明明鐵軌下鋪石子能減震，為何普鐵有，速度更快的高鐵反而沒有？

（全城探秘所有原創(chuàng)首發(fā)文章，抄襲洗稿必究?。?/strong>同樣在鐵軌上跑，為啥普鐵需要石子“墊底”，速度更快的高鐵反而不需要？這些石子到底是干什么用的？

1.鋪在鐵軌下的石子，有個專業(yè)名字叫“道砟”。

別小看這些不起眼的碎石，它們可不是隨便從路邊撿來的。道砟一般選用花崗巖、玄武巖等堅(jiān)硬巖石，經(jīng)過破碎、清洗、篩分等多道工序加工而成，對粒徑、硬度、耐磨性都有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。

以碎石的直徑為例：

普通鐵路或者不太繁忙的鐵路，通常來說都是一級道砟，所使用的碎石直徑在20-70毫米之間，至于那些重要的干線鐵路或者特別繁忙的線路則屬于特級道砟，對碎石的直徑要求更高，需要在22.4-63毫米之間。

那么，這些精心挑選的石子，到底有什么用？

第一，分散壓力。

一列火車的自重通常都達(dá)到數(shù)千噸，其載重量更是達(dá)到5000噸，尤其是一些重載列車，編組超過300節(jié)，重量則高達(dá)3萬噸以上，如此重量，對鐵軌和路基的影響都非常大，如果不能做到有效分散壓力，就會導(dǎo)致鐵軌變形、地面凹陷；

這個時候道砟的作用就體現(xiàn)出來了，火車重量通過鋼軌傳遞到軌枕，而道砟鋪在軌枕下方，能把巨大的壓力均勻分散到路基上，防止軌道下沉變形。

第二，緩沖減震。

道砟使用的碎石經(jīng)過破碎篩選等程序，留下幾乎都是棱角分明的石子，這種碎石彼此摩擦力更大，相比那些圓滑的石子能提到18%-22%的橫向阻力，并且碎石之間還存在空隙，留下一定的“活動空間”；

當(dāng)列車經(jīng)過時，它們相互擠壓、摩擦，產(chǎn)生微小的形變，這種形變就像彈簧一樣，能吸收和緩沖車輪與鋼軌之間的沖擊和振動，讓列車運(yùn)行更平穩(wěn)。

第三，排水防澇。

石子之間的空隙，還可以讓雨水迅速滲入地下，避免積水浸泡軌枕和路基，防止軌枕腐爛、路基翻漿。

第四，固定軌道。

道砟的摩擦力能把軌枕牢牢固定在原位，阻止鋼軌因熱脹冷縮或列車震動而產(chǎn)生縱向或橫向移動。

整體而言，道砟就像是鐵軌的“緩沖墊”和“穩(wěn)定器”，用最樸素的方式保障著列車的安全運(yùn)行。

2.高鐵為什么不用石子？

既然道砟有這么多好處，為什么高鐵反而不用了？

其實(shí)，高鐵剛起步時，也曾嘗試過有砟軌道。但隨著速度一次次刷新，使用道砟也出現(xiàn)了幾個非常大的問題；

全城探秘大概總結(jié)了一下：

一，道砟會“粉化”。

普通火車的時速通常在120公里以下，而高鐵的運(yùn)營時速可達(dá)350公里。在如此高的速度下，列車車輪對道砟的沖擊力急劇增大。道砟顆粒之間相互擠壓、摩擦，很快就會被磨成粉末。道砟一旦粉化，彈性就會喪失，排水性能下降，道床逐漸板結(jié)，軌道就會失去平順性。

日本和德國等高鐵先行者早年的試驗(yàn)表明，當(dāng)列車時速超過250公里時，有砟軌道的道砟粉化速度會急劇加快，線路維修周期大幅縮短。

二，石子會“飛”。

高鐵的速度超過每小時250公里，甚至達(dá)到350公里每小時，高速運(yùn)營的列車就會掀起強(qiáng)大氣流，尤其是兩列高鐵在狹窄的隧道里或高架橋上相向交會，氣流疊加效應(yīng)也會更加強(qiáng)烈；

這種強(qiáng)大氣流就會產(chǎn)生一個非常致命的問題，那就是把碎石吹起來，不僅會損傷車底傳感器、制動管線，也會威脅到車廂以及鐵路沿線人員的安全；

在高速鐵路面前，這些小石子不再是“幫手”，而是名副其實(shí)的“空中殺手”。

三，維修太頻繁。

有砟軌道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是彈性大、穩(wěn)定性差，容易出現(xiàn)凹陷，與此同時，列車跑得越快，對軌道平順性的要求就越高，尤其是時速超過250公里的高鐵，哪怕是一個3毫米的塌陷，都有可能造成脫軌甚至更嚴(yán)重后果；

因此，高鐵的鐵軌，要求每公里的水平度差不能超過2毫米，高低起伏則是不能超過1.5毫米。

這意味著，如果高鐵鐵軌下也鋪石子，不僅存在巨大的安全隱患，也會嚴(yán)重影響高鐵的運(yùn)營效率；

原因很明顯！

對道砟的維護(hù)是一項(xiàng)非常繁復(fù)的工作，需要清篩、補(bǔ)充、搗固等，就比如京哈鐵路此前的一次道砟維護(hù)，單單是126公里的清篩以及5萬根換枕的升級維修，就調(diào)集了超6000名職工和170余臺設(shè)備，從5月7日開始持續(xù)到6月低；

不難想象，如果線路更長或人員減少，維修周期還會更長；

偏偏呢，我國的高鐵網(wǎng)絡(luò)，承擔(dān)著全國相當(dāng)一部分的中遠(yuǎn)程客流，高鐵運(yùn)行線非常密集，如果還使用道砟，為了對其進(jìn)行維護(hù)，沿線高鐵就需要調(diào)整運(yùn)行線或限速運(yùn)行，并對全國高鐵的運(yùn)營都產(chǎn)生影響，這顯然是無法接受的。

3.不用石子，高鐵靠什么跑得又快又穩(wěn)？

既然石子靠不住，就必須找到一種更穩(wěn)固的軌道結(jié)構(gòu)。于是，無砟軌道應(yīng)運(yùn)而生。

無砟軌道，顧名思義，就是不再使用散粒碎石道床，轉(zhuǎn)而采用混凝土、瀝青混合料等整體基礎(chǔ)來取代。鋼軌直接鋪設(shè)在厚度達(dá)到2.5米、由鋼筋混凝土澆筑的軌道板上，通過高強(qiáng)度的彈條扣件牢牢固定。

相比傳統(tǒng)有砟軌道，無砟軌道擁有幾個非常明顯的優(yōu)勢：

一方面，能保證高鐵高速平穩(wěn)運(yùn)行；

無砟軌道由混凝土整體澆筑而成，軌道的幾何尺寸能夠長期保持穩(wěn)定，相比有砟軌道，其抗沉降能力提升了超過60%，降低了30%-40%的列車振動頻率，平順性的提升還使列車最高時速提升8%-12%，保證高鐵能以超過250公里的時速平穩(wěn)安全運(yùn)行。

另一方面，雖然相比有砟軌道，無砟軌道建設(shè)成本更高，每公里綜合造價達(dá)到1.2-1.5億元，但無砟軌道使用壽命超過50年，遠(yuǎn)超有砟軌道，并且還不需要進(jìn)行頻繁維護(hù)維修，綜合算下來，其全生命周期成本比有砟軌道低了多達(dá)42%；

更別說，無砟軌道還減少了輪軌的磨損維護(hù)成本，避免頻繁維修又提升了高鐵的運(yùn)營效率等；

整體而言，對高鐵而言，使用無砟軌道明顯更劃算。

最后還有一個很有意思的問題：

無砟軌道是怎么來的呢？

在今天，無砟軌道已經(jīng)成為包括我國在內(nèi)大部分高鐵線路的主流，但很多人可能想不到，所謂的無砟軌道其實(shí)并非高鐵“專有”，并且早在1840年就已經(jīng)誕生，彼時英國修建的大西鐵路上就出現(xiàn)過早期無砟軌道的嘗試；

至于現(xiàn)代高鐵使用無砟軌道，最初是在德國和日本，前者的博格板技術(shù)以及后者的板式軌道技術(shù)，都曾被我國引入后借鑒。

而真正將無砟軌道發(fā)揚(yáng)光大、成為高鐵主流的，無疑是中國！

中國引進(jìn)德國和日本的無砟軌道后，并沒有簡單地重復(fù)“拿來主義”，而是在此基礎(chǔ)上，結(jié)合我國具體情況，迅速地“推陳出新”；

2008年，結(jié)合成都至都江堰鐵路工程建設(shè)，我國開始研發(fā)CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)；

2011年，我國正式立項(xiàng)開展“高速鐵路CRTSⅢ型板式無砟軌道系統(tǒng)深化試驗(yàn)研究”，并且在2014年通過結(jié)題驗(yàn)收和技術(shù)評審；

CRTSⅢ型板式無砟軌道主要由鋼軌、彈性不分開式扣件、預(yù)制有擋肩軌道板、自密實(shí)混凝土填充層、隔離層土工布、彈性緩沖墊板和鋼筋混凝土底座等部分組成。其中P5600型標(biāo)準(zhǔn)軌道板長5.6米、寬2.5米，自密實(shí)混凝土填充層厚度為10厘米，在我國開展的綜合試驗(yàn)中，CRTSⅢ型無砟軌道甚至經(jīng)受住了397km/h的最高速度考驗(yàn)。

過去數(shù)十年，我國高鐵迅速發(fā)展，2025年底全國高鐵運(yùn)營里程已經(jīng)突破5萬公里，占全世界的70%以上，成為全球最發(fā)達(dá)完善的高鐵網(wǎng)絡(luò)；

而我國自主研發(fā)的無砟軌道技術(shù)，不僅是我國高鐵建設(shè)取得如此巨大成績的關(guān)鍵，還隨著我國高鐵走出國門，成為“高鐵名片”重要組成部分；

相比德國與日本，已經(jīng)是名副其實(shí)的“青出于藍(lán)勝于藍(lán)”。

在全城探秘看來，從有砟到無砟，看似只是“有沒有石子”的區(qū)別，背后卻代表著技術(shù)的巨大跨越，下次坐高鐵時，你不妨試一下，那枚穩(wěn)穩(wěn)豎立的硬幣，就是中國高鐵無砟軌道最好的證明與體現(xiàn)。