火车碰撞后为什么容易脱轨翻车？

一直以来，火车被认为是最安全的交通工具之一。尽管交通安全专家们声称坐飞机才更安全，但我每次在购买机票的同时都会额外多买几份航空意外保险——毕竟在天上的感觉总不如在地面踏实，更何况，飞机要么不出事，出的事都是大事。

无论是航空还是铁路，我们在公共交通安全方面已经做得非常好了。如果你留意看全球新闻，就会发现国外经常发生铁路交通事故，2019年，全球共发生大的铁路事故超过31起，其中美国10起；2020年前三个月，全球就已经发生过19起火车事故，其中加拿大3起，美国、英国、澳大利亚、荷兰和墨西哥各两起。包括3月30日发生在湖南的T178次列车倾覆事故在内，几乎所有的铁路事故都伴随着火车脱轨。

西雅图Amtrak火车出轨

火车又大又重，铁轨光滑平顺，跑起来四平八稳，照理说它应该很安全才对。为什么火车那么容易脱轨翻车呢？其实这都是命中注定的阿喀琉斯之踵啊！

我们知道，汽车要想跑得快，首先路要好，还得给轮胎打足气，这样车轮受到的滚动阻力更小。铁路运输就是利用了这样的原理：钢轨很坚硬平滑，火车的车轮也是钢铁的，它与钢轨之间的接触面积非常小，滚动阻力很小。所以火车可以装载很重的货物在铁路上飞驰，并且最大程度地节省能源。

火车车轮的滚动阻力很小

“火车跑得快，全靠车头带”，除动车组外，几乎所有列车都是依靠火车头牵引，后边的车厢完全不提供动力，车厢与车厢之间由一种特殊设计的挂钩连接，彼此连成一串长长的列车。

为了使列车能在长长的铁轨上顺利转弯，人们专门设计了活动的转向架和锥形踏面的车轮，转向架被安装在车厢底部的两端，中间由一根销子与车体连接。同时车轮的圆锥形踏面是列车转弯的关键所在。

火车转向架

关于火车究竟是如何转弯的，我早前已经在《火车和高铁是如何转弯又避免脱轨的？》一文中做过详细叙述，有兴趣的朋友可以点击链接阅读，本文不再重复介绍。

经过几百年不断地改进设计，应该说今天的铁路技术已经日臻完善，安全性也得以大幅度提高。但安全永远都是相对的，鉴于火车设计存在的“硬伤”，任何一个环节出现问题都有可能造成列车出轨甚至倾覆。

迪拜一列火车脱轨

就数年来西方国家媒体对铁路事故的跟踪分析来看，大部分铁路事故都归因于设施老化、对线路和车辆的维护严重不足。

T179次列车

而就3·30湖南T179次列车事故来看，其直接原因是高速运行的列车刹车不及，撞击滑坡体导致脱轨，部分车厢倾覆。

为什么火车碰撞会导致脱轨甚至翻车？它难道不应该呆在轨道上吗？

我们知道列车是由火车头牵引、并由一节节车厢串接在一起在轨道上运行；列车车厢下方的转向架是一个运动机构，它锥形踏面的车轮在轨道上滚动时始终保持着动态平衡。

车轮的运动是一种动态平衡

通常情况下，火车车轮的内轮缘会被严格限制在两条铁轨中间，它是确保火车在轨道上正常运行的最后一道“防线”。当列车转弯时，由于离心运动的关系，车厢会有向外运动的趋势，转向架向外侧滑动，导致外侧车轮的内轮缘稍近外侧钢轨。如果此时火车速度高于路线设计时速，我们可以听到轮缘挤压钢轨侧面刺耳的摩擦声。

车轮在弯道处的受力分析

当火车处于转弯的状态下发生了碰撞会怎么样？前方车头突然停止或减速，后方一长串车厢依然有向前运动的趋势，强大的惯性加上每节车厢近50吨的重量，使得前方每一节车厢的两端受到切线方向挤压，由此产生巨大的侧向推力就很容易将车轮的内轮缘挤出轨道，从而造成脱轨。

碰撞后车厢受挤压产生侧向推力

当火车处于直线行驶状态时，如果前方车头发生碰撞，或者因其它原因脱轨，后方车厢对前方车厢的挤压就不一定处于同一侧方向。因为我们已经介绍过，火车转向架在直线运动的过程中始终处于左右摇摆的动态平衡状态，因此后方车厢惯性运动造成的侧向推力也是随机的。许多时候列车在脱线后会处于交错折叠状态。

美国货运列车撞击后脱线

通过本文的分析，你应该对列车脱轨有了概念性的了解：

火车的安全性受制于诸多方面的因素，有线路和车辆维护问题，有信号和司机的问题，也有偶然发生的碰撞问题。

一旦火车在高速运行过程中发生碰撞，脱轨和翻车几乎不可避免。因为铁路和列车的设计决定着它在运动过程中是不稳定的，后方车厢不会因车头的突然停止而停止，它们强大的惯性会将前方车厢推离轨道，从而造成倾覆。

一般情况下，处于尾端的车厢其安全性更高一些，由于它只对前方有推力，因此即便脱离轨道，大概率也不会翻车。

T179次最后一节车厢基本完好