超直觀3D動畫演示火車變軌原理

發明火車變軌的人真是個天才 我們在坐火車時是否都有個疑問 這麼多軌道 火車是怎麼實現變軌的 不會劃出軌道嗎 那麼今天 我將向您展示火車變軌的原理 其實火車變軌這種巧妙的切換設計 是通過對車輪和軌道的簡單技巧實現的 我們先看看火車車輪的設計 每一個車輪都有一個凸起的邊緣 我們把它稱爲凸圓 這是一個保證車輪永遠不會出軌的設計 現在來看看單條軌道 假設軌道上有一個分支線路 而您想讓車輪通過左側軌道 那麼只需要讓右側部分 在車輪到達之前如圖所示彎曲 這就是軌道切換背後的基本概念 接下來讓我們看看 當存在兩對軌道時怎麼達到變軌目的 注意哈 這裏有橙色和黃色兩條蛇軌 要想火車往前或者拐彎 只需要變動兩條蛇軌就能夠實現 由於車輪凸圓的存在 在藍色蛇軌打開時 你可以看到有很大的間隙 所以右邊的輪子可以沿着黃色軌道行駛 如果以相反的方式彎曲蛇軌 在橙色的蛇軌區域形成一個間隙 那麼火車將沿着藍色軌道直線行駛 非常簡單且有效的機制 蛇軌的長度可以通過梳肘點 像這樣彎曲來減少蛇軌的長度 至於爲什麼要縮短蛇軌長度 我們後面再講 先往下看 注意哈 如果在這樣的軌道上運行火車 它一樣會脫軌 爲什麼呢 這是因爲交叉設計 使得軌道交叉在一個點 當火車走到這裏 軌道會將車輪頂起來 造成脫軌 解決方式也非常簡單暴力 只要在兩條鐵軌的交叉位置 提供一個間隙 就像這樣 把部分鐵軌縮短 車輪穿過交叉路口 就不會撞到任何軌道 使得火車安全通過 先等等 我們看看交叉軌道區域 車輪的慢動作 你會發現輪子掉進了這個縫隙 對於這個問題 可以通過延長蛇軌部分 這個延長的部分稱爲翼軌 如圖所示 蛇軌的延長段 在火車運行的時候 可以爲車輪提供一個支撐力 通常情況下 在軌道交叉的附近 會有另外兩塊鐵軌 它們被稱爲檢查軌 它們可以讓火車 更平穩高速的改變方向 這其實是高半徑 或低角度偏差軌道設計的問題 就像這樣 車輪在通過翼軌的時候 有可能會以這樣的方式出軌 怎麼辦呢 注意看檢查軌 與兩側的主軌之間 有一個固定的間隙 這樣由於凸圓的作用 車輪會被牢牢卡在 兩條軌道中間 避免出軌 現在讓我們瞭解一下 縮短蛇軌的重要性 其實火車車輪 在行駛到紅色位置時候 這些位置也相應承受着 比較大的硬力 使得這些部件 會磨損的特別嚴重 所以蛇軌 是經常需要維護更換的 這時候 把較長的蛇軌 分爲兩部分 前面替換爲 開關導軌 在磨損嚴重的時候 只需更換開關導軌 就可以了 這大大節約了成本 蛇軌由開關杆控制 早期這個開關杆 由人工操作 如今更換爲電動機了 這樣遠在控制室的操作員 得到指令後 就可以遠程控制 完成變軌 以上就是 火車變軌的機械原理 看完是不是非常佩服 發明它的人 真是個天才