黏著鐵路是指由機動車藉助輪軌之間的黏著作用產生牽引力，牽引裝有凸緣車輪的客貨車輛，在起承重和導向作用的兩根平行鋼軌上行駛的一種陸上運輸工具。可稱黏著鐵路，也稱鐵路。初創時期，軌道為欄柵型，縱向軌條和橫向軌枕均為木製，曾用騾馬牽引，稍後改為鑄鐵軌條和蒸汽機車牽引。此時中國譯為鐵道或鐵路；以後軌條雖用鋼軋制，牽引種類也不斷更新，但仍沿用鐵道或鐵路名稱。
基本介紹
- 中文名：黏著鐵路
- 外文名：Railway
- 含義：藉助黏著產生牽引力的客貨車輛
- 套用：火車
鐵路的發展,現代化鐵路,下一發展時期,黏著鐵路的極限速度,非粘著鐵路,氣墊車,磁浮車,
鐵路的發展
現代化鐵路
該時期的標誌是高速鐵路、重載鐵路和信息技術的發展。
20世紀中葉的世界能源危機使公路和航空運輸發展受到限制，而鐵路運輸受到的影響相對較小，同時由於在運輸過程中排放的廢氣及產生噪聲對生態環境的污染和其他交通運輸工具相比最低，特別是高速、重載鐵路運輸的出現，更使人們認識到鐵路在國民經濟發展和人民物質文化生活提高中，具有不可忽視的地位和作用。各國鐵路紛紛進行大規模的現代化技術改造，同時改革運輸組織方式，積極採用高新技術，在重載、高速運輸和信息技術方面取得了新的突破，再加之現代管理和優質服務以及鐵路的區域聯網、洲際聯網，使鐵路增添了新的活力，在陸上運輸中仍繼續發揮著骨幹作用，在現代化運輸方式中占著重要的地位。
1964年10月日本建成世界上第一條高速鐵路 東海道新幹線，實現了與航空競爭的預期目的，標誌著世界鐵路進入到了現代化時期。20世紀60年代末期，世界鐵路的發展又開始復甦，很多資金充裕、科技先進的國家，紛紛興建新線和改建舊線，以實現250～300km的最高時速。
重載鐵路近二十年發展很快，牽引噸數在6000t以上，有的超過10000t。美國、加拿大、澳大利亞等同，採用同型車輛固定編組、循環運轉於裝卸點之間的單元重載列車。2006年我國在大秦鐵路正式開行了2萬t重載組合列車。前蘇聯除積極發展重載列車外，還大量開行兩列甚至三列合併運行的組合列車，在不需要普遍延長站線的情況下，大幅度提高了鐵路的輸送能力。
目前，全世界117個國家和地區擁有鐵路約120萬km，其中美國30多萬公里，俄國10多萬公里，印度、加拿大6萬多公里，法國、德國4萬多公里，阿根廷3萬多公里，日本、義大利、墨西哥、巴西、波蘭、南非等2萬多公里，英國、西班牙、瑞典、羅馬尼亞等1萬多公里。分布在各洲的比例大約為：美洲36. 8%，歐洲34. 2%，亞洲17. 5%，非洲7.5%，大洋洲4.0%。
下一發展時期
下一發展時期標誌是直線電機軌道交通迅速發展，幹線鐵路、城際鐵路將開始採用直線電機驅動，高速、重載鐵路將進一步發展。
傳統的輪軌黏著鐵路目前只能達到350～400km/h左右的運營時速；要實現更高的速度需要採用磁浮技術。日本的超導磁懸浮列車試驗速度已超過580km/h;德國的常導磁浮列車試驗速度已超過500km/h，正常運營速度達到430km/h。磁浮鐵路的核心技術是採用直線電機驅動。直線電機為新型牽引種類，使得列車爬坡能力成倍增加，同時使得傳動裝置簡化、列車重量降低、列車重心降低、車輛限界變小、橋隧造價降低。在上海修建的世界第一條高速磁浮線已於2003年1月正式開通運營，但其目前主要用於城市軌道交通。直線電機輪軌鐵路目前已在世界上6個國家17條運營線得到套用，包括我國的首都機場線和廣州捷運4號線、5號線，將來的線路將超過20條；莫斯科已建成直線電機獨軌交通；將來還可能會有其他形式的直線電機軌道交通投入運行。直線電機驅動有可能為鐵路驅動方式帶來革命性的變化。
黏著鐵路的極限速度
藉助輪軌間的黏著作用而產生牽引力的鐵路，可能實現的最高速度稱為極限速度。因為牽引力受輪軌黏著條件的限制，牽引力與機車（或動力車）黏著重量的比值不能大於輪軌間的黏著係數，而黏著係數則隨速度的提高而降低。20世紀70年代研究，當速度提高到300km/h以上時，黏著係數可能降低為0.03～0.05，也就是說機車（或動力車）能產生的最大牽引力僅為其本身質量的3%～5%。同時，當速度提高時，空氣阻力加大，其值與速度平方成正比。據原西德研究，當速度達300km/h以上時，空氣阻力要消耗機車功率約95%。因速度提高時牽引力減小，而阻力增大，當兩者相等時的速度即為極限速度。
國外早期研究一般認為，黏著鐵路的極限速度約為350km/h。隨著機車轉向架構造的改善，並採用交流電機驅動，以及軌道結構的加強和輪軌材質的提高，黏著係數增大；隨著高速列車流線型程度的提高，空氣阻力相應減小，極限速度也將隨著科技進步而有所增大。
非粘著鐵路
氣墊車
黏著鐵路很難實現500 km/h的最高速度，為此需研製新的運輸工具。20世紀60～70年代，最早著手研製的是氣墊車。
氣墊車一般用燃氣輪作動力產生高壓噴氣，在導軌與車輛間形成氣墊使車輛浮起，並用噴氣機驅動車輛前進，英、法兩國研製10年，製成試驗車。法國試驗的飛行列車，車長26m，質量20t，可載客80人，用530kW的燃氣輪機產生氣墊，用2956kW的動力驅動，在18km長的高架軌道試驗線上試運轉時，最高時速達422km。1974年能源危機時，為緊縮開支，且因噴氣機污染環境、噪聲太大，取消了研究計畫。
前蘇聯、美國都曾對氣墊車進行過研究，未取得顯著成就而停頓。從上世紀70年代起，技術先進的國家，都先後停止了對氣墊車的進一步探索，轉而研製磁浮車。
磁浮車
磁懸浮列車實際上是依靠電磁吸力或電動斥力將列車懸浮於空中並進行導向，實現列車與地面軌道間的無機械接觸，再利用線性電機驅動列車運行。雖然磁懸浮列車仍然屬於陸上有軌交通運輸系統，並保留了軌道、道岔和車輛轉向架及懸掛系統等許多傳統機車車輛的特點，但由於列車在牽引運行時與軌道之間無機械接觸，因此從根本上克服了傳統列車輪軌黏著限制、機械噪聲和磨損等問題，是人們夢寐以求的理想陸上交通工具。
磁懸浮列車分為常導型和超導型兩大類。常導型也稱常導磁吸型，以德國高速常導磁浮列車transrapid為代表，它是利用普通直流電磁鐵電磁吸力的原理將列車懸起，懸浮的氣隙較小，一般為10mm左右。常導型高速磁懸浮列車的速度可達400～500km/h，適合於城市間的長距離快速運輸。而超導型磁懸浮列車也稱超導磁斥型，以日本MAGLEV為代表。它利用超導磁體產生的強磁場，列車運行時與布置在地面上的線圈相互作用，產生電動斥力將列車懸起，懸浮氣隙較大，一般為100mm左右，速度可達500km/h以上。
