为了谋求一种既不会给环境造成污染,又不需要花费很多燃料的交通工具,使设计师们想到了一种有脚蹬子的交通工具。这种能够发挥一定速度的交通工具,设计师们把它叫做“自行汽车”。这种不依赖加油塔的交通工具,将在今后的城市中被广泛地采用。
早饭以后,乔· 威廉来到了自己的汽车房,他钻进“流星”牌汽车,在驾驶室的上方安上了一盏灯。乔 · 威廉的汽车一出现在街上,就引起了人们广泛的注意。他得意洋洋地向惊奇的人们频频点头。一接通“流星”牌汽车的心脏部分,它就沿着勃罗克斯里威 - 巴尔库埃的盘山道飞快地奔驰,这条螺旋形的盘山道是专门为“流星”牌汽车而修筑的。汽车以每小时六十英里的速度急驰着。雨点拍打着车灯,但是对驾驶员的视线毫无影响。这时,“流星”牌的控制器报告说:“不错,一切系统功能正常!”
汽车终于来到了曼哈顿,于是,乔· 威廉驾车沿着威士特 -塞达高速公路而下。在57号街的交叉点,汽车拐弯向勃罗德维驶去。过了市中心,乔 · 威廉将汽车停放在停车场。他大步流星地来到了自己的办公室,从家到工作单位总共花了二十五分钟,比开“雷诺”牌汽车要快五分钟。“流星”牌控制器的读数表明,乔 · 威廉蹬车的技术相当高明,他所消耗的体力为657,8卡路里。但是,必须指出的是,车子在一路上没有耗费一滴汽油。从这个意义上来说,“流星”牌汽车就像一辆自行车似的。
它不是玩具,而是一种可靠的交通工具
早在几年以前,这种情景似乎还是不足以置信的,类似“流星”牌的这种交通工具仅仅是一些幻想作家的虚构而已。但是,在当代,自行车的设计师们已经不再满足于两个轮子的传统式图纸了。这正像新颖的塑料产品问世以后所引起的溜冰鞋热一样,不久就将出现所谓第三代自行车(从第二代自行车问世至今,几乎延续了整整一个世纪;而第一代自行车的结构是古怪而笨拙的)。
第三代自行车不仅在速度方面比当今的自行车要快得多,而且乘坐十分舒适。它不但解决了令人头痛的环境污染问题,同时又是一种经济的市内交通工具。要不了多久,还将出现双座、三座、四座式的自行车。这些自行车具有很低的弹簧架,而且又是环流式的,所以用不了花多大的力气就能转动脚蹬子。总之,其质量比目前的自行车要好,速度也要快得多。
“最近一百年以来,自行车之所以没有获得很好的改进,其主要原因在于:大人很少使用它们——哈佛 · 科尔波雷申自行车生产公司推销处副经理罗勃 · 古捷尔认为——就是在目前,大部分百货公司还是把自行车放在玩具柜中出售。当然,在欧洲情况要好一些。然而,我们正在弥补这一过失。”
加快对自行车的科学研究工作并进行实际的改进工作具有现实的基础:自行车在城市生活中的作用正在不断增长。不久以前,在纽约所发生的交通工人大罢工就是很好的例子。罢工开始以后,地铁关闭了,汽车停止了行驶,从城市的各个地区到曼哈顿每天平均有四千辆自行车。在罢工的第一天,自行车的数量增加了一倍。据纽约交通管理局估计,随后,自行车的数量又很快上升到了二万五千辆,在晴朗的天气里,又增加到了五万辆。据有关部门统计,在高峰的日子里,曼哈顿所有大街上的自行车流量将近二十五万辆。
罢工结束了,但自行车热却还在继续下去。两个月以后,虽然重新恢复了正常的工作秩序,但是,曼哈顿的自行车数量却比罢工以前几乎增加了一倍。这样,交通管理局就不得不尽快地修筑了连接纽约五个区的自行车道,其长度约为142英里。同时又开辟了两条专用的自行车干线,以与其他的汽车干道相分离。
这里就产生了一个迫切需要调整自行车的交通秩序和为这种交通工具制订驾驶规则的问题。骑自行车者违犯交通规则是屡见不鲜的:有人因车速过快而闯红灯;有人常常从这一行越到另一行。当城市的街道上自行车还不是太多的时候,行人和汽车司机对它们通常是不予注意的。现在,南来北往的自行车已成为人们必须注意的一个交通问题了。
现在,自行车热不仅仅局限于纽约一个地区。整个美国的自行车总数已由1960年的二千三百五十万辆增加到了1980年的九千五百万辆。
美国的企业主终于发现:欧洲人对于自行车的研究已有相当时间。现在,对于欧洲人来说,自行车不仅是儿童玩具和运动器械,而且已成为一种名副其实的交通工具了。目前,美国人正在致力于生产第三代自行车,这种自行车起源于加利福尼亚南部、芝加哥和西雅图。现在,甚至已经出现了国际自行车协会,这个协会组织并拨款举行了自行车比赛,同时颁发了速度纪念奖。
消耗同样的体力,但提高了车速
骑自行车者的“功率”平均为0.2 ~ 0.3匹马力。这一个不大的能量其主要部分用于:克服轴承和自行车外胎的摩擦力;消失在轻微弯曲的脚蹬子的架子上;克服空气的阻力。因此,花在自行东前进方面的力只是极小的一部分。
最近一个世纪以来,摩擦力以及自行车框架的弯度实际上已经变得很小了。尽管欧洲人在这一方面作了很大的努力,但是他们未必有多大的成效。目前,美国工程师正竭尽全力地在研究改进自行车的空气动力学质量问题。
当自行车的速度为每小时10英里时,骑自行车者有三分之一的力花在克服空气阻力上;当速度为每小时20英里时,花在这方面的能量约为一半多一些;当速度为每小时30英里时,约有90%的能量,也就是说有十分之九耗费在排除空气的阻力方面。
为了增加速度,就必须在脚蹬子上多花点力气,或者减少空气的阻力。前者与很好地利用人体的“枉杆”系统——踝骨、膝盖、胯股有联系。骑自行车者坐着蹬车子,用这种姿势蹬车子的力通常不会超过其自身的体重。如果把车子坐垫与脚蹬子放在一个水平线上,那么能保证骑车人背部的支撑力吗?
“在某种意义上,这一想法已在实践中得到了体现——古捷尔说深受小孩欢迎的塑料三轮车就是如此,他们坐在很低的坐垫上踏着脚蹬子”。
在克服空气阻力方面也需要采取新的措施。
日本“下关”公司的专家,利用带有整流罩的自行车在风力试验筒内做了试验,虽然实验还尚未结束,但据有关专家预测,这种自行车可使空气的阻力减少一半。这样,即可使自行车的速度增加二分之一:无整流罩的自行车时速为10英里,而带有整流罩的自行车其时速可提高到15英里。如果给这种自行车添上新的配件,则可使其时速增加到20英里,但不必给脚蹬子增加负荷。
然而,问题并非就此了结。带有坐垫的双轮自行车,由于具有新的整流罩,虽然从外表上看相当漂亮,但是它们一旦投入使用,在高速行驶时很容易造成危险事故。将整流罩安装在摩托车上证明是行之有效的,这是因为摩托车的重量和功率可保证车身在前进中的稳定性。但是,当把它安装在轻盈而小功率的自行车上时,这种整流罩的作用就宛如一张风帆:一阵大风吹来,就可以把车子颠翻。骑自行车者放低姿势,可改变设备下部的重心,以致使骑自行车者不会倾向一方,也不可能冒险去破坏平衡。
曾几何时,设计师们仿佛走进了死胡同:在实践中如何采用两个颇有前途的新设施,并消除由此产生的不良后果?最后还是从儿童三轮车那儿找到了答案。
诚然,自行车并非一直就是两只轮子。在其发展的最早阶段,类似自行车的结构就在庞贝的水彩壁画上得到了体现,它们的特点是具有多种奇怪的形态。就是到了十八世纪中期,那时自行车已成为大众化的有趣的产品了,然而,它还是与过去一样具有多种形态。
十九世纪六十年代中期,美国和英国柏油马路的出现促进了自行车结构的改进。这时,人们迫切需要有一辆便于上班用的车子。诞生于1885年的“罗威”牌自行车(发明者佐 · 克 · 斯塔列伊)就是第二代自行车的处女作。“罗威”牌有两只大小几乎相同的轮子,有一只固定在车架上部的坐垫,有一副与后轮相连接的链条传动装置。也就是说,它具有我们所熟悉的现代自行车的一切主要部件。这种被称为“安全的自行车”(因为它在行驶过程中不会像以前的自行车那样容易翻车),不久就可广为使用,在警察和邮递员中间应用得更为普遍。
最近一百年以来,发明家对传动轮作了各种试验,有的以前轮作为传动轮,有的以后轮作为传动轮;新颖的材料和精细的设计使车架的重量减轻了;具有压缩空气的外胎,使骑车人在行驶时感到更加舒适了,而传动装置又改善了自行车的行驶性能。
安全问题
随着第三代自行车的广为采用,自然会带来不少麻烦,首先是交通的安全问题。此外,这种自行车的价格太贵,它至少比现代最好的自行车要贵两倍。
新颖自行车的拥护者认为,将自行车道与汽车干线严格分开可保证交通的安全。自行车驾驶时系上皮带并加固车灯的骨架,即使在以每小时30英里的行驶途中翻了身,也可防止擦伤。现在,在戴维斯市(加利福尼亚北部)的主要街道上都已修筑了专用的自行车道。
我们已经认真地着手研究改善自行车的空气动力学问题——古捷尔说——其他商行将在三年以后对它进行研究。所有的情况表明:对于自行车来说,至少在最近二十年,不但可保证数量上有所增长,而且还将出现各种新的型号。
在不久的将来,一种很昂贵的轻型“旅客自行车”或许可大量出售。更扁平的自行车把将移到后面,即骑车人附近。他的乘坐姿势介于竞赛(人们通常认为太前倾)与旅行(这种姿势太高太正,因此降低了气动性能)之间。坐垫向下放低,与车架同高。
脚蹬的位置必须尽量降低重心,并使脚蹬子不会碰到车轮。链条和传动装置藏在管腔内,螺帽和螺栓全部取平。这些措施可使空气阻力降低8~10%。新的经过改良的气动型辐条和两英寸宽的外胎,可使车子在坎坷的道路上行驶时减少颠簸。
据专家们预测,到1985年,第一批三轮或四轮自行车,即第三代自行车的真正样品,将可大量出售。到1990年,这种新颖自行车将在大部分的道路上取代第二代自行车。
据有关专家预测,到2020年,世界可用的能源将达到枯竭的程度,因此消耗许多燃料的多种交通工具,都将由这种自行车来代替,从而使其成为市内的主要交通工具。道路的交通规则也将因新颖车辆的出现而做相应的变革。再经过一段时间,第三代自行车将逐渐变得过时。尽管对这种自行车将进行全面的改良,而且乘坐十分舒适,但是再过半个多世纪,这种车子的使用效果将越来越差。我们如果展望未来,那么采用一种重量轻盈的电动机的设想将是大有希望的。对于二十世纪的汽车来说,电动机的功率太小,而它们的蓄电池太重。今后,对于第三代自行车的改良将是颇有前途的,它终究成为四座式的电动车——第四代自行车。
〔Зαрубежом,1981年1期21页〕