(輪軌的黏著蠕滑現象(車輪在黏著區與滑動區連續轉換的過程)

又到了分享三環六線淡海輕軌小故事的時間囉，還記得先前分享的「淡海輕軌牌磁鐵，吸住軌道停下來」文章嗎？今天工頭要來介紹什麼是輪軌間黏滯係數。



所謂輪軌間黏滯係數代表列車車輪在滾動時的摩擦係數，列車起步時必須克服車輪與軌道接觸面之間的阻力，其與車輪乘載重量及黏滯係數乘積成正比，當列車加速使得車輪瞬間的出力過大，超出所謂的最大靜摩擦力時，此時輪軌間阻力無法與推進力道相互平衡，將造成車輪「空轉」問題，列車車輪空轉的瞬間就好比賽車於賽前暖胎/燒胎的行為，在原地打轉的情境。



理論上列車在行駛時，車輪是以「純滾動」的方式行進，空轉將使得車輪以「滑動」的方式前進，此時將因為輪軌間黏滯係數下降而造成煞車性能有所折扣。



而提到輪軌間黏滯係數，必須微觀觀察車輪與軌道接觸區之變形況狀，車輪與軌道接觸處，由於輪荷重(Wg)作用，形成一橢圓接觸區。當列車在非靜止狀態時，輪軌材料在接觸區附近發生彈性形變，從而在接觸面上產生切向力(F)，使車輪滾動而無相對滑動，保持輪軌接觸處相對靜止，這種現象稱為「黏著」。此過程中，由於彈性形變的產生，車輪圓周速度大於車體速度，這就是「蠕滑」，各位讀者可以想像車輪行駛時，輪軌接觸面有如毛毛蟲前進般的運動，而不是如同表面上所看到的滾動前進。