18日，由中国科学院研制的中国未来双层高铁动车组概念模型曝光，引发热议。据西南交通大学教授张卫华介绍，德国、法国的下一代高速列车均提倡用双层动车组技术，其目标是提高旅客乘坐能力，提供运能，提高经济性。双层动车组不仅载客量大，时速也不输给现在的单层列车。例如法国的TGVDuplex动车组，经历了长时间的运行和多次改进，能提升50%客运量，持续运行时速能达到时速公里，堪称双层高铁动车组的王者。那么中国的这辆最新双层动车组能达到多少时速呢？张卫华说：“就速度来说，只要解决了低重心和大容量等设计技术问题，单层速度跑时速公里，双层动车速度也应该没问题。”如果这种双层动车组投入使用，想必能大大提升运载力，缓解春运抢票的烦恼。可惜对于路程较为偏远、需要坐绿皮火车回家的旅客们来说，就享受不到提速的好处了。其实，早在火车诞生之初，许多铁道工程师就有给火车提速的想法，但当他们真的开始做了以后，就发现提速后的火车开始出现“致命扭腰”——蛇行振荡。蛇形振荡是什么样？其实坐过绿皮车的人都有体会，火车开起来的时候，左右晃悠就是蛇形振荡的表现。蛇行振荡的本质是火车车轮的形状，以及车轮和铁轨接触面的受力导致的。火车车轮和汽车车轮不一样，并不是平整的圆柱体，而是圆锥形。如果火车轮是圆柱体，很快就会脱轨，圆锥体的火车轮不容易脱轨。在火车车轮内侧靠近铁轨的地方，还有一个叫做轮缘的硬片，平时和铁轨并不接触。但是在关键时刻可以拉车轮一把，防止火车脱轨。圆锥形的车轮可以让火车呆在轨道上，但是圆锥形车轮却会不可避免地带来蛇形振荡的问题。蛇形振荡在低速时并不明显，但当车轮高速运转时，蛇形振荡会变得异常剧烈，损坏轨道和车轮，甚至导致火车在平直的轨道上脱轨。蛇形振荡现象首先在19世纪末被发现，因为当时的火车车速已经提升到可以产生蛇形振荡的水平。由于蛇形振荡的存在，火车的车速都必须压在一个值以下，这个速度就被称为蛇行运动的临界速度。也因为蛇形振荡的天然障碍，在20世纪60年代人们产生了抛弃传统火车的想法，那时候许许多多的人开始设法设计气垫火车或者磁悬浮系统来完全摆脱传统铁轨的限制。比如，六七十年代法国工程师JeanBertin研发的不要火车轮，靠高压气体托住火车前进的Aerotrain的速度达到了每小时千米。英国人感到被法国人赶超有点不开心，所以也立马制造了RTV-31气垫火车。大洋彼岸的美国也不甘示弱，造出了更加先进的城市履带式气垫车。但是气垫火车在低速时非常没效率，所以后来大家的兴趣又转移到了磁悬浮列车上。不过，磁悬浮列车不能利用现存的铁轨，而且建造和维护费用高昂，所以到目前为止也没有几个国家采用磁悬浮系统。在60年代，英国铁路公司对传统火车进行改良，通过实验发现改良后的火车速度可以超过每小时千米。此后，大多数高速火车都是采用英国铁路公司的设计。英国人的这种设计是怎样减少蛇形振荡的呢？他们首先减少了车轮的锥角（锥角越小，车轮看起来越平），并且配上了吸收震动的抗偏器。比如，在设计日本新干线的时候，日本工程师们就将圆锥形车轮的锥角减少到普通车轮的二分之一。那个抗偏器又是什么原理呢？其实，抗偏器这种防震装置的原理和古老的机械钟的游丝是一样的。弹簧发条可以缓冲上下左右的晃动，吸收蛇形振荡的能量，提高临界速度。20世纪早期，一些工程师发现了这一点，并且运用到了汽车上，后来又被复制到了高速列车上。经过这样的改良，新干线的最高运行速度达到了每小时千米。年9月，“复兴号”动车组在京沪高铁实现公里时速。不过到目前为止，火车最高时速的纪录属于法国人。年4月3日，法国高铁——法国高速列车创造了每小时.9千米的世界纪录。来源：科技日报科普时报等综编编辑：毛梦囡审核：王飞
