火車是如何跑起來的，以及它是如何剎車的

這是一對火車輪子,輪子旁邊安裝有一個電動機,三對這樣的輪子一組,構成一個轉向架,一節車廂有兩個這樣的轉向架,然後每對輪子旁都安裝一個電動機,將電動機通電,火車就能跑起來了。 但是有個問題,火車使用的高壓線高達25千伏,這麼高的電壓會燒燬電動機,所以在轉向架上還有一個變壓器,可以防止電機被燒燬。 至於變壓器是如何變壓的,可以翻看前幾期視頻,有詳細的原理講解。火車使用的變壓器,它的內部有三個線圈繞組,初級繞組和次級繞組先將25千伏的電壓,降壓到600-3000伏左右,然後第三個繞組將電壓再次降壓,最終將合適的電壓輸送到電動機。 同時初級繞組的另外一端,需要連接到車輪的軸刷上,並通過鐵軌最終流向地面。但是有個問題,單向感應電機扭矩太小,無法帶動火車這個龐然大物,所以最好的辦法是使用三向感應電機,但是這就要架設三向電纜,成本非常大。 爲了解決這個問題,工程師加入了整流器和逆變器,從變壓器出來的電壓先來到整流器,通過整流後,單向交流電會轉換成直流電,然後直流電再來到逆變器,逆變器會將直流電轉換成三向交流電,最後再連接到三向感應電機上,從而使得火車高速運行。 有個問題,火車是如何剎車的呢?其實火車是通過調整電源的頻率,來控制電機轉速的,當剎車時,司機會通過操作,降低電源頻率,使得電機速度慢下來,但是這並不能完全剎死。怎麼才能完全剎死呢?想要剎死車輪,這還得使用機械制動。在火車機頭下面,有兩臺由三向電機帶動的壓縮機,壓縮機內部採用螺旋式設計,能產生大量壓縮空氣。 其中一個壓縮機連接到制動管,另一個連接到供給管,在車廂連接處,會通過這種連接閥進行連接,然後這兩根管道會穿過每節車廂,每節車廂都有一個儲氣罐,供給管會連接到每個儲氣罐的管道上,管道上安裝有閥門和指揮閥,防止空氣迴流,通過管道,儲氣罐會被充滿壓縮氣體。它旁邊的這個是儲水罐,也就是火車上充馬桶用的。 這裏不做討論,轉到側邊,這裏有一個分配閥,儲氣罐通過管道連接到分配閥底部位置,同時壓縮機的制動管會通過一根分支連接到分配閥,分配閥右側連接着一根輸出管,分配閥的內部是一個氣缸,制動管進來的氣體會填滿氣缸的上部分,但是當司機進行剎車時,氣缸的上部分壓力會降低,下部分壓力大於上部分,活塞就會向上移動。 這會導致底部連接管與右側的輸出管道連通,從而使得壓縮空氣順着管道進行流動,並最終來到每個車輪的制動氣缸。氣缸的內部是這樣的,在車輪的旁邊有一個制動盤,當制動氣缸氣體不斷增加時,會推動制動盤兩邊的閘片緊緊壓住制動盤,從而通過摩擦力使列車慢慢停止下來。當火車需要再次運行時,這時需要將制動氣缸的氣體放掉。怎麼做呢? 我們再次回到分配閥,火車啓動前,司機會鬆掉剎車,這時分配閥上部分的壓力增大,這會導致活塞回到底部的位置,氣體無法再流動。在彈簧的作用下,制動氣缸會慢慢恢復到原來的位置,並將氣體擠壓出去,這些氣體會順着管道返回到分配閥,然後從上面的這根排氣管排出去,所以我們會聽到排氣的聲音。 除了這種盤形制動,火車還有一種閘瓦制動,當司機開始剎車時,制動氣缸的空氣會被釋放掉,這會導致氣缸內的活塞向前推動,使得閘瓦緊緊貼合在火車的輪子上,在巨大的摩擦力下,最終將火車停止下來。