大家好，我是那个喜欢火车的Captain。
有人说，一个男人不成熟的标志是可以为了一项事业英勇地死去，而一个男人成熟的标志是可以为了一项事业卑贱地活着。我可能是成熟了。在上个周末，从7月10号到13号的四天时间里，我经历了两场专业课考试，一个夏令营，外加一篇恶心的硕士毕业设计级别的论文（我正在和这个课的老师对线，祝我成功）。可喜的是，夏令营的结果还不错，优营在手，只可惜没有推免资格，不能很有底气地去跟想考的导师聊，虽然现在也有别的方向的导师要我。可能不满足和缺陷才是人生的真正形态吧。
今天拿到了结果其实挺高兴的，听栋宇说明天考完试打算给这个blog做个宣传，我说那我不如今晚出一篇文章，开始。
我是学电气的，或者说我本科是学电机的，就是那个会动的大铁疙瘩，但我今天想跟大家聊聊偏机械方面的内容。
我们日常生活中最常见的交通工具应该就是汽车了。无论以什么能源方式驱动，汽车在行驶过程中都会遵循相同的规律，我转动方向盘，前轮的方向就会变化带动汽车曲线运动。对于轨道交通（传统轮轨）而言，这样的过程发生在铁轨与走行部之间。走行部，理解字面即可，用于列车在铁轨上走行的部分。通俗一点讲，就是转向架。如果你不知道转向架是什么，没关系，你可以理解为是火车的车轮以及和它配套的一系列起到固定、缓冲减震、传动作用的机械系统。
可能很多人大概知道转向架是什么，但并没有真正地去研究过。的确，很惭愧地讲，在准备这个夏令营之前我也没有好好研究过，我关注的往往是与电有关的内容，机械部分的我一般都会很礼貌地跳过。转向架就是铁路车辆转弯的作动装置，它的上部与车厢相连接，并可以以垂直道面的方向为轴做小角度转动。注意，这里说的是“垂直道面的方向”，而不是竖直方向或者重力方向，一会儿会说为什么。一个转向架大概长这样。
我们可以看到它有两对车轮。同轴的一对车轮我们称之为一个“轮对”，有几个轮对就称几轴。例如，我们最常见的25系列客车，也是现在普铁最广泛使用的列车，每节车厢有两个二轴转向架，车辆本身是四轴车。有兴趣的小伙伴可以去B站等平台搜一下C64K，神华十二轴电力机车，那可是机车届的扛把子，全世界功率最大的机车，单机功率达到了14400kW。14400是什么概念呢，这么说吧，感兴趣的朋友可以去看我的上一篇投稿，CRH2A非统型两列加一起差不多也就这配置。
我们来简单了解一下转向架的构造。传统的转向架有一类叫做“三大件式转向架”，三大件指的是两个侧架和一个摇枕。摇枕指的就是转向架中央与车体接触的条状或盘状或长条形的机械结构，承担车体重量，同时能够像刚才说的那样转动。摇枕本身是和车体相对静止的，转动时是二者共同相对于转向架其他机构轴向转动。转向架的另一个比较重要的点就是悬挂系统，分为一系悬挂（轴箱和轮对之间）和二系悬挂（摇枕或车体与构架之间）。要命的是，我买的两本教材其中一本把一二系悬挂的定义写反了，我还先看的写错的这一本，导致我现在依旧分不清一二系悬挂，每次提到都要翻书看一眼。随着技术发展，更多的转向架也慢慢出现，在转向、减震缓冲等方面的性能有着很大的提升，像摆式列车这样的转向架也更为复杂，那就是另一回事了。
怎么样，听迷糊了没，如果没有咱就继续。刚才提到汽车转弯的过程。转弯势必会带来一个问题，那就是两个轮子如果保证角速度相同，则线速度也应该相同，但转弯时相同时间内外侧轮子滚过的距离显然是比内侧轮子长的，这个差不可以忽视。我们知道汽车是通过差速器解决的这个矛盾，那么火车也没有差速器或者类似差速器的装置呢？没有。道理很简单，第一，轮对两侧的轮子是同轴的，能保证绝对的角速度相同，不存在差速的条件；第二，从操作的角度讲，我个人认为差速器是一个主动作动部件，你给方向盘一个转动信号差速器才会发挥作用，而你给出转向信号是因为你希望人为地使车辆转弯。但火车不是这样，火车的导向是靠轨道对轮缘的限制实现的。如果问我轮缘是什么，这里放一张图大家自己看吧，我懒得讲。看的时候顺便也了解一下踏面是什么。
好了，我们来讲火车转弯时发生了什么。可能大家高中学物理的时候做过这样类型的题，说火车转弯，转弯半径给你了，车辆质量给你了，速度给你了，轨道面倾角也给你了，让你求对内侧轨道的压力。当时做这题我就觉得这是纯扯，你把火车当质点系？闹呢？不过话说回来，这个模型其实很大程度上真实还原了火车过弯时候的情况。如果大家有兴趣，可以下次坐高铁动车的时候体验一下，看看过弯的时候火车是不是倾斜的（普速列车也存在这个现象，但设计速度越快的线路越明显，所以动车是最优解）。这其实是为了保护铁轨和车轮，在转弯时人为将外侧铁轨垫高，使重力的一个分量先行充当向心力（效果力），尽量不让轮缘和轨道之间发生摩擦。实际上，新建的铁路大多是无砟铁路（有砟铁路就是底下是石头子儿的铁路），对于这个垫高的高度会有很精确的控制，但既有线等有砟铁路还依赖人工修正，工人师傅会定期到转弯处，测量垫高是否符合技术手册的标准，如果不够，就用工具往外侧铁路地下推石子儿，强行垫高。很有趣其实。
扯远了，说回到转弯过程。这里各位应该就明白上文中我提到的并不是竖直方向而是垂直于道面了吧。到这里，还是没解决差速的问题，火车的解决思路就很巧妙，真的。如果你们仔细看上面那个图，你会发现其实踏面不是柱面，而是锥型面（不知道柱面和锥型面的小伙伴自己去补高数和线代去），越靠近轮缘半径越大。这就好办了。当火车进入弯道，铁轨开始倾斜，于是车厢向一侧倾斜，重力分量充当向心力带着车厢开始画圆。由于离心效果，车辆整体会有向外侧移动的趋势，也就是车辆本身会往外侧（垫高一侧）甩，就像你家的洗衣机或者你那热爱蹦迪的男朋友/女朋友一样。甩完之后的结果是，车辆的中轴线和轨道的中心线不再在竖直面内平行，而是错开一定的距离，此时接触轨道的踏面也会向外移，那么实际接触到外侧轨道的踏面滚转半径就要比内侧大了。在严格的角速度相等的时候，两侧的线速度就会不相等，外侧比内侧大，也就不存在差速的问题了。多巧妙，是不是，这就是轨道交通的魅力。
本来想继续讲讲轨道和道岔的，内容都想好了，忽然有些感慨想说点别的，那这部分内容就留到下一篇吧。有人说能让一群男人为止奋斗的从来不是金钱而实梦想，我觉得同济轨交就是我的梦想。我在哈工大电气，也不错，但我能学到的终究还是电气的东西，即便是与轨道交通有关，也仅仅是“有关”罢了。要想真正走入这个行业，还是要跟着专业的人学专业的东西，坐专业的事情。中国铁路，无论是国铁还是地方铁路、城市轨道交通，其实一直在风口浪尖上。有人说中国的高铁技术都是国外引进的，中国技术不行，有人说中国修铁路太浪费钱。实际上真的是这样吗？我还没有走入这个行业里。我的前脚已经搭在门槛上了，等我进去看看便知分晓。但我想说，任何一种技术都是从无到有从零到一的，十几年前我们没有技术的时候引进了国外的技术，也是花了大价钱的，后来我们慢慢在发展，到今天我们有了自己标准的动车组，我们开始向国外出口中国生产的轨道交通车辆，作为一名向往轨道交通的人，我是很自豪的。我们的第一艘航母也是买的前苏联的，后面经过我们的研究还是造出了自己的航母。一样的，我们的C919是以A320为模板的，阿娇（ARJ21）也是从模仿开始一步一步提升的。中国的技术现在行不行，我们去看看中车的海外订单就知道了。那天我看了一个纪录片，超级工程第一季，其中一集讲到了北京地铁网络的建设，有一个片段让我热泪盈眶，我截了下来，放在这里。
写这篇文章的时候，脑海里多次会想起这个画面，每当我看到这个动图我都忍不住落泪。可能这就是热爱，可能这就是我热爱一项事业的方式。我希望自己能够进入到这个行业中去真正做一些事情。我们没有西门子那样将近两百年的发展历程，我们真的要做很多努力去超越和创新。对于轨道交通，我很自豪地讲我是有自己的想法的，也希望有朝一日我也能够再次热泪盈眶地说一句：
“为了搞我们国家自己的轨道交通事业，我们那代轨交人，可以说是付出了辛苦的，很自豪。”
谢谢。