18　动车组的方向是怎样控制的？动车组是怎样转弯的？

动车组开行到什么地方应该转弯？列车的司机不需要也不能控制列车的开行方向，开行方向是由钢轨、道岔、连接器等轨道设施的状态所决定的，也就是说，道岔的开通方向决定列车的开行方向。轨道的通行方向是调度室根据列车运行计划控制的。列车司机的任务是开车、停车和调节列车的速度。

高速动车组的驾驶室。司机的任务是开车、停车和调节列车的速度，不能控制列车的开行方向

铁路线交叉的地方通过道岔来改变铁路线的连接方向，从前扳道工手工移动道岔，现在高速铁路都是电子控制道岔的状态。

火车没有方向盘，那么它是怎样转弯的呢？转向架的重要功能之一是用于铁路车辆转弯。我们知道，汽车的车轴和轮胎是直接安装在车体下面的。19世纪30年代以前，列车的轮对与汽车相似，是直接安装在车厢下部的。那时，列车的1节车厢有2个轮对，1个轮对由2个车轮和1个车轴组成，车轴两端各有1个车轮。后来，列车车厢的尺寸越来越大，车厢的重量也越来越重，仅靠车厢下部的2个轮对难以承载如此重负，只得增加轮对。由于轮对与车厢是刚性连接，轮对不能自由转动，轮对数量多了以后，车厢难以转弯。

转向架最早应用于机车。为了使机车能够在弯道上安全行驶，1837年，伊斯特维克&哈里森公司为贝福梅多铁路公司制造了大力神机车。大力神机车的设计里拥有一个技术领先的前转向架，前转向架不是刚性连接在机车车架上。前转向架和安装在前转向架下部的轮对，可以相对于机车车架自由转动，使得机车适合于急转弯。

19世纪的Leviathan 63机车

19世纪美国的机车结构图，具有一个前转向架

后来逐渐完善的设计开始使用2个转向架，即机车（或车厢）的两端安装在2个转向架上。1个转向架把2个轮对用构架连接起来，组成一个小车。1个转向架的2个轮对的车轴之间的距离比较小，转向架与机车（或车厢）的连接，用可以自由转动的心盘实现。这样各个轮对就可以自由回转，因此较长的机车（或车厢）可以转半径较小的弯子。机车的转向架也有3个轮对的。

早期蒸汽火车的转向架

为什么一定要用转向架呢？

铁路轨距是固定的（标准轨距为1435毫米），在弯道上外侧轨道长，内侧轨道短。当车辆以一定的速度开始转弯时，同一个车轴上车轮的转速是相同的，但是弯道上外侧轨道的距离长，外侧车轮比内侧车轮跑的距离长。转向架的前轮对的外侧车轮的边缘与外侧轨道的内侧面接触，产生的导向力作用于转向架，使转向架跟随弯道而转动。

车轮上与钢轨接触的部分称为踏面，踏面被设计成锥形的，也就是说随着车轮的踏面与轨道的接触位置发生变化，车轮的滚动直径是有变化的，车轮跑的距离也随之变化，目的是解决轮对通过弯道曲线时，内侧轨道和外侧轨道的距离不一样的问题。当轮对通过弯道曲线时，由于车轮踏面有锥度，锥形踏面在运行时会改变与钢轨的接触位置，调节两侧车轮跑的距离。

车轮的踏面与轨道的接触

列车转弯时，离心力使得轮对向弯道曲线的外侧移动后，外侧轨道与车轮锥形踏面的接触点的滚动直径大，外侧车轮跑的距离就长；内侧轨道与车轮锥形踏面的接触点的滚动直径小，内侧车轮跑的距离就短，这样，列车就顺利地通过弯道曲线。

转向架通过弯道曲线原理示意图