为什么有轨电车头顶有根“小辫子”？

街上的电车不烧油、不冒烟，安静地靠站、开门、又开走。它的力气来自两样东西：车顶那根翘起的“小辫子”——受电弓，和脚下一左一右两条亮亮的钢轨。

电从一条完整的供电链路来：远处的电网把电送到沿线的牵引变电所，变电所把电压调好后送上街边的架空线；受电弓紧贴着它滑过去，把电接进车厢送给电动机。电流还要走完一个回路：从车轮流进钢轨，经回流线路回到供电装置——一来一回正好一圈。传给电动机的能量变成了运动和热；电流本身不是被“用掉”的东西，它在回路里流动。钢轨不只是让车轮跑得稳，还兼任着“回去的电线”。

为什么非要跑在钢轨上？钢轮压在钢轨上，接触的地方只有指甲盖那么小（一只满载的车轮约 100 mm²）——钢又硬又平，两者滚动时都几乎不变形，滚起来特别轻：钢轮钢轨的滚动阻力系数约 0.002，而橡胶轮胎在马路上约 0.012，同样一吨重，轮胎要多使六倍的劲。费力在哪里？轮胎自己的身体：软软的橡胶每转一圈都要在触地的地方被压扁、再弹回来，反复变形、发热，白白花掉一部分力气。

马路上汽车排长龙时，有专用车道的电车受排队影响更小——不过这不是到处成立：混行路段和路口，电车仍要遵守信号和调度，遇上客流高峰一样要等。路口的道岔是一根会摆动的尖轨：贴向左边，车轮就被引上左线；贴向右边，就上右线。司机不用选路，轨道提前替它选好了。

电车不烧油所以没有尾气，电动机只发出轻轻的嗡嗡声。很多城市把电车请回街道：花坛中间铺轨、头顶拉线——它慢悠悠地穿过城市，带走一车又一车的人，也还街道一份安静。

更细的操作

1. 追着电流跑。 第二章里三个黄点沿着“电网→牵引变电所→架空线→受电弓→电动机→车轮→钢轨回流”一路走（黄点是电流方向示意，不是一颗颗被用掉的电）。开关“显示电流圈”，在探索模式里也能看。
2. 指甲盖上的接触面。 第三章的放大窗里，钢轮只在轨顶留下小小一块亮斑；旁边的软轮胎每转一圈都被压扁又弹开。省下的力气见顶部读数“钢轨比轮胎省力 ×6”。
3. 把街堵死。 拖“街道拥堵”滑块到头，看排队的汽车越积越多、需要的时间涨到电车的几倍——而电车读数一动不动。
4. 扳一下道岔。 点“左”或“右”，俯视卡里的黄色尖轨随之摆动，两辆小电车分别沿左右线跑过去。

先猜一猜：这辆演示电车怎样取电？车里的大电池，还是头顶的电线？——这辆车沿线供电、边跑边取电，不用停车充电。也有另一些电车用地面供电或车上储能，跑没有架空线的路段。

很多有轨电车的道岔只在需要分岔时才“动作”，直行时尖轨轻轻贴住直股，车轮自己就压过去了；只有在驶向岔线前，轨道才提前把尖轨摆到位。现代有轨电车还常用车载信号与路口优先系统，让电车到达前红灯提前变绿——在规划好的线路上，这能帮它少受堵车影响。

滚动阻力系数取钢轨 0.002、轮胎 0.012（文献常见区间分别为 0.001–0.003 与 0.008–0.015）；车轮接触面用赫兹点接触估算，面积随载荷的 2/3 次方增长，30 kN 轮载约 100 mm²。轮胎的费劲主要画成胎体自身被压扁又弹回的变形损耗，而不是把马路压出深坑。演示把供电画成“电网→牵引变电所→架空线→车辆→钢轨→回流线路”，正负极与杂散电流防护做了教学简化。也有不用架空线的有轨电车（如地面供电或储能式），本片只讲沿架空线供电的这一种。

受电弓的关节设计成“会折叠”：接触线在两根支柱之间有规律地下垂（本演示的滑轨也画出了这个垂度），弓头始终以差不多的压力贴着线滑行，线一高一低时受电弓就伸一伸、缩一缩，帮助车辆在设计速度范围内保持接触。地铁也有两种常见的取电方式：头顶的架空线和轨旁的第三轨；隧道里也能安装架空接触网。见「地铁」的对比。