倫敦塔橋原理

我一直很好奇 幾千噸的倫敦塔橋 爲什麼能像翅膀一樣打開和合上 其實在倫敦塔橋的內部 藏着一整套複雜的機械系統 今天就帶你搞懂這座橋 到底是怎麼運行的 時間拉回到19世紀 那時候的倫敦太務市河 不是現在這種觀光河 而是全世界最忙的港口之一 各種大船小船貨船全都往這擠 問題是橋要連通兩岸 船又必須從河上通過 那橋到底該怎麼造 當年工程師們想過很多方案 比如滑動橋 橋面像抽屜一樣往旁邊拉開 比如旋轉橋 中間轉開讓船過去 還有能上下翻的雙層橋 甚至還想過用液壓把整段橋面抬高的 但是這些方案 要麼太複雜 要麼效率太低 要麼根本不現實 後來他們盯上了一個看起來最簡單的吊橋 思路其實是對的 兩邊一抬 中間就空出來了 但真正算完賬才發現一個致命問題 橋面實在太重了 就算用當時最強的設備 也根本拉不動 於是工程師換了個思路 既然拉不動 那就讓它自己平衡 這纔有了今天的塔橋 現在的塔橋並不是被吊起來的 而是在橋面兩側 各加了一個巨大的配重 在配合液壓系統 讓整段橋面像翹翹板一樣轉動 你不是在硬抬它 而是在借力 配重幫你抵消大部分重量 液壓系統只負責控制和驅動 塔橋的結構也非常特別 整座塔橋最下面是兩個巨大的橋墩 直接坐在河牀上 承受整座橋的重量 橋墩上面是南北兩座標誌性的塔樓 兩端還有橋臺 負責把力傳回地面 從工程角度看 塔橋其實不是單一類型的橋 它同時具備好幾種橋的特徵 它既是平衡橋靠配重省力 又是懸索橋 用鋼索分擔橋面的重量 剛建成的時候 它甚至還是一座懸壁橋 重量主要由兩端結構承擔 後來在上世紀60年代 工程師又加了一根支撐鋼索 讓高空人行道參與受力 這樣一來 塔樓之間形成拉力 整座橋會更穩定 真正的核心藏在橋墩裏面 這裏是平衡室 專門就是給橋面翻轉預留的活動空間 平時只有維護人員能進去 再往裏走 你會看到引擎室 這裏相當於整座橋的心臟 現在的塔橋用的是電動液壓系統 一共4個引擎室 左右個兩個 這麼做的原因是因爲這座橋 任何時候都不能停 哪怕一套系統檢修 另一套也必須能立刻接受 但最早的時候 塔橋可沒這麼先進 當年的動力 來自蒸汽液壓系統 鍋爐燒煤 把水燒成蒸汽 蒸汽推動巨大的活塞來回運動 活塞帶動飛輪旋轉 飛輪再把能量轉成水壓 這些高壓水 會被存進一個叫蓄能器的裝置裏 你可以把它理解成 液壓系統裏的充電寶 水壓越大 蓄能器就被頂得越高 你在橋邊看到那些 看起來像小房子的建築 其實就是給蓄能器升起來用的 當需要開橋時 蓄能器靠自身的重量 把水壓重新壓出來 水通過管道 送到橋墩裏的液壓馬達 橋面就開始慢慢轉動 整座塔橋一共有6個蓄能器 而且每個引擎室裏都有兩臺引擎 就算壞一半 橋照樣能開 另外工程師還在橋的上方 設計了一條高空人行道 這樣即使橋面打開讓船通過 人行道上的行人也能照常走 城市交通不會完全中斷 這個設計 直到今天都還在發揮作用 現在的塔橋 每天依然要承載2萬多輛車通過 最後再來看一下塔橋開合的過程 在橋升起之前 會提前通知 確認沒有緊急車輛通過 然後橋上的交通信號變紅 閘門關閉 行人清空 等橋面中間的鎖銷完全收回 橋纔開始慢慢抬起 船通過後 再緩緩放下 交通恢復正常 不過這個流程並非一開始就這麼精準 在1952年時 就出現過一個重大事故 有一輛紅色雙層巴士 衝進了正在升起的塔橋 跳過了大約6英尺的空隙 結果奇蹟般安全落地 雖然有人受傷 但所有乘客都倖存了下來 也正因爲這次事故 塔橋的系統才被做得更爲自動化 確保在橋面未完全清空之前 絕不會啓動升橋