高铁的车头,为什么要设计成“子弹头”的形状?

教诲的意思2023-03-31  20

不知道大家有没有发现中国的高铁的车头都是子弹头形状,其实不只是中国的高铁,是子弹头,大多数国家的高铁车头都是子弹头的形状。这与高铁本身的属性有关,由于高铁并不像火车那样行驶速度缓慢,从高铁这个名字我们就可以看出高铁的属性。高铁的全称是高速列车俗称高铁,之所以要将车头设计成子弹头的形状,主要是为了降低风阻。就像飞机那样,当速度达到了一定程度,空气阻力就变成最主要的所需要克服的力量。

由于将车头设计成子弹头的形状,能够让车头迎着空气前行。这样科学合理的流线型能够有效降低风阻。因为流体有一个特性,当一个速度越快的物体经过这个流体时,尤其对他的阻力就越大。由于高铁的属性就是高速列车,所以速度高是必须的,那么在高速的这个情况下,阻力会变得非常大。科学家发现将车头设计成扁平的子弹头形状,能够让高铁在空气中行驶时受到的阻力变小,这也是高铁是子弹头形状的主要原因。

其实不只是高铁,我们的飞机和战斗机在空中行驶的时候,也是需要将头部设计成子弹头形状。这样不仅能够轻松地在空气中划过,而且能够使飞机在产生音爆的时候,依旧能够快速飞行。高铁是我国最近20年从日本引进的一种高速列车,因为高铁非常符合我国的国情。每年春运的时候,普通的火车往往会出现大量的人挤人现象,其本身原因就是火车运输效率不高。自从中国引进了高铁项目,这些年春运给铁道部带来的压力骤降。因为高铁虽然每辆车厢载客没有火车多,但是由于它的速度快,可以在一天内进行多次运输。

其实我国高铁每年的投入会比收入高很多,就是说高铁是处于一个亏本状态,但是我国还是大理的发展高铁,这主要是由于高铁是一个民生项目。

子弹头列车是指车头(动车组两端)造型类似子弹的火车,一般多用于构造速度160km/h以上的动车组中。子弹头外型属于流线型的一种,可有效减少列车在高速行驶过程中遇到的空气阻力,高速列车几乎都是子弹头列车。

列车在高速运行时,空气动力学性能是一个非常重要的考核指标。空气压力的不平衡将影响列车运行的平稳性,引起列车蛇形运动,严重时则导致列车脱轨,引发生命安全事故。

空气动力的另一个方面就是空气阻力,列车速度越快,它在单位时间内需要“推开”空气的量就越多。当列车的速度大小达到200公里每时以上,空气阻力可以占列车行驶受到的全部阻力的75%以上,一场与空气阻力的博弈必不可免。

空气阻力其实也是一个大家族,高铁运行时受到空气阻力也不止一种。不过,其中最主要的要属压差阻力。当列车快速前进一段距离,车头前方的空气瞬间被挤压,来不及向周围散开,于是形成了一片高压区域。

类似地,车尾在快速驶离原来位置时,周围空气还没来得及填入车尾原来占据的空间,于是在这里气压比周围更低,形成一片低压区域。

于是,在车头和车尾之间形成了压强差,高压区域将车向后推,低压区域将车往回拉,列车整体就受到一个从高压区指向低压区的力,即压差阻力。这个力正好与列车前进方向相反,阻碍列车前进。

扩展资料

减小压差阻力

压差阻力是由于被车头挤压的空气来不及散开,车尾周围的空气来不及补充引起的,关键就在“来不及”三个字上。那么我们只需要让车头在一瞬间压缩更少的空气,同时让车尾一次腾出更少的体积,方便周围空气迅速补充。

减小车头与车尾的截面积是一个很好的方法。高铁子弹头一般的“长鼻子”和“长尾巴”两端截面积非常小,靠近车身部分截面积缓慢增大,整体呈流线型。

这样的设计可以在列车高速前进时让车头单位面积的空气排开量减少,同时减少车尾后方单位面积的空气填充量,让车头附近的气压上升变化率和车尾附近的气压下降变化率不明显,减小压差阻力。

参考资料来源:百度百科-子弹头

可以减少气动噪声。

高速行驶的列车会引起空气流紊乱,产生气动噪声(由气体流动造成的噪声),影响高铁乘坐的舒适性。流线型车头和平整光滑的车体设计,可以减小高速列车的气动噪声。

子弹头一般多用于构造速度160km/h以上的动车组中。子弹头外型属于流线型的一种,可有效减少列车在高速行驶过程中遇到的空气阻力,高速列车几乎都是子弹头列车。

扩展资料:

中国铁路在第六次大提速时,京沪铁路的乘客将乘坐"子弹头"火车,在12小时以内从北京抵达上海,比最快也要16小时的直达火车至少节省4小时。京广高铁、京沪高铁等均会大量运行该类型的高速列车。

在第六次大面积提速中,中国铁路以掌握核心技术为目标,积极推进原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新,在8个方面共取得技术创新成果26项 ,基本掌握了既有线时速200公里及以上提速改造的成套技术,其中一些技术达到了世界先进水平。

在对提速干线的线桥涵隧、通信信号、牵引供电、调度指挥等行车设备进行了大面积更新改造和技术创新的同时;按照“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的总体思路,引进国外动车组先进技术,消化吸收再创新,生产出了时速在200公里及以上的国产动车组,动车组国产化率达70%以上。

参考资料来源:百度百科-子弹头


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