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“铁路”这个词汇是外来语，铁路要按国人的理解，我们只有砂石路、石板路等，从没听说过铁路。从字面上分析得知，砂石路就是用沙石铺的路，那么铁路就应是用铁修的路，这样推论就会闹出了笑话，可这种铁修的路谁也没见过。可这蒸汽机车和车厢连在一起的火车，是从欧洲引进的，国人称奔驰在铁轨上的路为“铁路”，其实火车是奔驰在钢铁的铁轨上的，蒸汽机车或内燃机车、电力机车、动车和车厢，它的轮子是在铁轨上行驶，并不是在“铁路”面上行驶的，因为世上就没有用铁修的路，铁路是一个新的交通系统，并不是火车奔驰在铁路上，真正的铁路是一个系统，指的是一个新的交通系统。 中国人常称火车是钢铁长龙，机车、列车这个长长的钢铁长龙，是一个庞然大物，本身自重就有极大的重量。这么重的列车一般路面无法行驶，它必须走在钢铁的路面上，因为钢铁的路面，可比其他天然的材料构建的路面更抗压，能承受这么大的自重和载荷。但是，聪明的人类不那么设计，而是让车的轮子奔驰在铁轨上，这条铁轨就是钢铁的道轨，或是有人称作“铁路”。 大约在5000多年前，古埃及人就发现，由于车轮在沙土道路上行走，会压出两道车辙，并发现车轮在正好的车辙里行走，车辆就会更省力一些。若不在这个车辙内行驶，或是车辙内有异物，就会影响列车行驶。 古埃及人受车辙这种现象的启发，就在石板上凿出凹槽，一块接一块地铺在地面上，这就成了最早的石板路上的人力或畜力车轨道，不过这个人力或畜力车轨道，不是凸起的也不是钢铁制造的，而是在石板上凿出的凹槽后，一块接一块连接形成的。这种石板上挖凹槽的方法，这个凹槽内往往会掉进所运的煤炭或其他碎块或其他的垃圾，使车子通行受阻，必须经常清理这些垃圾，这就给车子使用带来不少的麻烦。 公元1500年，人们把坚硬的木头加工成木轨道，铺在矩形的横木上，这木轨改变了原先的石板凹槽的形态，把石板上的凹槽变成凸起的木质轨道。再把轮子挖成凹形使之正好骑在木轨道上，这样不宜使轮子滑离轨道。这比路面上铺石头凹槽的轨道更方便使用。那个古代时期车厢、车体材料大部分都是木制的，因此它的自重和载荷都不大，天然的木材轨道都能承受，这样的办法也减少了人工在石板上凿出凹槽的繁重体力劳动， 16世纪以后，英国也出现了把煤运进煤仓里的木轨道，因为木轨道容易磨损，他们就把木制的轨道包上了一层硬质的木材，这样轨道磨损后，只要更换硬木就可以了，不必更换木轨道，这一方法即节省了时间又节约了费用。当时，英国和德国的许多矿山和采石场，就铺有用木材做成的路轨。在轨道上行走的车是靠人力或畜力拉动的。那么他们为什么不把车轨包上薄铁皮呢？因为几百年前的那时人们还不能造薄铁皮。 随着英国工业革命，为了把大量的矿石从矿区运到最近的码头，1605年有了第一条用木条铺成的轨道。 1767年，英国的金属大跌价，有家铁工厂的老板看到堆积如山的生铁，既卖不出去赚不了钱，又占用了很多地方，就令人浇铸成长长的铁条，铺在工厂的道路上，准备在铁价上涨的时候再卖出去。人们发现车辆走在铺着铁条的路上，既省力，又平稳。这样，铁轨就先于火车诞生了。 以后又有人把铁条换成了铸铁的轨道，可是，生铁是一种很脆的金属，机车的重量容易把这种生铁浇铸的铁轨轧断，这就使有些矿井拒绝购买这种运煤的机车和轨道。 1821年摩尔佩思钢铁厂的工程师，改进了轧制熟铁轨的方法，制出了每根长4．575米长的铁轨，这种铁轨铺在路上接头少，在重压下也不会断裂。1821年英格兰北部从斯托克顿到林顿的铁路线上就铺上了这种铁轨。 铁条上行车毕竟不是很方便的，于是，铁条得到了改进，做成凹槽形的铁轨。这种轨道可以防止车轮滑出轨道，但容易在凹槽中积上石子、煤屑等垃圾，铁轨很容易损坏。于是，人们又把铁轨做成了上下一样宽，中间略窄的断面似工字型形状铁轨，这样在没有凹槽铁轨上不易再积起垃圾，铁轨也不容易损坏。可是这种轨道上行驶的列车不是很稳，铁轨受到冲击的反作用力，容易导致车辆出轨翻车。 当火车发明以后，就奔驰在这条早已发明的铁轨上，成为托起吞云吐雾的钢铁长龙的轨道。在这以后，铁轨又不断地完善。1830年，美国工程师设计出了“工字型”钢轨，这种钢轨保险系数增强了，基本上消除了脱轨翻车的现象且经久耐磨。此后，全世界都用上了这种钢轨，并一直沿用到今天，不过用来制作钢轨的材料不是一般的钢铁，而是掺有其他金属的更坚硬的合金钢材。 钢轨是铁路轨道的主要组成部件，但这并不是轨道的全部。轨道全部也是一个小系统。钢轨的下部还有枕木、还有道床、还有路基等，它的功用在于钢轨必须为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面，以减少滚动的摩擦阻力，引导机车车辆的车轮前进；同时也需要承受车轮的巨大压力，并传递到轨枕上，分散到道床上，再分散到路基上。在电气化铁道或自动闭塞区段，钢轨还可兼做轨道电路之用。 钢轨虽然坚硬，但在钢轨长期地使用过程中，也会发生折断、裂纹及其它影响和限制钢轨使用性能的伤损，必要时要对损伤的钢轨进行更换。 钢轨也因它们的性能，分成很多种，可分为起重机轨、重轨与轻轨三种，材质一般为锰钢制造。 我国现用的钢轨，主要是国内一些钢厂生产，如鞍钢、武钢等。此外，由于用量较大，尚需进口一些，进口生产国有日本、德国、法国、英国、俄罗斯、澳大利亚等。 枕木使用弹性较好的木材制作，钢轨铺在枕木之上并固定，枕木铺在小石子的轨床上，这种结构把火车的重力，分散在路基上。这就是火车为什么必须奔驰在铁路上的原因，没有铁路的钢轨，火车就没有了它奔驰的“铁路”，火车就寸步难行，所以，火车最怕脱轨。 1865年，钢轨代替了铁轨，建成的轨道具有了现代轨道结构的基本结构形式。 枕木是承载钢轨的物体，它弹性好，重量轻，制作简单，绝缘性能好。扣件与木枕连接简单，铺设和养护维修、运输方便，木枕与碎石、道碴之间有较大的摩擦系数。但其缺点是使用年限较短，消耗木材量大。为有效延长使用寿命，枕木一般必须经过注油防腐后使用。19世纪40年代，在铁轨下铺设了与之垂直的木轨枕，用来连接两根铁轨。 枕木有木材制作的，也有钢筋混凝土制作的枕木。列车高速行驶时会对周围产生强大的气流冲击，车底的基道砟也是如此。 一般的铁路基石会到处飞溅撞击车辆。所以高速铁路一般用混凝土单元代替道砟，可是法国高速铁路仍然用的是基石，而且即使跑时速574.8公里的高速列车行驶过去，基石都安然无恙。 为减少地面应力，在地面上轨枕下，铺设一层碎石组成的道床，道床是轨道的重要组成部分，是轨道框架的基础。道床通常指的是铁路轨枕下面，路基面上铺设的石碴（道碴）垫层。主要作用是支撑轨枕，把轨枕上部的巨大压力均匀地传递给路基面，并固定轨枕的位置，阻止轨枕纵向或横向移动，大大减少路基变形的同时还缓和了机车车辆轮对对钢轨的冲击，便于排水。 碎石道床还提高了轨道的弹性和排水性能，使轨道便于维修，用散体材料碎石组成道床的传统轨道形式，也叫普通轨道，即我们最常说的有砟轨道。 道床铺设于路基、桥梁或隧道等下部结构之上， 道床钢轨、轨枕或支承块之下的碎石、卵石层或混凝土层，作为钢轨或轨道框架的基础。道碴是直径20~70mm的小块状花岗岩，块与块之间存在着空隙和摩擦力，使得轨道具有一定的弹性，这种弹性不仅能吸收机车车辆的冲击和振动，使列车运行比较平稳，而且大大改善了机车车辆和钢轨、轨枕等部件的工作条件，延长了使用寿命。道碴的弹性一旦丧失，则钢筋混凝土轨枕上所受的荷载比正常状态时要增加50~80%。 道床分为普通有碴道床、沥青道床和混凝土整体道床。 有碴道床通常由具有一定粒径、级配和强度的硬质碎石堆集而成，在次要线路上，也可以使用级配卵石或粗砂。沥青道床是为了改善普通石碴道床的散体特性而加入乳化沥青或沥青砂浆的结构形式。整体道床常为现浇钢筋混凝土结构，常用于不易变形的隧道内或桥梁上。 道床的功能是承爱来自轨枕的压力，并均匀地传递到路基面上； 提供轨道的横向阻力，这种阻力可以保持轨道的稳定；另一方面提供轨道弹性，减缓和吸收轮轨的冲击和振动； 道床中填满了小石子，提供良好的排水性能，以提高路基的承载能力及减少基床病害；这种道床便于校正线路的平纵断面，利于轨道养护维修作业。 随着生产的发展和技术的进步，新型的轨下基础崭露头角。其中之一就是道床整体化。用某些胶合材料（如沥青砂浆、快硬水泥砂浆、某些粘性的聚合物等）和碎石道碴浇灌在一起，形成整体化道床，可以提高承载能力，使道床的下沉量比普通道床减小约90%，而且可使线路的纵向、横向阻力增加约0.7～4倍，排水性能也大大得到改善，具有防脏、防冻、不长草的特点，颇受国内外铁路工程界的青睐。 另外，近年来轨枕板与整体道床也得到广泛应用。轨枕板与普通轨枕一样长，宽度却大一倍。密铺时，相邻板块之间的缝隙只有约18毫米，几乎把道床顶面全部覆盖住。使用轨枕板可以防脏，是一种“少维修”的线路结构。整体道床则完全取消了道碴，它直接在路基底上浇筑混凝土，可以保证线路稳定平顺，维修工作量更小，许多地下铁道都使用这种线路结构。 在长长的铁路线上，铁轨通过长轨平板车一段段输送到前方的长轨推送车上。在操作人员的控制下，铁轨缓缓架设至指定位置，通过滑轮向前移动，再由工人将前端把握方向并固定。通过三台设备前后拖送，和几十名工人相互配合，一段长500米、重15吨的铁轨放置到位，工人随即对铁轨进行固定。 据了解，这种500米铁轨是通过5根100米铁轨焊接制成的，用长轨进行铺设主要是为了保证行车稳定性。 目前的普通铁轨每段只有25米长，每两节钢轨之间有约1厘米的缝隙。铺设完成后，每段铁轨的焊接口之间会留有空隙。人们听到的‘咣当’声，是列车行驶到焊接处的撞击声。无缝焊接技术，可以让两段钢轨间几乎看不到焊接点，过渡自然，在高铁上，这种声音将成为历史。据了解，高铁铁轨除在车站预留伸缩口外，其余部分都将实现无缝焊接。 |
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