摆式列车

摆式列车的原理

当任何车辆以高速转弯，车内的物件和乘客都会受到离心运动的影响。这是因为车内的物件以本来惯性向转弯路径切线方向前进，与转弯中车辆的前进方向不一致，于是需要额外的向心力使其沿轨道行进。在铁路列车上，这种向心力需要车内物体与车底的摩擦力和支持物提供，如果摩擦力不够就会引致车上的物件和行李倾侧滑行，座位上的乘客亦会被压向一旁，而站着的乘客更可能失去平衡而跌倒。飞机和单车能够以较高速转弯，因为它们在转弯的时候都会向侧面倾斜。但汽车或铁路列车的车轮必需著地，本身并不能够倾斜。为了使到它们可以无需减速高速转弯，高速公路及高速铁路的路轨在弯曲处都被建成向内倾斜的弧形。这样车内的乘客需要的向心力便可以由支持力的水平分力提供。对汽车使用的道路来说，这种倾斜非常重要。如果汽车转弯时的速度过高，向心力过大使轮胎和地面的摩擦力无法提供足够的向心力而引致汽车打滑。对铁路来说，钢轨对轮对没有摩擦力，靠轨道挡住向外的轮对。过高速度过弯道所需要的向心力在轨道与轮对形成的变形杠杆上超过了阻力，车皮就会翻侧。将路轨建成斜的弧形亦是避免这种可能的方法。但是如果速度过低，重力的水平分力远大于列车需要的向心力，车皮就会向弯道内侧翻，这就是为什么铁路上的限速不是最大速度而是必须速度的原因。（如标注80即列车行驶速度必须为80左右，不得高于或低于80）但是一般来说，当列车还未接近足以翻侧的速度和急弯，乘客所感受到的不适已非常严重。故此大多数的铁路设计时所考虑到的，并非避免车辆翻侧，而是乘客所感的不适。弧形路轨所需要的倾斜角是根据预计车辆经过行驶时的速度来决定。如果车速高，倾斜便要较多。部分在1960至1970年代所建成的高速线路却出现了一个问题，适合高速客运列车行驶的倾斜角度，并不适合普通速度的客车和货车。法国及日本的高速铁路结果都需要建造专线，尽量减少弯曲的路线。至于其他因为多山，或者没有空间或金钱投资建设新路线的国家，唯有采用其他方法提高铁路的营运\速度。例如英国，多数的铁路都是早年车速甚低的时候建造。这些路线现在都变成了建筑密集的地区，要重建比较困难。意大利则因为多山，路线必然多弯。这些国家於是投资发展了摆式列车。摆式列车供乘客乘座的车体在转弯时可以侧向摆动。当车辆向左转时，车体向左倾摆，让重力抵销向右推的离心力。列车可以是靠惯性自行摆动的被动摆式，亦可以是由电脑控制，动力辅助的主动摆式。摆式机构只能减少乘客的不舒适，不能减少车轮和轨道的作用力，所以，为了减少车轮和轨道损伤，有的摆式列车采用径向转向架以减少通过曲线时的轮轨作用力。

摆式列车有哪些优点？

这种异军突起的摆式列车，其运行时速与目前的高速列车不相上下，而其投资还不足高速铁路的一半。这对更快、更好、更经济地发展高速列车来说，无疑是一个福音。德国是应用摆式列车最早，最广泛的国家，不论是新建的高速线，还是既有线，只要开行时达到一定速度，都采用摆动设计。德国计划使自己成为欧洲拥有摆式列车最多的国家。意大利菲亚特公司在研制摆式列车技术上一直领先，产品行销世界各地。其最新设计的摆动结构是用电子操纵，横向悬挂，液压传动，安装在自动导向转向架上。它的轮轴与转向架有几个连杆，在曲线运行时，按照曲线半径大小倾斜主体。车上的中心微机和加速度计、陀螺仪、分相器、转速发电机以各种继电器连接，使列车在曲线区段运行时，车体自动倾斜。这种设计目前在国际摆式列车市场上占主导地位。瑞典研制的摆式列车在技术上非常先进，是摆式列车的杰出代表。由于有效地克服了侧向力影响，客运量成倍增长。这种列车成功的运营引起轰动，并充分显示了其摆式列车的优越性。