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【摘 要】：审核专家：宋展勋 车辆工程博士 如果要选择一张中国名片向世界展示，那么高铁无疑是我们最好的名片之一。近年来，不仅祖国的高铁建设越来越快，我们也为世界贡献了中国力量和

审核专家：宋展勋

车辆工程博士

如果要选择一张中国名片向世界展示，那么高铁无疑是我们最好的名片之一。近年来，不仅祖国的高铁建设越来越快，我们也为世界贡献了中国力量和中国智慧。值此国庆之际，我们来了解一下高铁中隐藏的门道。

说到高铁，人们总是无法忘记它的超高颜值。高铁的美观也让它收获了很多粉丝。高铁的美不仅在于漂亮的外观和颜色，更重要的是车体的造型设计，最重要的是车头的流线型设计。

来源｜搜狐高铁四方

那里是个别的高铁列车，据说叫子弹头列车。所谓弹头就是流线型的机车。这个名字的由来也是因为它的头部形状酷似子弹。与方形、方形普通列车相比，高铁的线路更加优美。然而，将高铁车头设计成子弹形，不仅仅是为了美观，更是设计师为解决一些烦恼而创造的杰出智慧。

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空气不可小觑

可以说，在设计高铁时，设计师的很大一部分精力都花在了空气上“斗智斗勇”，因为火车在高速运行时，遇到的最大对手之一就是空气动力学。

火车在高速运行时，空气动力学性能是一个很重要的评价指数。气压的不平衡会影响列车运行的平稳性，造成列车蛇行运动，严重时会导致列车脱轨，造成生命安全事故。

空气动力学的另一个方面就是空气阻力，火车越快，单位时间内需要“推开”的空气就越多。当火车速度达到每小时200公里以上时，空气阻力可以占到空气阻力的75%以上。火车受到的总阻力，和空气阻力的游戏在所难免。

空气阻力其实是一个大家庭ly，高铁运行时空气阻力不止一种。然而，最重要的是抗压差。

当列车快速行驶一定距离时，列车前方的空气瞬间被挤压，来不及向周围散去，因此成为高压区形成。

同样，当车尾快速离开原来的位置时，周围的空气还没有来得及填满车尾原本占据的空间，所以这里的气压低于周围，??形成低压区。

因此，在汽车的前部和后部之间形成了压力差。高压区将汽车向后推，低压区将汽车向后拉。列车整体受到从高压区到低压区的力。 ，即抗压差。这个力正好与火车前进的方向相反，阻碍了火车的前进。

车辆周围的压力分布

来源｜铁路Science 中国工程与工程学报：高速列车头车主廓线变化对列车周围流场影响的研究

如何降低压差阻力？

我们知道压差阻力是由车头挤压的空气来不及散去，车尾周围的空气来不及补充造成的。关键在于“为时已晚”三个字。那么我们只需要让车头瞬间压缩更少的空气，同时让车尾一次释放出更少的体积，让周围的空气快速得到补充。

是减少汽车前后截面积的好方法。高铁子弹“长鼻”和“长尾”两端的截面积很小。

这样的设计可以减少列车高速行驶时车头单位面积的空气排放量，同时减少车尾单位面积的空气填充量。汽车，使汽车前部附近的气压变化率和汽车后部附近的气压下降率变化不明显，降低了压差阻力。

不同类型汽车前部附近的压力分布

来源｜中国铁道学会学报：不同机头形状的轨侧压力变化规律分析与评价

设计者除了压差阻力外，还需要考虑轨侧的摩擦阻力空气粘度引起的车身表面，以及车辆之间的转向架、车顶设备、门窗、挡风玻璃等车辆表面凹凸结构引起的干扰电阻。

平日经常被我们忽视的空气，不仅给列车带来空气阻力，在一些特殊场景中还会产生恼人的压力波。

想必大家在坐高铁的时候一定遇到过这样的情况。两列火车相遇时，车身会发生不同程度的晃动或振动，常伴有噪音。到底是怎么回事？ ?

在两列列车前方相遇的同时，机车前方的压缩空气也会汇聚形成新的高压区。不同的是，相邻的两条铁路之间的距离并不是很远。列车相遇后，两列列车之间会形成狭长的空间，不利于高压空气向周围扩散，同时使能量更加集中。

当两节车厢相遇时，压缩空气会激发压力波，在两列火车之间形成交替的高压和低压区，并沿着火车之间的间隙继续向外扩散。

两列火车相交形成压力波

来源｜中国科学院力学研究所

就像往外吹一样。嘴巴附近的高压空气会迅速消散。很难形成向外传播的声波。你只能听到风的声音。但是如果你吹一个空心管，沿着管传播的声波很容易在管内形成，产生声音，形成交替的高压和低压区域。

文章来源：《铁道工程学报》 网址: http://www.tdgcxbbjb.cn/zonghexinwen/2021/0818/481.html