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为什么蒸汽机车曾经的运行速度并不明显低于内燃/电力机车,甚至是可以部分超过目前国内的D字头动车组列车?

傻瓜乐力的回答

因为蒸汽机车确实具备那个本事,但是,真的跑得太快了,车头本身就感觉出乱晃。

但是您的问题是什么?

如果问题是 : 蒸汽机车能跑出动车的时速,为什么被淘汰?

因为:

1/ 不经济,这是蒸汽机车被淘汰的最主要原因。

蒸汽机车要先烧煤为锅炉水加温,通过煤炭燃烧到一定热量再经过锅炉内的烟管过热管,加热锅炉胴体蒸发蒸汽,还要经过一系列复杂的加热干燥转换,进入气缸,推动鞲鞴,摇动机车动轮做功。

蒸汽机车热效率很低,锅炉内燃料燃烧的热量只有一部分转变为蒸汽的热能,锅炉的效率一般为50%~80%。蒸汽在汽机内作功,汽机效率只有10%~15%。此外,在汽机到轮周的力传递中,机械效率为80%~95%。

因此蒸汽机车的最高热效率只有8%~9%,而且在车站停车,在机务段整备、停留等仍需消耗燃料,所以实际热效率只有5%~7%。大部分热能都被排放浪费了。

2/ 运行不稳定,所有操控全凭经验和体力, 安全保障不易。

蒸汽机车锅炉胴体容积有限。有限的锅炉胴体,水占据空间大,蒸汽占据空间就小,反之亦然。

蒸汽机车所有动力都源于烧煤生热。高温燃煤能蒸发高压蒸汽,也能烧干炉水,报废锅炉。 作为烧火的司炉首先考虑的是安全。

保护机车锅炉安全的设施之一,是配置于汽包的安全阀,达到安全气压它就自动排气,

其二是安装于锅胴底部的易熔塞(行话:铅堵)。

安全阀不用司炉操心,超过锅炉警戒压力它就自动排放; 融化易熔塞却是司炉的责任。所以司炉烧火首先考虑的是别出事故,其次才是最大供汽。

确保熊熊烈火中不融化易熔塞,锅炉胴体内就得保持足够的水位,让易熔塞不裸露水面,这在平坦路面运行容易做到,可是机车爬坡,锅炉胴体内水后涌,水少锅胴前部就容易缺水裸露,晃化铅堵(易熔塞)。为了防止列车爬坡前部易熔塞露出水面,司炉只得勤拉水泵向锅炉大量注水。

锅炉胴体内水瞬间增多,一是降低水温,减少产生优质蒸汽量,二是挤压锅炉空间,汽水共腾,压力表显示很高的气压却不能产生有效的功能,直接影响机车牵引力。

锅炉高压容量有限,超过安全压力,安全阀自动排气减压;司炉体力能力也有限,单位时间内创造的高压过热蒸汽必然有限,最主要是忽高忽低,难以长时间持续稳定的运行。

蒸汽机车的安全运转全凭司机经验和司炉体力控制,“手头会气”。同样的火车头,牵引同样载重车辆的大列,张大车那个班爬切糕岭就很轻松,李大车可能就爬不上去;拉客车进站,张大车一把闸平稳停在站台停车位, 有人干了一辈子火车司机却 "一把闸刹不住车"!

火车与汽车刹车原理不一样 。火车停车不仅是简单的停住火车头, 还得让拉着的整列车都停住.

旧式蒸汽机车的刹车系统依赖风压。刹车装置是靠“风源系统”产生的高压气体刹车。为了保证刹车系统有效工作,气压管路内必须保持足够的刹车气压,俗称“风压”。

气动刹车的优点与不足并存。既然利用气动刹车,刹车过程中就会损失压缩气体。如果不能保证及时源源不断地提供高压气体,来风管路内压力减小,继续刹车就会制动失灵。

所以要求机车风泵不断地制造高压气体以充满气缸确保刹车持续有效。

检查终端风压就是有效监测刹车是否可靠的手段。

问题的复杂在于:

火车头即机车与其牵引的列车不是一套刹车系统.

机车靠給风制动刹车,而列车正相反,需要排风制动刹车.

火车制动的“风”来自于火车头上的空气压缩机---俗称“风泵 ”。风泵不停地泵“风”, 并把“风”先压缩贮存在总风缸中 ,再通过制动风管输送到各节车厢底部的副风缸里. 这时制动缸内外压力是相同的, 所以列车缓解,给列车风管减压时, 列车风管压力降低, 副风缸的风便进入到制动缸内,制动缸鞲鞴伸出,压迫闸瓦紧贴车轮踏面, 逐步抱死车轮,从而使车轮停止转动,迫使列车停车。

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(图片白线上实际是可以走人的走行板,其下方,像鱼雷那个就是机车风缸)

火车司机刹车是有技术的,刹车技术就体现在给风缸减压的力度上.

没有经验的司机 随意刹车, 减压力度大了,闸瓦瞬间抱死车轮踏面,迫使列车在没到预定停车位置突然停车。 再想瞬间起车已经不可能 , 因为列车车厢底部的副风缸里已经没有足够的提起抱死车轮踏面闸瓦的“风”!

风压需要等待火车头总风缸输送。

可是总风缸容积是有限的,经过一次刹车,总风缸内的风压已经因为向列车副风缸释放而减压,在火车头风泵没有泵足风压前,是没有足够的压力通过管路向列车副风缸输送风压的,只有等待风泵泵足了足够缓解闸瓦的风压, 使抱死的闸瓦脱离车轮踏面,才能缓缓起车,这个过程起码得几分钟甚至十几分钟。

有经验的司机都忌讳“撂非常”---即紧急刹车。

百十吨重的车头牵引千百吨重飞快行驶的列车, 突然急停,后果相当可怕。

紧急刹车不当,轻则擦伤动轮,重则列车脱轨,车毁人亡。

过度刹车有害, 刹车不到位也麻烦 。

减压小了,车越过停车位停下. 轻则混乱秩序,重则冲出站台,压坏道岔。

每次看经验丰富的师傅驾驶飞快的列车冲下坡道驶进车站,一把闸刹车,就像欣赏小泽征尔指挥乐队演奏,结束乐曲时挥舞指挥棒的那凌空一划:

列车从千八百米站外的高坡上轰隆隆冲下来, 司机端坐像尊佛像,毫无表情 , 目视前方,

蓦然在站外几百米某处不动声色的推下大闸, 随着刺耳的排风声,列车风驰电掣冲下来, 以几十公里的速度进站, 略过人群逐渐减速,机车在停车位戛然而止.纹丝不动.

回头看吧, 车门正好对准排队候车的人群.车厢里,客桌茶几上杯子里的水动而不溢. 乘客上车坐好寒暄中, 不知不觉发现窗外的树木房屋迅速后移,才知道列车不知啥时已经悄然开动了. 那真是享受.

如果不幸遇到了"二百五"司机,起车往往是"哐噹!哐噹!哐噹噹---噹! 咕呦半天,先弄你个倒仰,再抽疯似地猛拉.哐当几下子才能加速平稳运转上道儿.

需要列车刹车时,经验丰富的大车会根据车速, 牵引列车载重量 , 目标距离...等迅速计算,先胸有成竹地推动列车闸把子.让列车从尾部开始释放气压 ,列车上的分气缸从后向前 依次压迫闸瓦 ,闸瓦随着受压程度, 缓缓抱住车轮,使之越转越慢. 此时司机再推动机车闸把,让火车头与列车同时准确地在预定位置,稳稳当当地缓缓停住.

技术不过硬的火车司机往往手忙脚乱"一把闸,撂非常." 闸瓦瞬间抱死动轮. 但列车凭借重力加速度,继续拖着不转的车轮滑行,车轮像铁块一样死磨钢轨.火星子飞溅,摩擦生热,剧烈的高温和重磨,擦伤钢轨和动轮接触面,在动轮表面擦出如鞋底子般的擦痕,行话叫"擦鞋底子"。被“擦鞋底子”的动轮因此就留下了隐患---动轮已经不圆了。继续在轨道上运转就已经不是圆轮了,不能正常转动了.车轮转动到此 ,车速慢有轻微震动,车速一快就颠簸, 速度快了肯定出事故。

3 / 蒸汽机车造成环境污染严重 不环保,落伍于时代的环保绿色发展大趋势。上世纪末,蒸汽机车被国家明文勒令退出铁路运营。

蒸汽机车造成的污染多么严重,说个切身体会:

我干蒸汽机车时,有一次,偶然用报纸擦脸蛋,结果惊讶地发现,报纸居然是黑黝黝的!所以,那时我们每班下班都要洗澡。工作服几班不洗就是油汪汪,后背充满汗渍,板结。

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冬季,东北下了雪一整个冬天都不融化,此时你能看见,铁路沿线的雪都脏 兮兮的,明显的黑色。如果列车开气时,你在铁路沿线,可能能感觉到头上落小颗粒,那就是蒸汽机车喷射出来的!弄不好可能会眯眼睛。

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4/ 蒸汽机被内燃机取代,内燃被电气机车取代,是时代的进步,历史的必然,干蒸汽机车这一行英武豪迈,但真的忒脏忒累,估计现在 不会有人真愿意干。

说明: 我对蒸汽机车一知半解--没干几年 就上学转行了,说的有问题,欢迎拍砖。

去年才玩儿知乎,图的是:跟年轻人厮混,沾染点儿青春活力。

蒸汽机车上的故事 ,有兴趣可见拙作《火车上发生过哪些令人吃惊的事儿》

蒸汽机车问题,有些归络在拙作《 为什么蒸汽机车的驾驶室都在最后面,不影响司机视线吗?为什么驾驶室没有前置?有什么考虑?》,欢迎赐教。

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