過山車無非是重力與幻覺、動量與推銷、幾何與物理、野性驚恐與腎上腺素亢奮的快感等象征洗显。但最重要的是，它們是工程技術的卓越體現(xiàn)原环。

一切始于礦山運輸

　　從俄國人在圣彼得堡各處建造冰滑梯時算起挠唆，過山車的構想已有數(shù)百年歷史。據(jù)說凱瑟琳大帝對此極為熱衷嘱吗。

　　后來采礦企業(yè)允許公眾乘坐原本用來運送煤炭的鐵路系統(tǒng)玄组，以賺取額外收入。美國賓夕法尼亞州的Mauch Chunk鐵路乘坐一次需時30分鐘谒麦，時速可達160公里杏住，迄今仍是距離最長的過山車。

　　但是首個真正意義上的過山車則建于19世紀末的美國援愁，再往后就是大家都知道的歷史了贫拭。

　　如今的過山車堪稱現(xiàn)代工程杰作。設計師們所受到的束縛并非想象力径揭，而是預算的限制以及極嚴格的安全標準耍叮。這就意味著從設計圖紙到游樂場設備創(chuàng)新可能需要多年的時光。

　　牛頓第三運動定律說雌夕，當一個物體向另一物體施加作用力時滋评，后者會向前者施以等量的反作用力朵泌。過山車座位施加到乘客的是向心力；而乘客向座位施加等量的反作用力是離心力或慣性力购廊。

　　當慣性力為負數(shù)（自由落體）時岳舔，會給人一種失重的感覺，所以對大部分人來說刃镶，坐過山車的體驗就是最接近宇航員和戰(zhàn)斗機飛行員升空或飛行時的感受邢入。

　　Werner Stengel是過山車世界的傳奇人物。雖然已正式退休趴荸，但他仍緊密參與已交由Harald Wanner和AndreasWild在慕尼黑經(jīng)營的Ingenieur-Beuro Stengel公司。全世界共有500多架Stengel過山車宦焦。第500架是Maverick發(fā)射式過山車发钝，于去年在美國的Cedar Point游樂場投運。

　　想當初波闹，有人曾向Stengel請教碰碰車的結構計算酝豪，沒想這竟成了他職業(yè)生涯的開始。后來他參加了為1964年德國慕尼黑啤酒節(jié)興建的首架鋼制過山車Super Acht精堕。他的成就包括開發(fā)國際知名的DIN4112標準專利木結構過山車軌道孵淘，也曾因“對重力的杰出貢獻”而獲歐洲過山車俱樂部頒發(fā)的一個獎項。

　　Wanner解釋說歹篓，“從我們的設計圖紙誕生了很多嶄新的形狀瘫证，比如第一個使用回旋曲線 [曲率半徑不斷變化、下大上小的形狀] 而不是圓形的安全回環(huán)庄撮。Werner與Stengel團隊還首創(chuàng)了零慣性力滾動背捌、眼鏡蛇滾動、俯沖式回環(huán)湘乐、蝙蝠翼及Stengel俯沖等過山車蝌飘。”

　　在這里扇胀，軌道設計至關重要跑既，既要讓過山車驚心動魄,，同時又不超出可承受的限度忌党。他說轿白，“在設計流暢的軌道以及為制造商提供最精確的轉彎及安裝數(shù)據(jù)中，我們投入了大量的經(jīng)驗和最先進的數(shù)學知識铺举∫业眩”

　　Wanner說，“設計師必須注意不超過技術及人體負荷可承受的限度冒溜，但又要加入一些刺激元素刽室，例如距離地面的高度香题、急轉彎及回環(huán)等±衣桑”

　　在美國雌隅，Great Coasters International公司專門設計、建造并維護木制過山車缸沃。公司以其GCII設計及Millennium Flyer鉸接式過山車而聞名遐邇恰起。

　　聲稱從8歲起就迷上過山車的Chris Gray是該公司的采購經(jīng)理，不過他更喜歡別人叫他“過山車公子”趾牧。

　　據(jù)他解釋检盼，“Millennium Flyer從右至左迅速而平穩(wěn)地移動，就好像半掛車拖?24節(jié)車廂一樣翘单，而每節(jié)車廂都要走到前一節(jié)車廂轉彎處才開始轉彎吨枉。這樣就可以一直利用外邊的軌道運行，使整個過程更加順暢哄芜∶餐ぃ”

　　他繼續(xù)說，“這個過程的每一米路程都要進行上下左右各個方向的慣性力運算认臊，如果慣性力超過3G圃庭，人就可能失去知覺。有些鋼制過山車在每小時210公里的速度時產生6G的慣性力失晴。但世界上最大的木制過山車是俄亥俄州的Son of Beast剧腻，速度為每小時140公里。但那并不是我們建造的滑信》嗯希”

　　Gray補充道，“另外您還得計算出什么樣的結構將能承受今后20年每天的運行嬉拾。這就是為什么維護人員每天都要進行檢查支际，就像飛機起飛前的例行檢查一樣。他們走在軌道上臊吓，查看車子蟹嫁，并用細齒梳進行仔細的檢查∮⑿唬”

　　在調試過程中會使用80公斤的沙包來模擬乘客讹玉。他解釋說，“那可能是過山車所能承受的最快速度刃伞，因為重量是平均分布的挡辩。”

　　Intamin建造過世界上最卓越的過山車钥嫌。到2007年公司成立40周年之際垃杖，它已能提供12種不同類型的過山車男杈，其中一半是根據(jù)客戶要求而設計的。公司副總裁Roy Vocking說调俘，唯一的局限是資金×姘簦現(xiàn)在流行發(fā)射式過山車，只需幾秒鐘就能從0加速到時速200公里彩库》粑蓿“這些過山車使用的是我們5年前已注冊專利的液壓發(fā)射系統(tǒng)。當時由于在把2至3兆瓦的能量輸進線性電機的問題上遇到困難骇钦，于是促使上述專利應運而生宛渐。”

　　Vocking解釋說眯搭，工程技術與刺激程度都得到精心計算窥翩。“是否驚恐可謂見仁見智坦仍。所容許的慣性力由一系列嚴格的標準來限定。最大慣性力取決于運行方向叨襟，因為沒人希望頭部晃來晃去堆嘿。”

　　他繼續(xù)解釋道慌缨，“一架好的過山車會不停地改變方向氏走，但又要確保乘搭過程順暢，因此軌道的幾何設計十分重要娱背。設備可以推到極限讥燎，但對人體卻不能這樣。對過山車的計算和工程設計需要耗費數(shù)十萬歐元烂秘￡”

　　在諾丁漢大學計算器科學系和心理學系的協(xié)助下，世界第一位“驚悚”工程師Brendan Walker在英國AltonTowers主題公園里進行了測試裳雕。

　　Walker在接受航空工程師及工業(yè)設計工程師的培訓后低流，將注意力轉移到驚悚主題上。他應用心理測試帜浇、攝像頭和心率監(jiān)測器來對歐洲最大型過山車Oblivion的乘客進行解讀辨蓄。該過山車落差55米，最高時速110公里项茸，總慣性力4.5G祠乃。

　　他說，“我一直在想兑燥，乘客一定很有興趣知道自己乘搭時的心理和生理反應亮瓷。而排隊等候時看到尖叫的表情和加速的心跳等錄像片斷琴拧，將是一項絕妙的景觀∷伦”

　　Walker說艾蓝，“隨著過山車變得越來越大和越來越快，對于健康和安全的考慮也愈加突出斗塘，乘客和觀眾之間的情感紐帶已幾近消失赢织。我希望用科技來彌補這一鴻溝。今年4月我在意大利佛羅倫薩的計算器與人類互動國際會議上宣讀了一篇關于我們在這方面最新發(fā)現(xiàn)的前沿性學術論文馍盟∮谥茫”

“這個過程的每一米路程都要進行上下左右各個方向的慣性力運算。如果慣性力超過3G贞岭，人就可能失去知覺八毯。”

　　這項新發(fā)現(xiàn)顯示瑞蓉，過山車乘客分為兩種截然不同的類型：
　　? 開始（排隊和乘搭開始）時出現(xiàn)焦慮予乏，乘搭過程中陷入精神創(chuàng)傷，結束時如釋重負梯撰，并為“逃過一劫”而興高采烈的人群蟹游。

　　? 從一開始就表現(xiàn)出極度興奮和期待，整個乘搭過程喜形于色怎体，最后因一切終結而表現(xiàn)失望的人群蔓捡。

　　興奮高潮是在排隊的時候，即在乘搭之前愚缔，而非乘搭過程中擦灸。

　　要在這行業(yè)中保持領先，就意味著不斷發(fā)展新理念垛淮。Intamin在2007年首創(chuàng)了名為ZacSpin的垂直過山車剂撑，它占地面積不大，但是可以將乘客頭朝下腳朝天打轉根适，并拋入自由落體狀態(tài)碴穴。

　　Roy Vocking對于Intamin公司位于西班牙PortAventura公園的Furius Baco過山車情有獨鐘。

　　他說参歹，“這太好玩了仰楚，速度又快，又可以低到貼近地面犬庇。我也喜歡英國Thorpe公園的Stealth過山車僧界，是那種短程、急彎臭挽、甜蜜的發(fā)射式過山車捂襟。這種木制過山車有充足的‘空中時間’咬腕，而且可以讓你感覺好像把心都提到了嗓子眼上了≡岷桑”

太空中的“過山車”

　　美國宇航局（NASA）的新Ares 1-Y火箭將采用過山車原理實現(xiàn)快速逃生涨共。Orion緊急出口系統(tǒng)將從太空艙艙口外100米寬的平臺放下一個吊艙，吊艙將沿著457米長的軌道到達安全艙宠漩，這將在2分鐘內完成举反。設計工作于2008年春季開始，唯一的主要區(qū)別在于NASA的“過山車”將乘客身體承受的慣性力降至最低扒吁。它將于2012年9月投入測試火鼻，屆時Ares將進行無人駕駛飛行铲锭，但逃生分離艙必須準備就位排击，以供工作人員在發(fā)射前進行最終的操作显钙。

　　設計師必須注意不超過技術及人體負荷可承受的限度胎撇，但又要加入一些刺激元素，例如距離地面的高度悄晃、急轉彎及回環(huán)等锦钓。

驚人的紀錄保持者

　　過山車就是無所不用其極的化身球灰，美國在這方面擁有最多項紀錄：
　　? 最快：時速206公里宗而，新澤西州Six Flags Great Adventure游樂場里的Kingda Ka過山車
　　? 最古老：建于1902年浙辫，賓夕法尼亞州Lakemont游樂場里的Leapthe Dips過山車
　　? 最奇特：60米長的塔頂過山車，建于內華達州拉斯韋加斯的云霄塔（Stratosphere Tower）頂部刽软，離地面275米
　　? 落差最大：127米苫颤，新澤西州Six Flags Great Adventure游樂場里的Kingda Ka過山車但是日本也有一個紀錄保持者：
　　? 距離最長：2,479米枢菇，日本三重縣長島溫泉公園（Spa Land）里的鋼龍2000

（山特維克可樂滿《金屬切削世界》）

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