eastbound train↓↓



▼特哈查比环线 by Matt Skuta(15秒)▼











道路改造


1996年,联合太平洋公司(Union Pacific)兼并了南太平洋铁路公司,成为这条环线现在的所有者。前些年,他们将原来东西向的铁路改为了南北向。。。具体怎么改的没考证,反正是个圈,怎么改都行。


维基上说到特哈查比环线是世界上最繁忙的single-track mainlines之一,平均每天有40列火车经过。single-track机械君最初的理解是单轨铁路,意思是说环线上行走的货车,不同于咱们常见的两边都有轮子,而是只有中间有轮子,骑在一条轨道上行驶的?


单轨的货车道听起来简直就是是天方夜谭,能找到的所有照片里都是双轨列车,到底是肿么回事呢?莫非是在隧道里变了个魔术,单轨双轨无差别切换了?但想想也知道列车可不是鸡,抬起一只脚睡觉都行,单轨和双轨列车可有本质的区别。


结果研究了半天,发现这个single-track mainlines实际上是单线铁路,而不是单轨铁路@_@。单线的意思是运输区间内只有一条正线的铁路,即在同一区间或同一闭塞分区内,同一时间只允许一辆列车运行,会车和超车只能在这个路段之外进行,类似单行线。嗯,这就合理多了,对于不专业的人来说,看英文专业术语真是傻傻分不清楚,自己吓自己。。。

↓↓单线路段↓↓


↓↓改造过后的双轨双线铁路↓↓


作为一个仍在活跃的百年工程,特哈查比环线的优化一直没有停止,过去十年多,大部分路段都已经改成了双线。但由于原有的隧道太窄,无法通行两辆列车,成了瓶颈,除非去动旁边的山,否则无法彻底改成全程双线,而这就得涉及环保部的范畴了。


2012年8月,加州交通管理部曾公开了一个270页的隧道交叉口双线化改造方案(为了方便关心铁路改建的铁路迷们,270页的PDF文件可以随意在网上直接阅读和下载)计划提出在10号和2号隧道边的山坡上各挖出一个深沟,开一条新的车道。不过从特哈查比环线现状来看,这个方案还没有得到最终确认。

↓↓2号隧道双线改造前(左)后(右)对比↓↓

↓↓10号隧道双线改造前(左)后(右)对比↓↓


由于开放通路权的规定,美国伯灵顿北方圣太菲铁路运输公司(BNSF,股神巴菲特在2010年全资收购的北美最大的铁路公司,美国铁路多式联运的领军者)也在使用这条铁路。


由于地主联合太平洋公司不允许客运列车使用环线,因此从Bakersfield到洛杉矶的旅客只能取道走高速公路,选择乘坐长途客运汽车(Amtrak Thruway Motorcoaches)——1971年后只有个别特例:在正常路线被关闭的情况下,海岸星光专列(Coast Starlight)可以走特哈查比环线。


凭借繁忙的运行和壮观的景色,特哈查比环线成为铁路迷在美国国土内最爱的地点之一。1998年,特哈查比环线被命名为美国国家历史性工程地标,加州第508号历史地标。附近的Tehachapi镇还建有一座相关的铁路博物馆。


环线中心的山顶上有个巨大的白色十字架(The Cross at the Loop),那是为了纪念1989年5月12日加州圣贝纳迪诺脱轨事故中死亡的两位南太平洋铁路公司员工而设置的。。。



百年前的人字形铁路

说到火车爬坡,机械君想起了詹天佑。


自北京丰台起、至河北张家口的京张铁路是由清政府委派的京张铁路局总工程师詹天佑主持修建并负责的,它是第一条由中国人完全自己主持设计、自己施工修建的干线铁路(1905年9月4日开工,1909年8月11日建成)。而京张铁路最为人所熟知的,就是詹天佑创新使用的青龙桥车站人字形铁路(詹天佑率先在中国使用,但不是发明人)。


1999年修订颁布的《中华人民共和国铁路技术管理规程》规定,在地形条件最差的三等线路上,使用牵引力最大的电力机车,区间线路的最大限制坡度不得超过25,即使是加力牵引,也不得超过30。而一个世纪前的詹天佑要用古老的蒸汽机车,拖着火车穿过崇山峻岭。尤其是从南口北上到八达岭,高度差很大,即“三十尺高一尺”,相当于33.3的坡度,比现在的标准还要高出很多。按照当时国际的一般设计施工方法,铁路每升高1米,就要经过100米的斜坡,理论上需要长达10多公里的坡道。


受经费,地理条件等各种局限,詹天佑选测了七八条线路,最终决定采用美国矿山铁路中率先使用的双机牵引人字形铁路线路。北上的火车到了南口以后,车尾多挂一个车头,前面的负责拉,后边的负责推,过了青龙桥,火车向东北方向前进;进入人字形铁路线路的岔道口后,把火车原先的车尾变成车头,两个车头再一个拉一个推,不用掉头直接向西北折返。


这种创举使八达岭隧道的长度只需要原先的一半,缩短了线路、节省十万辆白银,火车运行依然安全、平稳。而按照这个思路,再高一些的坡道只需加多几个折返,变成之字形,也可以克服。

青龙桥车站人字形铁路作为20世纪初的大胆设计,在中国铁路建筑和工程史上,是一个伟大的创举。而青龙桥车站也已经成为北京市文物保护单位和纪念詹天佑先生的所在地。


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