北京
撰文 | 刘六七
游乐园中，过山车几乎是最瞩目的存在。坐在上面的人享受着短暂脱离地心引力的刺激，站在下面的人则欣赏着尖叫声与钢轨的轰鸣。
此情此景，你脑海中是否出现过这些问题：过山车是怎么牢牢挂在轨道上面的？；坐在哪个位置可以享受到最极致的体验？；到底是谁发明出了如此逆天的游乐设施？
本篇文章，让我们一起聊聊过山车。
过山车起源于哪里？
根据资料，过山车的原型可以追溯到18世纪的俄罗斯。那时，圣彼得堡人会坐着雪橇从用冰做成的斜坡滑下，有点类似于我国北方冬天玩的冰滑梯。
俄国冰滑梯（图片来源：Atlas Obscura）
19世纪初，一个法国人将这项娱乐活动带回自己的国家。由于法国气候更暖，他把冰滑梯改为木结构，还在滑道中央凿出一条凹槽，让滑车的轮子卡在里面，沿着固定轨迹快速滑下。
1817年，空中漫游Promenades Aériennes在巴黎建成（图片来源：Ironbridge Gorge Museum Trust）
与此同时，过山车也开始在大洋彼岸的美国萌芽。19世纪20年代，莫克昌克铁路通车，这条铁路沿山坡而建，坡度较大，主要用于运送当地煤矿的物资。
到了70年代，采矿场转移到其他山头，莫克昌克铁路跟着失去作用。于是，当地人提议为何不将它改造成观光项目。
改造后的莫克昌克铁路会以16千米的时速起步，随后一边加速一边带领乘客观赏波科诺山全景、一座露天采石场和一个燃烧着的矿坑。它的最高时速可以达到100km/h，鼎盛时期，每年会吸引来3.5万名寻求刺激的游客。
莫克昌克铁路Mauch Chunk Railway（图片来源：Wikipedia）
至于世界上第一座现代过山车，是1884年在纽约康尼岛建成的“折返铁路”（Swithback Railway）。与上述原型不同，现代过山车的建造目的单纯是为了享乐，而且它们的轨道起、始点闭合，不用游客自己走到高处再滑下去。
过山车是怎么牢牢挂在轨道上的？
在现代过山车起步初期，脱轨事件时常发生。
比如1910年，康尼岛上的另一座过山车“颠簸骑士”（Rough Rider）就发生了严重的脱轨事故。当时，司机为了追求刺激在下坡时全力加速，导致两节车厢在拐弯处飞离轨道。最终，16名乘客被甩到街上，4人当场毙命——是的，当时的过山车由司机在车头驾驶。
“颠簸骑士”的入口和轨道（图片来源：网络）
脱轨事件频发的原因，是早期过山车的车轮仅由承重轮和侧向导轮组成。承重轮在轨道顶面滑动，承担过山车的重量，侧向导轮则在轨道侧面滑动，限制车厢左右甩摆。
1912年，设计师约翰·A·米勒在承重轮和侧向导轮的基础上增加了倒挂安全轮，用于勾住轨道下缘。这样一来，三个轮子就像“C”字一样将轨道包裹住，脱轨事件总算得到解决。
（图片来源：Nylatech）
承重轮+侧向导轮+倒挂安全轮的组合不仅减少了脱轨事故，还进一步激发了过山车的潜能。设计师从那以后可以让过山车以更快的速度经过弯道，甚至完成竖直圆环，刺激翻倍。
我们为什么会觉得过山车刺激？
过山车上，刺激感主要源于座椅对身体支持力的持续变化，而让支持力一直改变的则是过山车产生的加速度。
当我们坐在静止的过山车上时，加速度为0，所以不会觉得刺激。随后，过山车向前加速前进，为了让我们获得与过山车同样的加速度，座椅会对我们施加向前的力，推背感就此产生。
目前世界最快的过山车是阿布扎比的“罗萨方程式”，最高时速可达240千米（图片来源：Wikipedia by Jazon88）
当过山车加速向上冲时，如果向上的加速度大于一倍重力加速度，座椅对我们的支持力便超过体重的两倍，人会被按在座位上，体验到超重感。当过山车加速向下俯冲时，如果向下的加速度等于一倍重力加速度，座椅则失去对我们的支撑，让我们感到失重。
从这个角度看，过山车就像一个“大型加速度体验机”，设计师通过各种各样的轨道和行驶速度引发出不同的加速度，让游客接连体验失重、超重，以及被甩出去等各种感觉。
有没有“过于刺激”的案例？
1927年，在加拿大水晶海滩启用的“旋风”（the Cyclone）过山车，因为过于刺激，专门配备了一座护士站，用来救治发生晕厥的游客。这座过山车包含多个螺旋形和“8”字形轨道，且全程仅有一处减速点，可谓“肾上腺素制造机”。
由于入不敷出，水晶海滩的“旋风”于1946年被拆除（图片来源：Wikipedia）
与“旋风”出自同一位设计师之手的“飞机”（the Aeroplane）过山车也让不少乘客大流鼻血。这座位于美国拉伊海滩的过山车由于第一个下坡过于陡峭，导致不少乘客重重地拍在车厢内壁，别说还真有一种坠机时的绝望感。
过山车历史上，甚至还出现过“安乐死过山车”（Euthanasia Coaster）的概念。2010年，在伦敦皇家艺术学院攻读博士学位的胡里霍纳斯·乌尔博纳斯提出了这个大胆的想法，他希望为人们提供一种在优雅和欢愉中结束生命的方式。
“安乐死”过山车与它的设计者（左）（图片来源：Flickr by Justin Pickard）
这座过山车会先将乘客带到500米高的顶端，由于攀升过程需要一段时间，乘客可以在此期间反悔。如果仍要继续，过山车便会从最高点快速下降，并以360千米的时速进入7个连续环状轨道。
强大的离心力会将血液从头部、胸部推向四肢，导致大脑等主要器官持续缺氧。这7个圆环的半径依次减小，离心力逐渐变大，以确保乘客死得透透的。
当然，“安乐死过山车”没能成为现实。
过山车上哪个位置最刺激？
过山车上的不同位置确实会有些许差别。
如果你想要最刺激的体验，那么建议坐在靠后的位置。因为后排位置在进入下坠区段时的速度大于前排位置，你可以体验到最长、最强的超重感和失重感。
如果你想要稍微温和一些的体验，那么最好坐在靠前的位置。那里的失重感和超重感相对温和，而且如果能看到前方轨道的走向，也会产生一些安全感。
德国杜伊斯堡的“老虎与乌龟步行过山车”被认为是世界最慢的过山车（图片来源：Wikipedia by Avda）
如果你想了解更多与过山车有关的知识，那么可以看看2025年第11期的《万物》杂志。在《惊魂过山车》一文中，作者将为你拆解让过山车变得惊险刺激的关键元素，还有一些设计师常用的轨道设计，比如回旋环、蛇形翻滚等。
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