同为铁轨,为何火车轨道下面要铺碎石子,高铁轨道却没有?

火车作为一种交通工具,它的运输距离远,运输速度快,是现代重要的交通工具之一。

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过去速度较慢、配置相对低的绿皮火车已经成为时代回忆,被动车和高铁替代。

火车常常让人联想到返乡、归家、长途跋涉,火车轨道经常作为人们拍照的选择,因为看上去很有意境。

不知道你是否注意到火车轨道下铺满了碎石子,有人不禁要问它到底叫什么?它叫做道砟。

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它可以区分轨道的类型,使用道砟的轨道是火车用的,叫做有砟轨道,没有使用道砟的轨道是高铁用的,称为无砟轨道。

道砟是什么呢?铺设道砟有什么用途呢?有砟轨道优势明显,那么高铁为什么不用呢?无砟轨道又有哪些优点?我们一起来了解了解。

高铁和火车都需要铁轨才能行驶,但火车轨道下面要铺碎石子,而高铁轨道却没有,原因何在?

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道砟

道砟,原名“道碴”,它原来的名字更加直白,这些铺设在铁轨枕木上的碎石,确实是“碴”。

道砟其实就是碎石,这些碎石主要是些花岗岩、玄武岩、石灰石之类的岩石,有的还会使用炉渣作为道砟。

道砟并不是简单的碎石,为了满足要求发挥它应有的作用,需要到达一定的碎石强度,对碎石的颗粒形状和级配也有要求,因为道砟颗粒的耐久性会影响道砟的性能。

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有人认为道砟可以用其他东西替代,比如鹅卵石、建渣,其实都不行。

鹅卵石的硬度不够,而且性质不稳定,加上它的表面光滑,摩擦力小,不能相互支撑,所以很有可能在火车运行过程中滑落,导致道砟散开,也就无法为轨道提供支撑了。

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建渣因为可以用作路基回填,经过添加适量的水泥、石灰可以制成更加坚硬的建渣,用于市政道路路基建设。

但建渣的主要成分是混凝土,里面还可能包裹着钢筋,没有花岗岩、玄武岩的硬度和耐磨度,所以无法替代道砟。

道砟这种碎石并不是天然形成,而是通过破碎机的破碎和整型制造出来的

破碎机有颚式破碎机和圆锥式破碎机,鄂式破碎机起到粗加工的作用,可处理直径≤1200mm的原料,破碎成10-350mm的碎石。鄂式破碎机在生产线中属于初级破碎。

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经过鄂式破碎机的初级破碎,一些硬度较高的石料并没有达到可以作为合格道砟的标准,它们需要进入圆锥式破碎机继续破碎。

圆锥式破碎机比起颚式破碎机,生产能力更强、效率更高,适用于产量要求更高的沙场。

道砟用途

道砟的好处之一是能够降低列车经过时产生的震动、噪音和热量。

这些看似不起眼的影响会降低铁轨的使用寿命,长此以往,轨道的轨距会发生轻微变化,容易产生出轨事故。

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震动和噪音也会影响乘客乘坐的舒适度,所以当我们乘坐火车时有一个较为安静舒适的环境,要感谢这些不起眼的小碎石。

道砟可以分散火车对地面的压强。铁轨的修建过程是,先在路基铺上一层道砟,经过压实,然后铺上枕木和路轨。

道砟承托着轨道枕木,把列车和路轨的重量分散开,起到缓冲、减小压强的作用,使路轨和枕木不易产生形变,使列车运行平稳。

道砟还可以排水,碎石之间的缝隙是良好的排水通道,使雨水快速渗透到地下,提高有砟轨道的整体排水能力

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避免了路基和枕木被雨水浸泡和水流侵蚀的可能,降低了它们的维护成本。

道砟的排水性使杂草不会生长在铁轨上,是铁轨附近看起来光秃秃的,非常干净整洁。

马路上尚且有排水渠和下水道使城市道路免遭暴雨洪水,减少城市内涝。

道砟也有着异曲同工之妙,它是铁路交通的“排水能手”,如果没有它的存在,轨道地基不会那么稳固,轨道上的枕木也会因为雨水的浸泡变得破败不堪。

道砟也起到了方便轨路养护的作用,道砟之间的颗粒空隙,提供了储存脏污物质的空间,随着雨水的冲刷渗入地下。

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如果铁轨和枕木因为自然或人为因素变得肮脏不堪,也会影响它们的使用寿命,产生很多的附加费用。

不过道砟也需要定期养护,在使用过程中道砟会磨损和污浊,枕木碎片、货物掉落的碎屑以及尘土会填满道砟的缝隙,影响道砟的排水性能。

因此需要定期清筛更换,道砟也会在这个过程逐渐被消耗,铁路养护人员需要对其进行捣鼓压实,把细小的碎石挑出,补充新的石子。

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高铁为何不用?

罗列了很多道砟的用途,它的优点我们有目共睹。有砟轨道有这么多优点,为什么高铁不采用呢?

原因之一,高铁速度过快,铺设道砟会带来飞溅。

火车的速度大致在80-120km/h,我国高铁时速一般在250-350km/h

高速运行的高铁会形成气流,把轨道上的碎石卷起来,抛向两边,这会带来很大的安全隐患。

高铁使用的是用混凝土、沥青等其他材料混合,用于取代碎石道砟的无砟轨道结构。

试想一下站在轨道两边等待高铁的乘客,他们距离轨道的距离不超过两米,一旦有碎石飞溅,砸到玻璃会带来磨损,砸到人那只有进医院了。

法国高铁在使用有砟轨道时,对道砟有过特殊处理,它们被胶粘连在一起,变得十分稳固

硬要说像什么的话,可能类似于塑胶跑道,经过粘连的道砟仍然具有颗粒感,但它们连结成一个整体,不会飞溅。

事实上它的建造原理和混凝土建造的无砟轨道有些相似了。

只不过凝胶替代了水泥,碎石替代了砂石

无砟轨道的发展伴随着铁路改革,经过了多次调整,出现过连续钢筋混凝土轨道、连续纵向支撑轨道、预应力钢筋混凝土轨道、内嵌式板式轨道、梯形轨道。

无砟轨道优点

那么作为高铁御用轨道的无砟轨道,有哪些优点呢?

首先,无砟轨道的稳定性好,比起松散有缝隙的碎石道砟,混凝土做成的轨道道行具有的几何形位保持更加持久,禁得起风吹雨淋。

它的养护成本和养护工作量也比有砟轨道更低更小。

养护人员不用经常去更换和维护,这在一定程度上减少了养护工作对列车运营的干扰,也降低了人力成本,提高了线路利用率。

用混凝土打造的轨道结构,符合空气动力学原理,形态更加优美,使列车在高速运行的同时,各项指标能在安全标准之内。

早在2004年,我国铁道部建设了第一条连接四川遂宁和重庆的无砟轨道试验段,全长13.16公里。

2009年12月26日,武广高速铁路通车,该线采用了德国睿铁公司引进的RHEDA 2000双块式无砟轨道技术

无砟轨道同样也具有平顺性及刚度均匀性好的特点,它的自重轻,可以减轻轨桥承载压力;结构高度低,开凿面小,可以减少对环境的破坏。

无砟轨道比相比有砟轨道,在隧道内有着更好的经济效益。

无砟轨道在设计上有着更好的粘合质量,利于整体施工,使用寿命长、安全性高、符合电绝缘要求,可以一边建设一边投入使用。

有砟到无砟,过去到未来

尽管有砟轨道过去为我国的火车运输做出了很大的贡献,但运输的需求和能力已经不能满足日益增长的市场经济了。

我们看到载人的火车少了,更多的是保留下来运输煤炭和货物的火车,它们行驶在有砟轨道上,车轮滚滚驶向远方。

更加舒适和高效的高铁早已成为了人们跨市跨省的出行方式,它们行驶在美观的无砟轨道。

从火车到高铁,从有砟到无砟,这是时代发展的必然

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