无需方向盘的火车-力学奥秘
天空中的飞机，海洋中的轮船，它们转弯时靠的是舵。陆地上奔驰的汽车、无轨电车，它们转弯时，靠的是方向盘。但是在铁轨上高速行驶的火车，既没有舵，又没有方向盘，为什么也能顺利地转弯呢？
我们知道，有轨电车也没有方向盘，它是循着铁轨的弯道而转弯的。看过有轨电车的转弯，就能帮助我们理解火车转弯的道理。有时骑自行车的人，一不小心，把轮子嵌在有轨电车的轨道里，他的轮子就循着轨道前进，再也不听“驾驶员”的操纵。当失去平衡，车子就倒了下来。这就是轨道能控制车轮的道理。
火车的轮子与其它车轮不同，它的最外面一圈叫“轮箍”。“轮箍”上有一圈高出部分叫做“轮缘”，火车上车轮的“轮缘”始终是嵌在两道平行钢轨内侧的。当火车行至弯道时，因离心作用，使弯道外侧车轮的轮箍紧贴钢轨，这时，外侧钢轨给轮缘一种侧压力，即向心力，迫使车轮循着钢轨行走。我们再仔细地看一看火车的轮箍，就会发现在轮箍与钢轨的接触面上，是有斜度的，靠外侧倾斜1／10，内侧倾斜1／20；这样在同一轮子上，就形成了一部分是“大轮”，另一部分是“小轮”。当火车进入弯道时，由于车轮紧靠弯道外侧，就形成了“大轮”走弯道外侧钢轨，“小轮”走弯道内侧钢轨。这正象一列横队转弯时，外圈的人步子走得大一点，内圈的人步子走得小一点，就能同时整齐地转过弯来。正因为火车车轮的“轮箍”有个斜度，所以能使同一车轴的两只车轮顺利地通过弯道。
在直道上，两侧车轮都正压在钢轨上，加上火车的重心低，火车高速运动时，就能使车轮的中心和钢轨的中心保持一致。
我们再看看火车头的车轮，为什么有的做得很大，有的做得很小呢？由于这些轮子的作用不同，大小也就不一样。最前面的一对或两对较小的轮子，叫“导轮”，顾名思义，就是说这一两对轮子是起引导作用的。中间几对大轮子，叫“动轮”。后面较小的轮子，叫“从轮”（也有不用“从轮”的火车）。“导轮”和“从轮”都设有转向架，它可以不受车架的限制而自由转向。当机车在直线上运行时，转向架的中心线与主车架的中心线一致。在弯道上行驶时，因车轮靠向弯道内侧，转向架就带着中心盘转向弯道内侧，这时转向架的中心线与车架不在一直线上，就可利用复原装置将主车架前端导向内侧，使机车沿着曲线转向，待通过弯道后，又利用复原装置的复原力，使转向架恢复中心位置。因此火车不论是在直道上或弯道上，都能既快又稳地高速前进。
