1.为什么火车站轨道与站台都会构成缓坡？
要想知道这一问题的答案，就得从能量的角度对其进行考虑。
物体运动时，都会产生一定的动能。当一个物体被高高举起时，就会产生一定的重力势能。这两个能量，是可以进行相互转化的。我们就拿一个石块来说，向上抛这一石块，上升时速度会越来越慢，这是因为石块的动能转化为势能，然后储存起来了；而在石块开始下降时，重力势能就开始转化为动能了，石块的运动下降速度，越来越快。
同样的道理，火车在进站时，将部分动能转化成为重力势能，这样一来，因刹车损耗的机械能也就大减小了；列车出站时，就能够将储存的势能转化为动能。不仅如此，这样做的话，还可以节省很多能量。
2.火车为什么先退后进？
生活中，我们往往会发现，火车开动时总是先向后倒退，再朝前行驶，你知道这是为什么吗？
这是由于火车各节车厢之间的挂钩，通常都拉得很紧，如果想要开动，牵引力首先必须克服整列火车与铁轨之间的最大静摩擦力。对于一列很重的火车而言，最大静摩擦力也相对较大，因此重量大的火车启动相对较难。
如果司机先倒车的话，车厢之间的挂钩就会变得较松弛。火车开动时，车厢就会逐节启动。第一节车厢被启动时，便需要克服第一节车厢的最大静摩擦力，需要的牵引力也较小；第二节车厢被启动时，需要克服第二节车厢的最大静摩擦力以及第一节车厢的滚动摩擦力，由于静摩擦系数大于滚动摩擦系数，换言之滚动摩擦力小于最大静摩擦力，第二节车厢所需要的牵引力小于同时启动两节车厢的最大静摩擦力。同样的道理，当最后一节车厢被启动时，只需克服最后一节车厢的最大静摩擦力和前面车厢的滚动摩擦力，这样一来，所需要的牵引力便比整列火车的最大静摩擦力要小。先向后倒退再向前行驶，火车开出较为容易。
因此，火车启动时，总是先向后退，再向前行驶。
3.铁轨下面为什么会有很多小石头？
我们往往会看到铁轨之下铺有很多小石子，通常有以下两个原因：
其一，通常情况下，两轨之间的宽度只有1.2米左右，由于火车的重量非常大，尽管下面铺设了一排排的枕木，但是仍然起不到太多的作用，而这些石子就能够起到加宽路基的作用，有了小石子，地层就不容易下陷或者出现铁路扭曲的现象。
其二，比起路面来，小石子要坚硬得多，而且其内部有很多孔隙，如果将地基打成水泥的，由于钢材和水泥热胀冷缩系数有所不同，因此受到损坏。对于小石子而言，其内部能够发生相对运动，这样的话，就能够对热胀冷缩造成的变形，起到缓冲的作用。
因此我们看的铁路，都在铁轨下面铺有很多小石子。
4.为什么铁轨接缝处有空隙？
为什么铁轨的接缝处会留有空隙？这是由于在不同的季节，铁轨会因气温的升高和降低而出现热胀冷缩的现象。夏天，气温相对要高，铁轨会发生热膨胀，从而变长，如果不在其接缝处留有一定的空隙，一旦铁轨变形，火车就不能继续行驶了。在接缝处留出一些空隙，是为铁轨留有一定的伸缩余地，这样的话，即使在夏天，也不会因为热膨胀变长而向上拱起，火车就能够安全地行驶通过。
5.为什么火车开远后，声音会变得低沉？
在我们的生活中，有许多声音，高低各不相同，我们就说它们的音调不一样。对于音调高的声音而言，其振动频率相对较高，例如吹口哨的声音，音调较高，人们听上去就会觉得声音比较尖锐；而对于音调较低的声音而言，振动的频率相对较低，例如打鼓的声音，音调就低，听起来较沉闷。
虽然火车汽笛声的音调是固定的，但细心的人总会发现，当火车驶过身边时，音调要高一些，听上去要尖一些；当火车离我们越来越远的时候，音调要低一些，听上去就变得较沉闷。这是为什么呢？
事实上，最主要的原因，是声源和观察者之间，存在着相对运动。对于汽笛声来说，其本身就带有一定的频率，而且声波中“疏”、“密”的排列距离是一定的，当火车开到你身边时，空气中声波的“疏”和“密”，便会被压得更紧，“疏”和“密”之间的间隔，也就更小了。如此看来，声音的振动频率，对于观察者而言，更快了，音调更高了，声音听上去就比较尖；当火车越走越远时，空气中声波的“疏”和“密”，便因此拉开了，“疏”和“密”的间隔，也就变得更大了，由此看来，声音的振动频率，对于观察者而言，就是减慢了，音调也相对变低了，声音听上去也就更低沉了。
由此可知，火车的速度越大，音调的变化也越大。整天在铁路工作的铁路工人，对这方面特别了解，因此他们常常能从汽笛音调的高低变化，来推算出火车行驶的速度快慢以及行驶的方向。
如果从科学的角度来解释，当波源与观察者存在相对运动的时候，观察者接收到的频率和波源发出的频率不同的现象，被称为多普勒效应。其中的汽笛音调的变化，是多普勒效应的典型例子。不仅如此，多普勒效应，还可应用在天文学上，根据这一效应，可以准确地计算出天体相对于地球运动的速度。众所周知的人造卫星的运动速度，同样也是利用多普勒效应测定而来的。此外，我们人体血管中的血流速度，也常常会利用多普勒效应来测定。
6.动车组是什么意思？
说到动车组，知道它的人为数不少。但能说出原理和作用的，也许并不多。那就请你花几分钟的时间，一起来了解一下吧。
动车组技术源于地铁，是一种动力分散技术。一般情况下，我们乘坐的普通列车是依靠机车牵引的，车厢本身并不具有动力，不会“自己跑”，是一种动力集中技术；而采用了“动车组”的列车，车厢本身也具有动力，运行的时候，不光是机车带动，车厢也会“自己跑”，这样把动力分散，便能达到高速的效果。由于动车组可以根据某条线路的客流量变化进行灵活编组，可以实现高密度小编组发车以及只有安全性能好、运量大、往返不需掉转车头、污染小、节能、自带动力等优点，受到国内外市场的青睐，被誉为21世纪交通运输的“新宠儿”。
动车组有两种牵引动力的分布方式，一种叫动力分散，一种叫动力集中。动力分散电动车组的优点是，动力装置分布在列车不同的位置上，能够实现较大的牵引力，编组灵活。由于采用动力制动的多对轮，制动效率高，且调速性能好，制动减速度大，适合用于限速区段较多的线路。另外，列车中一节动车的牵引动力发生故障对全列车的牵引指标影响不大。动力分散的电动车组的缺点是：牵引力设备的数量多，总重量大。动力集中的电动车组也有其优点，动力装置集中安装在2～3节车上，检查维修比较方便，电气设备的总重量小于动力分散的电动车组。动力集中布置的缺点是动车的轴重较大，对运输线路不利。
7.高速列车的火车头为什么都是尖尖的？
高速列车一般指时速在200千米以上的火车，乘坐过高速列车的人大都有一种风驰电掣的感觉。也许你并没有注意到，高速列车的火车头一般都是尖尖的，这种不同于常规的独特造型到底有什么用呢？是为了美观吗，还是有其科学内涵。
其实，把高速列车的车头设计成尖尖的形状是有科学依据的，学过物理的都知道空气阻力会对运行中的物体速度快慢产生重要影响。飞驰的列车也同样不能例外，因此高速列车车头一般都采用流线型的车头形状，外表面光滑并使玻璃窗与外部齐平，以达到最佳空气动力型。
随着列车车速的日益提高，了解列车空气动力学特性变得越来越重要。在列车设计阶段，合理的选择列车车头形状是一个至关重要的环节。为了研究列车车头形状的变化，给空气动力学特性带来的影响，尤其是对车头阻力的影响，高速列车车头外流场的三维数值问题，受到专家学者的日益关注，这也是提高列车速度的关键所在。
同样，高速列车动车头部外形对高速列车气动性能有很大影响，为了探索这一问题，专家们在8×6米风洞中对高速动车头形曾用六种不同方案的气动特性及其对有限编组列车气动性能的影响进行了试验研究，结果表明，车头形状以具有较大细长比，其表面无拐角且曲率变化较小的两次元形状的头型气动性能最好。这也充分证明了为什么高速列车车头都设计成尖尖的形状。
高速列车，顾名思义，就是以高速度行驶前进的列车。但我们知道运行中的物体都是有惯性的，速度越快越是如此，那么这就需要尽可能较小行进中列车的震动，这样我们才会感到舒适。
传统的车厢连接方式使得列车间的约束很弱，车体的摇头和侧滚振动得不到有效的抑制，随着运行速度的提高，尤其是到了高速阶段，车厢的摇头和侧滚现象会更加突出，近年来的试验结果特别是动车组的试验结果也证实了这一点。所以改善车厢在高速运行时的动力学性能、降低振动水平就变得尤为重要。
例如对高速列车车端减振装置的研制，车端阻尼可以有效地衰减车辆的摇头和侧滚振动，改善高速列车的横向平稳性。由于相邻车端的纵向和横向位移较大，直接加装车间阻尼器有很大难度，需要设计合理的杠杆机构以减小阻尼器的行程和节点偏转角度。另外，半主动悬挂减振装置的应用，也可有效改善高速列车的横向乘坐舒适度。目前，我国沈阳铁路局引进的是国内最先进的、由长春客车厂最新研制的25K型客车车辆，每节车厢均装有先进的气囊减震装置，可以大大减少列车在高速运行中的震动，乘客感觉非常平稳。
此外，还有铁道车辆螺旋压缩弹簧减振装置，带有支撑底座的铁路道岔转辙机减震装置，铁路道岔转辙机减震装置。这几种装置均可提高车辆运行的平稳性，安全性和旅客列车的舒适性，且具有经济实用、安全可靠、运行速度快、故障率低的优点。
