第九輯 科技


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  為什麼汽車上有那麼多燈

  繁忙的公路上,往來的車輛川流不息。不知你有沒有注意過,這些大大小小、種類各異的汽車上,前前後後都裝著許多燈。這些車燈有大有小有圓有方,有的呈又扁又長的形狀,連車燈玻璃都裝飾得各式各樣,閃射出的燈光也很不一樣。汽車上為什麼要裝這麼多燈?難道它們都有用嗎?

  汽車上的燈各有各的用處,一個也少不得。我們先來看看汽車的前面。兩個較大的燈是照明燈,它主要用來在夜晚行駛時照亮前方的路面。照明燈通常分為兩檔,可通過手控調節。一種是遠光,光線很強,能照亮前方幾十米的範圍;另一種是防炫目光,光線稍弱而向下,這種照明光不會使對面來車的駕駛者感到目炫。如果對面有車開過來,就要打開旁邊的兩個小燈,這兩個小燈叫示寬燈,用來告訴對方:我這輛車有多寬。汽車前面還有兩個小黃燈——方向燈,哪邊的方向燈亮,就表示汽車要向哪邊轉彎了。遇到有霧的天氣,為了行車安全,還要打開兩個黃色的霧燈。

  汽車後面的車燈情況與汽車的前面差不多,兩個照明燈是在晚上倒車時用的,兩個示寬燈和兩個方向燈也是用來表示汽車的寬度和汽車要向哪邊轉彎的。與汽車的前面不同的是,汽車的後面沒有霧燈,卻多了兩個小紅燈,叫剎車燈。當它亮起時,就好像在說:「我要剎車了!」在高速公路上行駛的汽車還要打開車後的一個高尾燈,它可以提醒後面的車輛注意。

  除此以外,在汽車後面掛牌照的地方還有一個牌照燈,在需要的時候,打開牌照燈,即使在晚上也能看清牌照上的字母和數字。汽車上還有四個應急用的雙跳燈,前後各兩個。雙跳燈平時很少使用,只有當汽車在公路上發生事故時,四個雙跳燈才會不停地閃爍,提醒來往車輛注意:這裡有一輛正在維修或者正在等待維修的車輛。

  知識點:汽車車燈、照明燈、示寬燈、霧燈

  為什麼自行車的尾燈里沒有燈泡,卻能閃閃發亮

  自行車的尾葉上裝有一個紅色或橘黃色的尾燈。有趣的是,尾燈里並沒有燈泡,但它看上去總是一閃一閃地發亮,尤其是到了夜晚,自行車尾燈的亮光更加顯眼。這是為什麼呢?

  早在20世紀30年代,自行車在英國的一些大城市成了一種時髦的交通工具。但是,穿街走巷的自行車卻給夜間行駛的汽車帶來了麻煩,交通事故屢屢發生。英國政府於是要求自行車生產商,在自行車的前後要安裝照明燈和反光鏡。其中,反光鏡的設計讓生產商傷透了腦筋,因為普通的平面鏡常常並不能將汽車燈光「原路」反射回去。通過對光線反射原理的反覆研究,人們終於製造出一種理想的光反射裝置。它的表面是一塊平整的玻璃,裡面則有許多棱形錐體,每個錐體由三個互相垂直成直角的錐面組成,形成三個光反射面,這就是角反射器。由於角反射器的三個反射面互相垂直,光線無論從什麼角度透過表面的玻璃射來時,反射光總是能「神奇」地沿原方向返回,這就是使行駛在自行車後方的汽車司機,在任何角度都能看到反射光。而且,角反射器上選用了紅色或橘黃色的玻璃,使反射光為「穿透力」很強的紅光或黃光,更能引起視覺的注意。此外,美觀的紅玻璃做成的角反射器,還是一個不錯的裝飾品呢!

  角反射器所具有的光學特性引起了科學家的關注,它們已被應用在航天探索中。用石英製成的大型角反射器,被安裝在人造衛星上,還被設置在月球表面的不同地方。當人們從地球上向其發射雷射時,這些角反射器總能把光線返回到發射儀器上,科學家可藉此進行宇宙科學方面的研究。可見,小小角反射器的用途還真不小呢!

  知識點:自行車尾燈、角反射器

  為什麼要建立體交叉路

  隨著城市人口的高度密集,車輛的猛增和地面道路的有限形成了尖銳的矛盾。尤其是在上下班尖峰時間,許多道路交叉處都出現了汽車排長龍的堵車現象,擁塞在路口的自行車更是層層密密,再加上來自四面八方的人流,交叉路口成了阻礙交通的「咽喉」。

  據有關部門測算,機動車在城市中心區運行的時間,有2/3花在交叉路口,同時,有一半的交通事故,也發生在交叉路口上。此外,機動車在啟動和停車時放出的尾氣,持續而集中,其污染比在行駛中要嚴重得多。什麼叫立體交叉路呢?

  立體交叉是指兩條道路,或一條道路與一條鐵路,在不同水平面上的交叉。它將互相衝突的車流,分別設置在不同高度的道路上,使車子各行其道,互不干擾。立體交叉路又簡稱立交,它由立交橋、引道和坡道三部分組成。立交橋是指跨越道路的高架橋;引道是立交橋向地面過渡的部分路段;坡道是引道下方與地面道路連接的路段。

  立交有很多種形式,根據功能和結構的不同,大致可分為分離式立交和互通式立交。但不管是哪一種立交,都使道路交通從平面交叉變為立體交叉,保證了高效的交通速度,也提高了行車的安全性。建立美觀大方的立體交叉路,已成為道路發展的必然趨勢,也是現代化建設的一種象徵。

  知識點:立體交又路、立交、分離式立交、互通式立交

  為什麼有些公路要染上顏色

  我們通常見到的公路,不是黑色的柏油路面,就是灰白色的水泥路面。彩色的公路,恐怕只有在小朋友的圖畫裡才能看導到。

  其實,在世界各地的有些城市,真的建有一些「彩色公路」呢!例如在法國巴黎市的東北,就有一條長達32千米的著色公路。這條著色公路,根據道路情況和道路方向,分別在路面上塗上了多種不同的顏色。

  在公路上染上顏色可不光是為了漂亮,主要是希望通過使用暖色(紅色)、冷色(藍色)等各種顏色的變化,逐漸替代普通公路路面和交通標誌的單調顏色,消除駕駛員產生的乏味、緊張、煩躁的感覺。並且,駕駛員隨時可以根據沿途路面的色彩和圖形作出正確判斷,採取必要的措施,確保交通安全。

  通常情況下,暖色(紅色)可以使駕駛員提高警覺,它常常被塗在臨近鬧市區或即將拐彎的地段,提醒駕駛員謹慎行駛;冷色(藍色)能夠使駕駛員產生一種輕鬆感。另外,還可以採用球形或錐形的有色圖形,來標明路面的升降情況;在每座橋樑的橋頭塗以不同的顏色,可以用來標明東南西北不同的方向。

  隨著城市範圍的逐漸擴大,人們對汽車的速度也提出了很高的要求。從安全行駛的角度來看,著色公路確實十分有效。目前,世界上一些城市還新建了夜光公路,也就是給道路塗上一層發光材料,目的也是為了引起駕駛員的警覺,從而保證夜間行車的安全。

  知識點:公路顏色、彩色公路、駕駛

  為什麼乘車要系好安全帶

  現在,許多小汽車上都配備了安全帶。如果你經常乘坐計程車就會發現,計程車駕駛員總是自覺地系好安全帶。而且,在計程車的前排位子上,常常標有「請系好安全帶」的字樣。小小的安全帶,是如何來保障乘車者安全的呢?

  隨著交通事業的不斷發展,公路條件得到不斷改善。車輛的性能也越來越好,其標誌之一就是車速越來越快。在這種情況下,交通安全變得更加重要。高速行駛的汽車,在緊急剎車或急轉彎時,乘車者在慣性的作用下,會不由自主地前傾或向左右傾斜。這時,小小的安全帶就發揮出重要的作用。它能防止乘車者前沖,撞向擋風玻璃,也能避免乘車者因左右碰撞面受傷,甚至被甩出車門外。

  據資料統計,在各種汽車碰撞事故中,使用安全帶可使60%的乘員免於死傷。特別是小汽車由於重量輕,它和大型汽車相撞時,乘員的死傷機會為大型車的8倍,因而在小汽車上採用安全帶尤為重要。

  汽車安全帶的佩帶方式一般為從肩到腰,這樣可以攔住整個身體前傾。它具有一定的伸縮範圍,適合各種體型的人使用,不會使你感到很強的壓迫感。而且,在現代汽車設計中,安全帶的質量已經成為評價汽車安全性的一個重要方面。所以,為了您乘車安全,請系好安全帶!

  知識點:安全帶、慣性

  為什麼一座橋有幾個橋孔

  跨越河流的橋樑由橋墩來支撐,橋墩之間的橋孔長度就是橋樑的「跨度」。顯然,跨度越大,橋樑上的負荷就越多,所需要的橋樑「強度」也就越高。橋樑的強度,決定於製造橋樑的材料和材料構成的型式。但是,橋樑的強度都有一定的限度,這就決定了橋樑的最大跨度。如果橋下河流的寬度大過這個最大跨度,也就是大過一個橋孔的最大長度,那麼,這座橋就需要有幾個橋孔了。

  同時,橋墩的強度也是決定橋樑最大跨度的一個因素,因為橋樑上的負荷隨著跨度的增加而增加,而這增加出來的負荷是要由橋墩來承擔的,這就要求橋墩的強度也要隨著加大。橋墩的強度雖然也是由材料和型式來決定的,但它的強度可以用加大寬度(如矩形橋墩)的辦法來加大。

  很顯然的是,跨越同一河流的橋,如果橋孔少,橋樑的跨度就大而橋墩的數目少;橋孔多,那麼橋樑的跨度就小面橋墩的數目多。所以,一座橋的最合理的橋孔數目,應當使全部橋樑的成本等於全部橋墩的成本。

  還有一個特殊問題是決定橋孔多少的關鍵,那就是在水流很急的河流中,橋墩數目應當愈少愈好。

  此外,橋孔的多少與美觀也是有聯繫的。因為橋孔的多少是由整個橋樑的型式決定的,而橋樑的型式又要和橋樑四周環境相配合。

  知識點:橋樑、橋孔、橋墩

  為什麼各種交通工具可以長期共存

  我們都知道,要跨越海洋或渡過沒有架設橋樑的河流,需要藉助船舶為交通工具,當然也可以乘坐飛機;而在陸上旅行時,如果旅途較長,常常需要乘坐火車,或者乘飛機以縮短旅行時間,短途乘汽車最為方便。現在,許多地區和城市之間的交通十分發達,如上海和南京之間,就有飛機、火車、汽車和輪船等交通工具可供人們選擇。這些交通形式相互競爭,但卻能長期共存,這是為什麼呢?

  原來,各種交通形式各有所長,因此都有存在和發展的價值。火車基本上不受氣候情況的影響,不管是颳風下雨,還是起霧飄雪,火車通常都能準時開車、準時到站;火車的速度也比較快,安全性較好,因而長期以來,一直是長途陸運的主要工具。公路運輸是近年來發展最快的交通運輸方式之一,尤其是隨著各地高速公路的建成和汽車性能的大大提高,汽車行駛的速度已可以和火車相比了。公路交通運輸的最大優勢,就是公路網絡四通八達,汽車行駛機動靈活,可以到達城鄉的每一個角落,無淪是乘客還是貨物,都能實現「門到門」的服務,因此受到人們的廣泛歡迎。但與火車相比,汽車在人力、物力和能源等方面的耗費都比較高。

  在所有交通工具中,飛機的速度最快,但能源消耗和運輸成本也最高;而船舶的航行速度最慢,而且最容易受惡劣氣候的影響。對於現代社會祟尚時間價值的人們來說,由飛機來實現快速交通和運輸,無疑是一種理想的選擇。不過,船舶運輸雖然速度較慢,但像煤炭、石油、礦石、糧食及建築材料等貨物,由於其體積和數量巨大,價值相對較低,且往往需要通過跨誨進行長途運輸,因此選擇水路船運仍然是比較實際的方式。同時,作為觀光旅遊的一種載體,船舶也是一種很好的休閒和旅行相結合的交通工具。

  隨著社會經濟的發展,交通運輸的速度也有了很大提高。同時,人們的物質生活也得到了極大的豐富,在公務、旅遊、寄運貨物等場合,可以根據時間、費用、氣候以及個人愛好等因素,方便地選擇合適的交通和運輸方式,這就是各種交通工具能夠長期共存的原因。

  知識點:交通工具、運輸、優點

  為什麼越野車能輕鬆地翻山越嶺

  無論是沙塵飛揚的沙灘荒漠,還是泥濘崎嶇的山區公路,或者是濕滑難行的淺河石灘,都無法阻止越野車勇往直前的車輪。為什麼越野車能輕鬆地翻山越嶺呢?

  原來,越野車的設計結構不同於普通汽車。越野車的功率一般比較大,它的4個車輪全都具有驅動功能,而普通汽車一般採用兩輪驅動,因此,越野車在爬坡時常常顯得特別「輕鬆」。越野車的剎車性能也十分優良,非常適合於需要急停急動的複雜道路條件。

  更重要的是,越野車的底盤離地較高,這樣,在高低不平的路面上行駛時,就不易碰傷車體了。同時,越野車的轉彎本領也極高,能在很小的範圍內轉彎、掉頭,這當然特別適合在山地公路上行駛了。

  另外,越野車的輪胎通常比較大,也比較寬,這樣就能提高車輛的離地間隙,增加輪胎與地面的接觸面積。我們知道,汽車在鬆軟的路面和沙灘上行駛時,車輪會因陷在泥沙中而大大影響行進速度,而寬輪胎就可以緩解車輪下陷的程度,從而保證汽車的驅動性能。目前,許多越野車採用調壓輪胎,汽車在行駛時,駕駛員可以根據不同路面來調節輪胎氣壓,改變輪胎的寬度。如汽車在堅硬的路面上行駛時,可保持較高的胎內氣壓,以減少滾動阻力和輪胎的磨損;當汽車行駛在鬆軟的泥沙路面上時,可使胎內氣壓降低約一半;如果是在沼澤地帶或雪地上行駛,胎內氣壓可再減小一半,以便加大輪胎與地面的接觸面積,降低輪胎對地面的壓力,提高其附著性能。

  越野車有了這麼多優良的性能,難怪它能輕鬆地翻山越嶺了。

  知識點:越野車、設計、功率、底盤、輪胎

  為什麼汽車可以不用鑰匙

  在我們的日常生活中,各種汽車、摩托車甚至助動車,都離不開鑰匙:開車門用鑰匙,開行李箱用鑰匙,開汽油箱用鑰匙,最重要的是,發動汽車時點火也離不開鑰匙。可以說,離開鑰匙,汽車將寸步難行。

  可是,一些汽車製造公司目前已經開發了一種無鑰匙汽車。這種汽車採用一套先進的電子控制系統,傳統的汽車鑰匙被一個信用卡大小的電子裝置取代。該裝置上有信號接收器和發送器,使用微型電池,使用者可方便地將其隨身攜帶。使用時,只要將信用卡式裝置插入車身上的專用卡孔,車上的電子裝置就會發出信號,核對密碼後,車門將自動打開。上車後,只要按動相應按鈕,汽車便會點火啟動。同時,這種信用卡式裝置還具有控制車庫門、發出警報等其他功能。用這種信用卡式裝置取代車輛所用的多把鑰匙,其結果是以精密、小巧的電子材料,取代車門及發動機內複雜的機械設計和連接機構,這將減輕一部分車輛設計重量,同時,也為未來汽車在各方面升級換代作好了準備。

  知識點:汽車鑰匙、電子控制系統

  為什麼汽車輪胎上有各種凹凸不平的花紋

  絕大多數車輛,如大卡車、小汽車、公共汽車、無軌電車、三輪車、自行車和輪式拖拉機等,使用的都是橡膠輪胎。有意思的是,輪胎並不是光滑的,而是有許多凹凸不平的花紋。而且,輪胎不同,花紋的形狀、寬窄也各不相同。這是為了好看嗎?原來,車輛輪胎上的花紋,是為了加大車輪與地面間的摩擦力,防止車輪在路面上打滑。例如,我們穿上底面已經磨光的球鞋在結冰的馬路上走,很容易摔跤,這是因為鞋底與地面的摩擦力太小,所以難以舉步。當穿上鞋底有花紋的新球鞋,就不容易滑倒了。車輪上有各種花紋,也是同樣道理。

  在輪胎上設置花紋,起始於1892年前後。開始時,輪胎花紋非常簡單,僅是些直線型的楞花。以後,隨著車輛載重量和行駛速度的日益提高,以及路面的改進,輪胎花紋才逐漸多樣、複雜起來。現在,人們習慣將車輪花紋分為通用、高越野性和聯合式花紋3大類,而它們的幾何形狀大體有縱向直線、橫向直線、斜線、塊形和混合式等5種。通用花紋也叫公路花紋,是使用最早而又最普遍的一種,它們可以消除噪音,所以也稱無聲花紋。高越野性花紋專供車輛在荒野及鬆軟土地上行駛,塊大,都帶有寬而深的「啃泥」花紋溝,行駛時不易夾石、藏土和打滑,它們特別適用於牽引力和對地面抓著力要求高的拖拉機、起重機。聯合式花紋的輪胎既能在硬性路面和沙礫路上行駛,亦可以駛於鬆散、泥濘或冰雪路面上。針對我國地形複雜、公路路面質量差別很大的情況,這種聯合式花紋有它特殊的使用價值。

  知識點:汽車輪胎、輪胎花紋、摩擦力

  為什麼汽車的前窗玻璃是傾斜的

  現代汽車的發展速度非常之快,無論是整車外形,還是內部的構件,甚至是汽車的材料、燃料及其功能,也都在很短時間內發生著令人目不暇接的變化。可是,不知你注意到沒有,無論汽車怎麼變,汽車的前窗玻璃在安裝時,上部總是向後傾斜成一定角度。這是為什麼呢?

  汽車玻璃如此傾斜安裝有不少好處。首先,這種形式使車輛看上去更美觀,絕無突兀的稜角。其次,汽車在向前行進的過程中會遇到較強的空氣阻力,前窗玻璃向後傾斜,能使迎面而來的空氣「輕易」地從玻璃上方流過。因此,前窗玻璃傾斜安裝符合減小空氣阻力的道理,是汽車向流線型發展的一個組成部分。

  不過,汽車前窗玻璃傾斜安裝的更重要原因,卻是為了保證行車的安全。你一定會有這樣的體會:當你晚上乘坐在公共汽車上,透過豎直安裝的側向玻璃窗向外觀望時,如果車內比較明亮,車裡面的景物就會在玻璃上形成清晰的虛像,這個虛像會和窗外的景物重疊在一起,常會使人產生難辨內外的幻覺。這時的玻璃窗,就像是一面透明的鏡子。如果汽車的前窗玻璃也是豎直安裝的,車內景物的虛像就會反映到前窗玻璃上,它和車外景物的影像重疊混雜在一起,就會給觀察道路和車流、行人情況的司機造成視覺上的困惑,極容易導致交通事故的發生。

  那麼,為什麼把前窗玻璃傾斜一定角度後,就能避免視覺干擾呢?原來,汽車前方的景物是通過光線透射過玻璃而落入司機的眼腈里的,而車內景物的虛像則是由於玻璃反射光線的原因被司機所看到。因此,汽車前窗玻璃經過傾斜後,它的透射光線性能幾乎未變,卻將車內景物的虛像反射到了司機視野的上方,因而對行車安全有非常實際的作用。

  知識點:汽車前窗玻璃、虛像、美觀、阻力、安全

  為什麼鐵路上的鋼軌要做成「工」字形

  火車是沿著兩條平行排列的鋼軌行駛的,鋼軌下每隔一定距離鋪設著方方正正的粗大枕木,這使路基能夠承受火車的沉重壓力。

  不知你注意過沒有,鐵路上的鋼軌並不是簡單的「上」形,而是設計成上窄下寬的「工」字形。這是為什麼呢?

  大家知道,火車的載重量都很大。為了能經得起載重很大的車輛施加的壓力,鋼軌的頂面要有一定的寬度和厚度;同樣,為了提高鋼軌的穩定性,鋼軌的底面也要有一定的寬度;而且,為了與帶有輪緣的車輪相吻合,鋼軌又要有一定的高度。「工」字形的鋼軌正好能滿足這三方面的要求,而且從材料力學的觀點來看,這種形式的鋼軌強度最高,能充分合理地利用鋼材。因此,「工」字形斷面就被選為最好的鋼軌斷面。

  「工」字形的鋼軌在鐵路上已沿用了100多年,除了為適應機車載重量的增大和車速的提高,增大鋼軌的斷面和改進各部分細節的設計以外,鋼軌的形狀幾乎沒有什麼改變。但這也不是說鋼軌的形狀永遠不會改變了,鐵路工程師們一直在從事這方面的研究,希望能找出更合理更經濟的鋼軌形狀。

  知識點:鋼軌、「工」字形鋼軌、載重量

  為什麼摩天大樓最怕火災

  摩天大樓遇到的災害中,火災造成的人員傷亡較大,財產損失也極為嚴重,是僅次於地震的「高樓殺手」。據統詐1961-1964年間,日本旅館每年發生火災400次以上,美國則多達1.18萬-1.24萬次,如著名的世界貿易中心。高樓失火原因的統計表明:因吸菸引起的占35%,電氣線路事故占22%,其餘為取暖、炊事、煤氣等。由於在建築布置上,大樓底部幾層大多是廚房餐廳、地下室、車庫、倉庫、變壓配電室等易於引起火災的用房,加上通風條件較差,失火後因氧氣不足造成燃燒不充分,從而產生大量刺激和性有毒的煙霧,造成高樓內的居住者因窒息而死亡。

  高層建築中豎直的井道就像生爐子時的拔氣管,管子愈長拔氣作用越強烈。一座摩天大樓僅電梯井通常就有幾處到幾十處之多,另外還有樓梯間、垃圾管道、污衣投遞管、衛生管道間、電纜井等,數量多、截面大,分布各處,又貫穿大樓上下,常常有幾十米到幾百米之長,因而會形成抽吸力強大的拔氣管束,後果十分可怕。如日本某旅館因客人把菸頭丟進垃圾管道引起火災,結果燒毀7-10層。

  有些高樓設計不合理,走廊布置不是環形而是盡端式的「死胡同」。當發生火災時,慌亂的人流在能見度很差的煙霧中,因眼睛受刺激或缺氧,而難於找到出口處,造成人員的重大傷亡。

  消防困難是摩天大樓「害怕」火災的又一個重要原因。多數摩天大樓樓底周圍有二三層稱作「裙房」的建築。一旦中間的高樓失火,消防車到達後也難以靠近,從而妨礙雲梯的架設。而雲梯的高度也有限,一般在50-60米,對付摩天大樓高層的火災常望塵莫及。另外,摩天大樓交通主要靠電梯,失火後往往因切斷電源而停開,使疏散通道減少,而疏散人流的方向又和消防人員的方向相反,常常會造成擁擠阻塞。

  可見,摩天大樓發生火災確實是很可怕的事。

  知識點:火災、摩天大樓、電路、井道

  為什麼磁懸浮列車能夠「飛」起來

  在眾多高新科技的列車形式中,磁懸浮列車可能是一種最理想的交通工具。這種列車在運行時與眾不同,它不是緊貼著鋼軌行駛,而是以懸浮的形式,飛馳在軌面上。它不僅速度快,而且安全、平穩、無震動、無污染、節省能源。

  那麼,磁懸浮列車是怎樣「飛」起來的呢?這要歸功於超導新技術。1911年,荷蘭物理學家昂內斯將水銀冷卻到-40℃,使它凝固為一條線,並對它通以電流。當溫度降至-268.9℃時,他發現水銀中的電阻突然消失了。後來,人們把這種電阻突然消失的現象叫做「超導」現象。進一步的研究發現:處在超導狀態下的物質,具有完全導電性和完全抗磁性兩個基本特性。超導體的完全抗磁性,會對磁鐵產生一個向上的斥力,足以抵消磁鐵下落的重力,於是磁鐵便會懸空飄浮。磁懸浮列車就是利用磁極同性相斥的原理,將超導磁體安裝在列車底部,在其線圈內流著持久的激磁電流,產生很強的磁場,再在軌道上鋪設連續的良導體薄板。電流從超導體中流過時,產生磁場,形成一種向下的推力,當推力與車輛重力平衡時,車輛就可懸浮在軌道上方一定的高度了。通過改變電流來控制磁場強度,就能使懸浮高度得以調整。這種懸浮的車體因與軌道間沒有機械接觸和摩擦,所以運行時無震動、無污染,也不會脫軌,而且由於摩擦阻力減小,行車速度可以大大提高。

  磁懸浮列車集計算機、微電子感應、自動控制等高新技術於一體,運行時的懸浮、啟動、加速、轉彎、減速、停車、下落等各環節,均已實現了自動控制,並做到準確無誤,安全可靠。目前,超導列車的時速已可達500千米以上。在實際應用時,它的速度可分為低速、中速和高速。低速磁懸浮列車時速在125千米以下,用於市內公共運輸;中速磁懸浮列車時速在250千米左右,用於市郊交通;高速磁懸浮列車時速在500千米左右,用於城市間交通。

  知識點:磁懸浮列車、超導、激磁電流、微電子感應

  為什麼我國規定車輛「左駕右行」

  在中國,人們已經形成了這樣的行車習慣:車輛靠右行。由於車輛靠右行駛時,在車輛的左側更容易觀察前後左右的來往車輛,所以,方向盤通常就設在車輛的左邊。這就是「左駕右行」。

  車輛靠右行的交通規則,源於18世紀的法國大革命時期,後來陸續為歐洲許多國家和美國等國家所採用。不過,英國、日本及大多數亞洲國家,卻實行車輛靠左行駛的規則,在這些國家中,方向盤是設在汽車右側的。

  其實,「左駕右行」制度在我國也並非一貫如此。從1840年鴉片戰爭到1945年抗日戰爭勝利期間,中國的車輛運營曾有過60多年的左行、30多年的左右混行的雜亂局面。

  鴉片戰爭後,隨著中英《南京條約》的簽訂及五大通商口岸的開放,英國的車輛左行制也傳入中國。1894年甲午戰爭爆發後,日本人力車的左行制度也對中國產生了很大的影響。1900年八國聯軍侵華後,列強割據,租界林立。在這樣的環境下,左駕右行、右駕左行的各式汽車橫行神州,混亂的情況一直延續到20世紀30年代。1934年12月24日,當時的國民政府頒布了《陸上交通管理規則》,正式確定「車輛一律靠左行」,但此規則僅實行了10餘年。抗日戰爭勝利後,由於盟軍遺留下大批左駕右行的汽車,同時,人們對帝國主義侵華帶來的左行制抱有強烈的反感,當時的交通部牌照管理處制定了「中國境內車輛靠右行駛」的法定規則,方才實現了全國統一的人、車皆靠右行。

  中華人民共和國成立後,左駕右行的制度被延續了下來。1988年3月9日,國務院頒布了《中華人民共和國道路交通管理條例》,其中明確規定了「駕駛車輛,趕、騎牲畜,必須遵守右側通行」的原則。

  知識點:左駕右行、右駕左行

  為什麼要實行「公交優先」

  對於大多數生活在城市中的人來說,交通堵塞,是每天出行時最擔心的事情。

  城市交通的矛盾就在於交通需求大而空間狹小,要想在狹小的空間裡解決大量的交通需求,就必須選擇那些占用空間少而載客多的交通方式,那就是公共運輸,就是我們通常所說的公交。新加坡、香港等沒有汽車工業的國家和地區,通過積極發展公交,很好地解決了城市交通問題。甚至在一些以汽車為支柱產業的國家,公共運輸在城市交通中也占絕對比重,如紐約(公交占86%)、倫敦(公交占80%)、巴黎(公交占56%)、東京(公交占70.6%)等。

  要想緩解交通緊張現象,交通政策是控制全局的,而工程設施則是第二位的。如在我國的上海市,初步估計,即使規劃的高架道路全部建成,規劃的道路都拓寬,當小汽車發展到150萬輛左右時,道路網也將全部飽和,而小汽車的客運量僅為全部客運量的15%-20%。這對於絕大多數工薪階層來說,在相當長一段時間內,公共運輸仍將是他們別無選擇的交通方式。所以,公交優先勢在必行。

  如何實行公交優先呢?它包括財政上的優先、建設實施上的優先和交通管理上的優先。首先,通過立法手段,確立發展城市公交的固定資產來源。公交的效益在於居民出行方便,從而提高社會工作效率,改善城市環境。其次,加快有軌交通的建設和專用公交線路的建設,如在高架道路上通行新式有軌電車或公共汽車,並且有條件地推行地面公交專用線路和車道,使其儘可能少地受到其他交通工具的影響。

  除此之外,開闢新的公交線路,合理規劃和調整公交線路的走向和站點設置,給公交車輛優先行駛的權利等等,都是城市公交優先的一種體現。

  知識點:公交優先、公共運輸、客運量

  為什麼超速的車輛躲不過警察的「眼睛」

  有一些因超速行駛而被處罰的車輛駕駛員,常常會無奈而迷惑地想:警察是怎麼知道我超速的呢?難道他的眼睛能在瞬間測出車速嗎?

  確實,要監視頻繁來往的車輛的速度,不是件容易的事,但有一種叫做雷達測速儀的神秘儀器,幫警察解決了這個難題。它的外形很像一支大手槍,有槍筒、手柄和扳機。警察只要把槍筒對準要監視的車輛,一扣扳機,它就會向車輛發射一束雷達波,反射回來的雷達波就能在數碼管上顯示出這輛車的車速來,又快又準確。平時,這支雷達槍可以掛在警察的腰上,也可以安裝在交通巡邏車上,或者設置在高速公路的重要路段。有了雷達槍,可以大大減少交通事故,也打破了一些超速行駛者的僥倖心理。

  為什麼用雷達槍能檢測出超速車輛的速度呢?

  你一定有這樣的感覺,當一輛拉著汽笛的火車從你身旁開過時,它的聲調越來越高;而背離你遠去時,聲調又會越來越低。而且,車的速度越快,聲調變化的差別越大,這就是都卜勒效應。雷達槍就是根據這一原理研製的。當遠處的車輛是停著不動時,雷達槍反射回來的雷達波和發射出去的雷達波是一樣的。如果遠處的車輛正在行駛,那麼,根據都卜勒效應,反射回來的雷達波就相當於車輛發出的「聲音」,車輛行駛得越快,反射波和發射出的雷達波差別就越大。雷達測速儀里的計算機就能把這種差別自動計算出來,再經過數字電路的轉換,在數碼管上顯示出這輛車的車速來。

  這種雷達槍的正式名稱叫都卜勒聲雷達,它的測速範圍在24-199千米/時之間。由於它精確度高,又便於使用,所以越來越受到交通管理部門的歡迎。

  知識點:雷達槍、都卜勒效應、超速行駛

  為什麼要建設水上鐵路

  水上鐵路並不是將鐵路的鋼軌鋪設在跨越江海的橋樑上,而是將列車裝載在一種特製的巨型渡輪上,跨越江河湖海,將整列車廂駁運至對岸。所以,水上鐵路就像一座浮動的橋樑,起到聯結和溝通兩岸鐵路線的作用。

  當代的水上鐵路,已從江河伸向海域,從河岸間的短距離擺渡發展為沿江跨海的長距離渡運。它集中了鐵路、水運、集裝化、不間斷運輸等方面的優勢,使列車車輛直接上船,這樣可以避免貨物在碼頭上倒裝駁運,減少貨物損失,加速貨物運送效率,提高港口吞吐能力。更重要的是,水上鐵路不但能減輕地面鐵路運輸的壓力,還可大大縮短火車的長距離迂迴運輸。目前,許多海岸線長、水域寬廣的國家,如美國、加拿大、丹麥、瑞典等,都在大力發展水上鐵路。

  與建設陸地鐵路線相比,水上鐵路不必鋪設長距離的路基和軌道,因此工程量小、投資省、工期短、見效快。我國沿海城市眾多,海岸線長達18000多千米,開發水上鐵路大有用武之地。如上海到寧波,用水上鐵路跨越杭州灣,運輸距離可縮短1/3;正在興建的大連至煙臺的海上鐵路,比陸路可縮短距離1800多千米。所以,發展水上鐵路運輸,十分適合我國國情,也是緩和目前鐵路運輸緊張的一條途徑。

  知識點:水上鐵路、優勢

  為什麼我國現行的鐵路要提速

  隨著國民經濟的發展,鐵路運輸的速度變得越來越重要。我國鐵道部決定,從1995年開始,分步驟在繁忙的鐵路幹線上提高旅客列車的營運速度,使其達到140-160千米/小時,貨物列車也相應提高速度。

  當今世界上,鐵路速度一般分為:時速100-120千米稱為常速;時速120-160千米稱為中速;時速160-200千米稱為準高速或快速;時速200-400千米稱為高速;時速400千米以上稱為特高速。不過,隨著技術的進步,「高速」的標準也在逐步提高。

  相比之下,我國鐵路發展在技術裝備和應用上,尤其是在列車運行速度方面,與實際需要還有較大差距,和「國際速度」相比更是落後。因此,列車提速勢在必行。

  我國現行的鐵路提速的基本做法是:充分利用既有設施,進行少量技術改造,在確保安全的前提下,加大牽引能力,採用新型機車,改進運輸管理等。具體如對線路、道岔、機車、車輛、通信、信號、安全裝備等行車設備設施,進行了大規模的更新改造,自行設計了一批提速機車、客貨車輛,引進了一批先進的設備設施和管理技術,對道口進行了拆、並、改、建。經過一段時間的試驗運行,快速列車時速已達120-140千米,行駛時間普遍比提速前節省約1/4。

  知識點:火車提速、高速鐵路、准高速鐵路

  為什麼列車要進行編組

  我國是一個地域寬廣而自然資源極不平衡的國家,因此,鐵路交通運輸負擔著繁重的資源調運任務。我國建有龐大的鐵路網,遍布全國各大中城市。其中有些城市規模並不大,卻是極為重要的交通樞紐,在這些城市常常設立了列車編組站。列車為什麼要編組呢?

  我國現有大大小小的列車編組站數十個,按其所處的交通位置和所負擔的任務,可分為路網性編組站、區域性編組站和地方性編組站。路網性編組站位於路網樞紐地區的重要地點,是大型編組站,承擔大量中轉車流改編作業,編組大量直達列車和直通列車,如上海南翔編組站、南京東編組站、株洲北編組站等15個;區域性編組站位於鐵路幹線的重要地方,是中型編組站,承擔較多中轉車流改編作業,編組較多技術直達列車和直通列車,如西安東、成都東、重慶西、廣州北、哈爾濱等17個;地方性編組站承擔中轉車流改編作業,是小型編組站,如青島西、太原北、安慶東、杭州艮山門等17個。

  人們常常會看見幾十節的貨運列車排成長龍行駛,但它們並不一定到達同樣的目的地。各節車廂首先要在始發站進行編組,在途中又要進行改編才能到達各自的目的地。編組能大大優化列車行駛的方向調配和運送效率,使南來北往的物資在合理的編組調度下,及時地到達目的地。

  知識點:列車編列、編組站、列車改編

  為什麼高速飛機的機翼越來越短

  你注意過飛機的翅膀嗎?隨著飛機飛行速度的提高,飛機的機翼相對於機身來說,是越來越短了。

  為什麼飛機的飛行速度越快,機翼就越短呢?

  飛機是靠機翼產生升力來把飛機托上天空的,機翼越大,升力就越大。但是,從另一方面來看,機翼在飛行中也會產生阻力,機翼越大,阻力也越大。在飛行速度比較低的時候,為了產生足夠的升力,就要把機翼做得長一些,例如滑翔機的機翼就特別長;當速度提高以後,特別是在超音速飛行的時候,如果機翼長,所產生的阻力就特別大。因此在高速飛行的情況下,人們總是想法把機翼做得越短越好。不過,機翼減短以後,會不會使產生的升力不夠用呢?這有兩種情況:當飛機在空中飛行時,速度越快,產生的升力就越大,因此短機翼產生的升力是夠用的;可是當飛機在起飛和著陸時,速度比較小,短機翼產生的升力可能不夠克服飛機的重量,需要在地面滑跑很長的距離,使飛機達到較快的速度以後才能離地,或者著陸後使飛機的速度慢慢地減小下來。這也是現代高速飛機需要很長的機場跑道的主要原因。

  隨著航空技術的不斷發展,飛機的設計和材料取得了許多突破性的成果,例如一些飛機已經採用了「變機翼」。這種機翼在高速飛行時可以縮短,以減少飛行時的阻力,而在起飛、降落時,機翼又伸張開來,以增大升力。

  知識點:機翼、機翼長度、速度、變機翼

  為什麼飛機在起飛、

  著陸和航行時要用雷達操縱

  飛機場常常被叫做「航空港」,那裡是一個十分繁忙的交通樞紐,每天都有許多飛機在那裡起飛、降落。

  雖然機場很大,但由於飛機速度很快,為了避免飛機碰撞,機場的調度人員就必須及時掌握機場上空幾百千米範圍內的所有飛機的位置、速度和飛行方向,然後才能準確地向各架飛機發出先後起飛和著陸的指示。要完成這樣繁重而又精細的調度工作,雷達是其中不可缺少的工具。機場上裝有雷達,機場調度人員就可以從雷達顯示器上,清楚地看到機場上空幾百千米範圍之內的全部情況,進行空中交通的指揮工作了。這種雷達一般叫做「空中交通管制雷達」和「精密著陸雷達」。在雷達的顯示器上,還能預先顯示出一條理想的飛機降落軌跡,在飛機著陸過程中,雷達連續地測量飛機的位置並通過無線電話指揮駕駛員按照正確的飛行航線飛行,直至降落在跑道上。

  不僅飛機的起飛和著陸要用雷達控制,飛機在飛行過程中也要用到雷達。通常,民航航班飛機是要按預先規定好的航線飛行的。如果遇到黑夜和雲霧天氣,或是領航員對航線不熟,那就要用雷達來導航了。在飛機上裝一部雷達,天線朝向地面,顯示器上就會顯示出一幅「雷達地圖」,領航員通過隨時觀看雷達地圖,就能知道飛機的位置,保證飛機按正確航線飛行了。

  飛行員在飛行過程中,還必須隨時掌握飛機距離地面的高度,因此要在飛機上裝一部叫做「雷達測高計」的測高雷達。這樣,在海洋上空飛行,就能隨時知道飛機距離海平面的高度;在平原上空飛行,可以隨時知道距離地面的高度;在崇山峻岭上飛行,可以隨時知道距離高峰、山嶺的高度。在一些需要低空突防的軍用飛機上,還要裝上一種「防撞雷達」,它能在飛機低空高速飛行時,及時提醒駕駛員對高山和高大建築物進行避讓。

  知識點:雷達、雷達操縱飛行

  為什麼飛機能在空中加油

  飛機空中加油是在加油機和受油機的共同配合下完成的。早期的空中加油設備簡陋,由加油員手持加油管,對準受油口,依靠加油機與受油機的高度差(加油機在上方,受油機在下方)進行重力加油。後來研製成功了空中加油吊艙,使空中加油技術發展到一個新階段,並實現了一架加油機同時給幾架飛機(最多3架)加油,同型飛機相互之間加油。一般情況下,使用插頭錐套式加油設備時,加油速度為1500升/分左右;使用伸縮套管式加油設備時,加油速度最高可達6000升/分。在加油的過程中,受油機的飛行員主要精力集中在保持好飛行狀態,使加油機和受油機之間的間隔、距離、高度差保持不變。

  20世紀90年代以來,美國及歐洲一些國家加速改進其加油機。除換裝新型發動機外,在加油技術上採用了自動加油管理系統和自動加油管結合系統。自動加油管理系統能使加油機迅速向受油機大量加油,同時又能保持最佳的重心位置和飛行狀態,並由機載計算機來計算油箱閥門和油泵的最佳開關時機;自動加油管結合系統可替代伸縮管操縱員,受油機飛行員只要使飛機保持在加油機後面接合區的一定位置,加油機的結合系統就會自動捕捉住受油機的結合系統並實現加油管的接合。

  空中加油除了用於民用飛機,還是空中力量的「倍增器」,是現代空中作戰的重要保障手段,能對中遠距離快速運送部隊和裝備,起到至關重要的作用。

  知識點:空中加油、插頭錐套式、伸縮套管式

  為什麼飛鳥會成為噴氣式飛機的「敵人」

  飛機的起飛和降落當然都離不開機場。在機場建設過程中,除了各種必要的設施外,還要注意一件事,那就是機場附近是否有大批鳥群。你或許會覺得奇怪:小小的飛鳥難道也會成為飛機的「敵人」嗎?

  事實確實如此。據統計,僅在美國,由於飛機同飛鳥相撞,引起機上人員受到傷害或者飛機被破壞的所謂「破壞性鳥撞」,每年平均在350起以上。

  為什麼飛鳥這樣喜歡同飛機「過不去」呢?這是由於現在的飛機大多是噴氣式飛機,它們的發動機要從周圍吸進大量的空氣才能工作,因此它們的進氣口都開得很大,飛行起來,像張開著的一張大嘴巴,貪婪地把迎面的氣流吞食進去。如果飛鳥正好在它的附近飛行,就會身不由己地跟空氣一起被吸進發動機里去。噴氣式飛機飛行的速度本來就很大,飛鳥的身體雖然很柔軟,但在高速的撞擊之下,它的破壞力還是很厲害的;再加上噴氣發動機內部結構十分精密,飛鳥撞進去後,常常會使發動機的工作過程受到嚴重的影響,甚至迫使發動機停下來,使飛機喪失前進的動力,結果造成飛機失事。

  當然,飛鳥對於現代噴氣式飛機的威脅,還表現在它同飛機外殼的直接碰撞上。由於噴氣式飛機速度快,這種撞擊有時也會造成危險。曾經有一架以600千米/時的速度飛行的殲擊機,在空中同一隻飛雁相撞,結果這隻飛雁居然「破窗面入」,把飛行員撞得昏迷過去。這樣嚴重的直接撞擊,雖然是很少見的,但顯然給高速飛行帶來了極大的危險。

  根據統計資料,噴氣式飛機撞鳥和吸鳥的事件,最容易在亞洲發生,美洲次之,歐洲最少,而且這些事件主要是發生在900米以下的低空,而600米以下是最危險的空域。

  人們已經想出不少辦法來對付飛鳥。例如,在機場上設置一些會轉動的草人,或在飛機起降過程中鳴槍放炮,把機場附近的飛鳥嚇跑;還可以在飛機起飛或降落之前用擴音器播放鳥兒悽厲的慘叫錄音,把鳥群嚇跑;或在機場各處放—些死鳥的標本,讓飛鳥看見並因害怕而躲開。

  知識點:飛行安全、破壞性鳥撞、飛機失事

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