為何火車軌道上有石頭,高鐵的軌道上卻沒有呢?看完長見識

每當路過火車軌道的時候,大家都能看到滿滿一地的 碎石子,這些石子是干什麼的,為何高鐵的鐵軌沒有?

生活中的細節往往能衍生出問題

火車軌道的碎石子

有的人猜想,碎石子的出現是因為火車重量太大,導致軌道周圍的石頭被碾碎了。

可問題是,這些碎石子密密麻麻,擺放得相當整齊,怎麼看也不像是自然形成的。

其實,火車軌道的碎石其實就是人工鋪在路面上,其原因有三點。

其一,碎石子是為了增加火車行駛的 安全性,為地面加固加穩。

通常來講,一列8節的客運列車的重量在420噸到510噸之間,客運列車一般是16節,重量可能會達到1000噸左右,而貨運列車裝滿貨物的重量只會更高。

普通列車的內部結構

如此重的列車在軌道上行駛,勢必會給路面帶來 巨大的負擔,大家平時看到的瀝青路也坑坑洼洼,這就是行駛的汽車給路面帶來的損害,而列車行駛在軌道上帶來的后果只會更嚴重

如果是地質堅硬的路面還好,一旦遇到松軟的泥土層,軌道很容易塌陷進去,影響列車正常行駛。

在路面上鋪滿石子,就能很好地解決這一問題。

這些石子別看都是碎石,但是 內部的結構都相當堅硬,能夠為軌道分攤壓力,讓列車在行駛的時候更加安全。

列車軌道受力分析

所以,并不是所有碎石都能夠鋪上軌道,只有玄武巖、花崗巖這類密度較高的巖石,才有這個資格,這些石頭被打碎之后還要進行加工處理,使它們能夠在路面上發揮更好的效果。

值得一提的是,這種碎石也被運用在高速公路的建設上,由此看來,碎石的硬度是受到工程師的認可的。

減噪減震

列車在行駛的過程當中, 噪音對于乘客來說也是一大問題。

由于火車輪軌的相互作用,在軌道附近產生了復雜的運動形式,并通過火車的外殼傳入到車廂當中。

路面的石子可以減少列車與軌道之間的 相互作用力,讓列車產生的震動更小,行駛起來相對要穩定許多,大大減少了噪音污染。

這也是為什麼,同樣是平坦的路面,火車運行要比汽車平穩得多。

平安出行把家還

減少噪音的操作一方面是為了增加乘客的乘坐體驗,另一方面也能減少對周圍環境的影響。

因為列車行駛過程當中要經過大量的 野外地帶,噪音很容易對當地的野生動物造成影響。

排水定型

由于每個碎石之間的形狀不一,堆積到一起的碎石空隙很大,降落到軌道當中的雨水和很容易通過這些縫隙排出。

如果沒有這些碎石,雨水會在軌道內部堆積起來,鐵制的軌道很容易受到雨水侵蝕,出現生銹等情況,從而導致軌道壽命的減少。

此外,碎石還起到 定型的作用,所謂的定型主要是軌道的形狀。

在自然環境當中,軌道經歷寒冬和酷暑,在熱脹冷縮作用下,鐵軌用不了幾年就已經不成原樣。

熱脹冷縮原理

軌道當中的石子將軌道擠滿,使得軌道很難向內收縮,而外部的石子起阻攔作用,軌道又幾乎無法外擴張,以此來保證軌道幾年甚至是十幾年都不會改變原有的形狀。

最后就是,鋪在路面上的碎石子能夠抑制雜草的生長,減少人工清理的成本,讓列車在軌道上行駛得更加通暢。

總之,碎石子的好處多種多樣,後來人們也將這些小碎石鋪成的道路稱之為道砟,屬于鐵路建設的基礎工程。

人工填鋪道砟

在修建 道砟的過程當中,要用重物將路面的碎石子壓實,使得碎石子的耐風化能力有效提升。

既然碎石子對鐵軌的幫助如此巨大,為何在高鐵修建的過程當中,不采用道砟的方式?

多提問,多探究:道砟為何不適用于高鐵

高鐵不用碎石子的理由

首先碎石子鋪在高鐵路面上相當不安全,因為高鐵的速度很快,一般在200到380千米每時。

普通火車的速度也才140千米每時,在高鐵高速行駛的 氣流下,小碎石可能飛出原本的軌道,對周圍的人或物造成危害。

這并不是危言聳聽,我國路面交通就經常出現碎石傷車的情況。

比如在高架橋上高速公路行駛的汽車,有時就會蹦跶兩顆石子到橋下,導致橋下的車窗玻璃損壞。

高速路上的汽車行駛的車速一般只有 80到120km每時,這種速度蹦出的石子都足以傷及車窗玻璃,如果是換做高鐵,后果難以想象。

物體被拋出窗外會產生加速度

隨著我國技術的進步,如今的高鐵時速能夠達到600公里,考慮到列車安全問題,傳統的道砟肯定是不能使用了。

其次,我國的鐵軌建設技術上已經相當成熟,在高鐵的鐵軌當中采用的是特殊混凝土單元來替代原本道砟的作用。

無砟軌道結構

這種新式的混凝土與軌道融為一體,在保證軌道性能的同時,也有著較高的 安全性

最后,道砟也不利于高鐵的高速行駛,高鐵為了加快速度在軌道上采用的是無渣軌道,這種軌道最大的特點就是光滑,在行駛的過程當中軌道沒有任何阻礙。

而道砟上的碎石會嚴重影響 高鐵的速度,甚至對某些特定的高鐵造成損壞。

高鐵軌道結構

因為這些高鐵被設計出來,就是為了投放在新型高鐵軌道上,設計結構更偏向于這一方面,所以很難適應道砟結構。

通俗來講,就像是跑車不能適應陡峭的鄉間小路一般。

話雖如此,但并不是說高鐵的軌道完全不能采用道砟的方式。

法國的高鐵軌道是世界上為數不多的,采用道砟的國家。

這種道砟并不是普通的道砟,當中的碎石全部都是利用了一種強力的黏合劑加固,保證列車行駛的安全。

特殊的法國高速鐵路

理論上,黏合之后的道砟碎石能夠承受的列車時速高達570千米左右,在這個數值以下,碎石不會飛出,沒有安全隱患。

這也僅僅是 理論值,因為法國的商業高鐵速度也不過在250到300千米之間,遠遠達不到理論數值。

我國的客運高速鐵路早在2011年的時候,就已經達到了380千米每時,這就是著名的京滬高速鐵路,在設計上,京滬高速鐵路最低時速都可以達到350千米,是「中國速度」的驕傲。

京滬高速鐵路路線圖

另外,法國的道砟也伴隨著 巨大的成本,這些成本最終都會反映到民眾身上。

畢竟鐵軌的建造成本越高,發售的車票票價也就越高。

法國高鐵票價在1.65到2.13元每公里之間,1318千米所需要的費用折合人民幣高達2000元,這是我國的京滬高速鐵路的距離,而我國京滬高速鐵路二等座的費用常年在500到600人民幣之間浮動。

京滬高速鐵路:中國人的驕傲

可見技術進步的最終受益人,還是普通老百姓,在技術的背后,正是有著無數的科學家夜以繼日地研究、實驗才有了今天的成果。

用戶評論