云霄飞车--中文百科全书

基本概述

云霄飞车

云霄飞车，是一项富有刺激性的娱乐工具，常见于游乐园和主题乐园中，是一部利用重力和惯性使列车沿蜿蜒的轨道行进的机器。一个基本的云霄飞车构造中，包含了爬升、滑落、倒转，其轨道的设计不一定是一个完整的回圈，也可以设计为车体在轨道上的运行方式为来回移动，大部分云霄飞车的每个乘坐车厢可容纳2人、4 人或6人，这些车厢利用勾子相互连结起来，就像火车一样。

发展历程

美国的第一部云霄飞车1884年在这裏诞生，这裏是他们的“麦加圣城”，科尼艾兰仍保留着1927年建造的最早的木质云霄飞车“飓风号”（CrystalBeachCyclone）。

木质云霄飞车产生的神奇效果是在上个世纪20年代，美国辛辛那提市附近的KingsIsland游乐园裏面有一个“SonofBeast”——“野兽之子”木质云霄飞车(有钢支撑)开创了令人震撼的新高度，它高66米，长2143米，最高时速126公裏，上下有65米的落差，造价据估计2000万美元，能同时供3辆云霄飞车运行，每辆可载36人。

随着20世纪50年代钢管轨道的引入，云霄飞车领域发生了巨大的变化。顾名思义，钢管轨道由一对很长的钢管组成。支撑这些钢管的是一个坚固的上层结构，它重量较轻，是由比轨道钢管稍粗的钢管或梁搭建而成的。在钢製云霄飞车中，列车车轮一般由聚亚安酯或尼龙製成。除了有传统的车轮安置在钢管轨道的正上方，车厢还有其他一些车轮，分别运行于轨道的底部和侧面。

工作原理

云霄飞车的运动包含了许多物理学原理，由能量守恆、加速度和力交织在一起，在施行刚刚开始时，云霄飞车的小列车是依靠一个机械装置的推力推上最高点的，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上从这时起，带动它沿轨道行驶的唯一的“发动机”将是引力热能，即由引力热能转化为动能、又由动能转化为引力势能这样一种不断转化的过程构成的。

能量转换

云霄飞车

第一种能即引力热能是物体因其所处位置而自身拥有的能量，是由于它的高度和由引力产生的加速度而来的。对云霄飞车来说它的热能在处于最高点时达到了最大值，也就是当它爬升到“山丘”的顶峰时最大。当云霄飞车开始下降时，它的势能就不断地减少（因为高度下降了），但它不会消失，而是转化成了动能，也就是运动能。不过在能量的转化过程中，由于云霄飞车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量，从而损耗了少量的机械能（动能和势能）。这就是为什麽在设计中随后的小山丘比开始时的小山丘那样的高度所需要的机械能了。

车头部的车厢情况就不同了，它的质量中心在“身后”，在短时间内，它虽然处在下降的状态，但是它要“等待”质量中心越过高点被引力推动。到达“疯狂之圈”时，沿直线轨道行进的云霄飞车突然向上转弯。这时乘客就会有一种被压到轨道上的感觉，因为这时产生了一种表观的离心力。事实上在环形轨道上由于铁轨与云霄飞车相互作用产生了一种向心力。

这种环形轨道是略带椭圆形的，目的是为了“平衡”引力的製动效应。当云霄飞车达到圆形轨道的最高点时，事实上它会慢下来，但如果弯曲的程度较小时，这种现象会减弱。一旦云霄飞车走完了它的行程，机械製动装置就会非常安全地使云霄飞车停下来。减速的快慢是由气缸来控製的。

动力分类

链式提升器

正如我们先前看到的那样，云霄飞车列车本身没有电动机：在运行过程的大半段，列车是靠重力和动量运动的。为了积蓄势能，需要将列车提升到第一个山坡的顶部，或以极大的推力将其发射出去。

传统的提升装置是一根长长的链条（或多根链条），就像脚踏车的链条，但要大得多。它安装在轨道下面，并沿抬升坡向上延伸。这根链条固定在一个环路中，这个环路在山坡的顶部和底部各有一个传动装置。山坡底部的传动装置是由一个简单的电动机转动的。

通过转动链条环路，使之像一条长长的传送带那样持续不断向山坡顶部移动。云霄飞车用几只链条锁簧和牢固的绞链钩卡住链条。当列车行进到山坡底部时，锁簧会卡住链条的链节。一旦链条锁簧被钩住，链条就会拉着列车向山顶行进。在最高点处，锁簧松开，列车开始沿山坡向下移动..你听到的链条发出的嗒嗒声其实是防倒滑装置发出的声音，以防电机发生故障时列车倒滑回车站造成事故。

弹射器

在一些较新的云霄飞车设计中，列车是通过弹射器发射的方法啓动的。弹射器的发射方法有好几种，但它们的作用基本相同。这些系统不是将列车沿山坡向上拖动以积蓄势能，而是使列车在开始的极短时间内获得大量动能，让它开始运行。

直线感应电动机（Linear Induction Motor）是常用的弹射器系统之一。直线感应电动机利用电磁体在轨道上方和列车下方各造出一个磁场，并使两个磁场互相吸引。电动机移动轨道上方的磁场，牵引着后面的列车以极高的速度沿轨道移动。这种系统的主要优势在于它的速度、效率、耐用性、準确性和可控製性。

水压动力轮（Hydralic Launching System）出现在英特敏公司生产的云霄飞车中。这是一个带钢缆的滑块，由水压驱动的飞轮带动。发射时，滑块卡在列车的下面，由高速转动的飞轮快速拉动滑块和列车一起沖出去。

到发射区段终点时，滑块与列车脱钩，列车则依靠所得的动能沖上约100米的高度。

摩擦轮（Friction Wheel）

这种云霄飞车使用几十只转动的轮子（Friction Wheel）来推动列车，使之爬上提升山坡。这些轮子沿着轨道排成相邻的两列。它们将列车的底部（或顶部）卡在中间，推动列车前进。经常会用在爬升坡带转弯的时候使用（因为链条无法在水準面上横向转弯）或者在链式提升器之前为列车调整速度使其能够与链条的速度相等。而在奥兰多环球影城的绿巨人云霄飞车，则用这些轮子来为列车加速沖出隧道

主要结构

链式提升器传统的提升装置是一根长长的链条（或多根链条），就像脚踏车的链条，但要大得多。它安装在轨道下面，并沿抬升坡向上延伸。这根链条固定在一个环路中，这个环路在山坡的顶部和底部各有一个传动装置。山坡底部的传动装置是由一个简单的电动机转动的。通过转动链条环路，使之像一条长长的传送带那样持续不断向山坡顶部移动。云霄飞车用几只链条锁簧和牢固的绞链钩卡住链条。当列车行进到山坡底部时，锁簧会卡住链条的链节。一旦链条锁簧被钩住，链条就会拉着列车向山顶行进。在最高点处，锁簧松开，列车开始沿山坡向下移动。 .你听到的链条发出的嗒嗒声其实是防倒滑装置发出的声音，以防电机发生故障时列车倒滑回车站造成事故。

弹射器在一些较新的云霄飞车设计中，列车是通过弹射器发射的方法啓动的。弹射器的发射方法有好几种，但它们的作用基本相同。这些系统不是将列车沿山坡向上拖动以积蓄势能，而是使列车在开始的极短时间内获得大量动能，让它开始运行。直线感应电动机（Linear Induction Motor）是常用的弹射器系统之一。直线感应电动机利用电磁体在轨道上方和列车下方各造出一个磁场，并使两个磁场互相吸引。电动机移动轨道上方的磁场，牵引着后面的列车以极高的速度沿轨道移动。这种系统的主要优势在于它的速度、效率、耐用性、準确性和可控製性。

水压动力轮（Hydro Laurching System）出现在英特敏公司生产的云霄飞车中。这是一个带钢缆的滑块，由水压驱动的飞轮带动。发射时，滑块卡在列车的下面，由高速转动的飞轮快速拉动滑块和列车一起沖出去。到发射区段终点时，滑块与列车脱钩，列车则依靠所得的动能沖上约100米的高度。

转轮

这种云霄飞车使用几十只转动的轮子（Friction Wheel）来推动列车，使之爬上提升山坡。这些轮子沿着轨道排成相邻的两列。它们将列车的底部（或顶部）卡在中间，推动列车前进。经常会用在爬升坡带转弯的时候使用，因为链条无法在水準面上横向转弯。而在奥兰多环球影城的绿巨人云霄飞车，则用这些轮子来为列车加速沖出隧道

云霄飞车 - 轨道种类正向轨道

云霄飞车

木质云霄飞车：木製云霄飞车的轨道类似于传统的火车铁轨。云霄飞车的金属轮子在平坦的金属条上捲动，每根金属条的宽度为10至15釐米。这种金属条是用螺钉固定在运行轨道上的，运行轨道用胶合木板製成，十分坚固。轨道则多以陡坡和侧旋为主，鲜见翻转。

扭转云霄飞车：一种坐下式的的云霄飞车一般佔地较小，拥有多种不同轨道，极为弯曲。。着名的B&M公司则以该种云霄飞车而闻名世界。

站立式扭转云霄飞车：乘客採用站立方式乘坐的云霄飞车，全身都能感受到翻滚时血液在体内的涌动。

超级扭转云霄飞车：虽然叫“扭转云霄飞车” 但它却没有翻转，仅保留了一些山坡。使乘坐者能感受到强烈的失重。佔地一般较大，造价昂贵。可以算是木质云霄飞车的钢铁升级版

火箭云霄飞车（又称等级云霄飞车）：一般有极高的高坡用水压动力轮拉动云霄飞车沖上大约100米的高坡，该种云霄飞车目前保持着全球最高云霄飞车的桂冠

飞天滑板：一种沖浪板新的云霄飞车，用LIM驱动，在U形的轨道上来回穿梭。

球体云霄飞车：一种座位在车的两边，并可自由旋转的云霄飞车。轨道长度一般不超过200米

和缓云霄飞车：一种落差，坡度，速度都不是很大的云霄飞车，佔地较小，适合儿童乘坐

大水管：一种能溅起极高的，无法抵挡的水花的云霄飞车，一般整个云霄飞车建筑都建造在水池中

跳水机器（又称垂直下坠云霄飞车、跳水式云霄飞车）：带有超宽的车厢，一般一排8到10人，有90度的垂直下坠，而且通常在下坠之前有一个带链条的间隔剎车（临近90度斜坡前有短暂的停止，然后突然向下沖。）÷ 螺旋云霄飞车：一种坐下式的云霄飞车，特点是有开塞钻式的螺旋。

骑马云霄飞车：车厢做成马形，让你体验骑马的云霄飞车。

4D云霄飞车：一种科技含量极高的云霄飞车，座位悬挂在主车厢外侧，并可以随轨道的设计单独翻转，再加上主车厢随轨道的翻转，给人一种不同的乘坐体验。

悬挂式轨道翻转脉沖云霄飞车：用LIM驱动在两个垂直轨道之间来回穿梭翻转云霄飞车：迴圈式轨道，多次翻转，这种车悬在轨道下方，无地板，乘坐时脚悬空，让乘客感觉像坐飞机一般。

飞行云霄飞车：B&M的招牌云霄飞车之一，人们趴着乘坐此种云霄飞车，并可以自由张开双臂，就像飞行的鸟一样。

悬吊摇摆云霄飞车：一种转弯的时候会自行产生离心运动，车厢可自由摆动的云霄飞车。

典型飞车

十环云霄飞车

十环云霄飞车单项投资超过一亿元，为世界第二台（第一台在英国伦敦Thorpe Park）、全亚洲首次引进。十环过山荣获环数最多的金氏世界纪录，在850米如此短的距离内能够翻转十次。这种先进的设计，目前就只有瑞士的英特明公司才能做到。

笑傲飞鹰笑傲飞鹰是一台U型滑轨的悬挂式云霄飞车，是亚洲第一台，全球第二台。乘客坐在悬挂式座椅上，先往后滑上U型轨道右侧，到达高点后，再以90度俯沖直下，加速沖上轨道另一端。更刺激的是，在直沖云霄之际时，人随着如螺丝状轨道，360度转运翻腾。水晶神翼水晶神翼是目前中国投资最大的一项游乐设备之一，这类目前全世界仅有8台（5台是Superman，另外3台分别是Air， Tatsu和Manta），这种新型云霄飞车曾在2003及2004连续两年捧走欧洲及美国轨道游乐项目冠军。它的独特之处就是其旋转座椅，能够将乘客的身体旋转向下，面朝大地，在运行过程中让乘客体验像鸟一样飞翔的感受，所以这也是云霄飞车体验模式的创新。不过实际上，飞行式云霄飞车的发明者并不是瑞士的B&M公司，而是荷兰的威克玛公司。