為什么普通鐵路路基用碎石,高鐵用混凝土
常坐火車出行的朋友一定注意到一個(gè)事情,就是普通鐵路下面都是有碎石頭鋪的,而高鐵則基本全是混凝土。
鋪在鐵軌下面的碎石頭叫做“道砟”,有碎石頭的鐵路叫有砟軌道,高鐵普遍采用的混凈土路基是一種無砟軌道。為什么會(huì)這樣呢?
搜索各類回答,大多數(shù)是說有砟軌道施工維修方便快速,成本低。碎石鋪就的路基有一定彈性和吸收噪音的作用,但同時(shí)也容易位移變形。而無砟軌道優(yōu)缺點(diǎn)正好相反。高鐵速度快,對(duì)軌道位移和相對(duì)空間尺寸要求很高,無砟軌道是首選。另外無砟軌道因?yàn)闆]有碎石頭,也就不會(huì)產(chǎn)生列車通過造成的碎石飛濺。但還有一個(gè)重要的原因沒有提到,那就是無縫鐵軌的熱脹冷縮問題。
在低速鐵路中,軌道連接地方都有縫隙,避免熱脹漲時(shí)候軌道擠壓變形拱起。
早期普通鐵軌一根50米長,列車開在上面哐當(dāng)作響。鐵軌是固定在枕木上的,枕木敷設(shè)在碎石上,碎石有一定流動(dòng)性,熱脹冷縮時(shí)候鐵軌會(huì)拉動(dòng)枕木移動(dòng),配合的很完美。
隨著鐵路提速,有縫連接已經(jīng)不能滿足需要了。列車運(yùn)行中,路過連接縫時(shí),車輪會(huì)對(duì)鋼軌產(chǎn)生沖擊,也就是那種哐當(dāng)聲的來源,列車運(yùn)行速度過高的時(shí)候,這種沖擊太大列車會(huì)有脫軌的危險(xiǎn)。當(dāng)火車的時(shí)速超過140公里之后,就必須要使用無縫線路。
這種無縫鐵軌出廠時(shí)候單根長度就可以達(dá)到500米,敷設(shè)好后連接處采用鋼軌無縫焊機(jī)進(jìn)行焊接。這樣在整個(gè)鐵路線上就沒有連接縫了。連接縫可以焊接,但熱脹冷縮仍是一個(gè)無法避免的問題。無縫軌道中采用了高強(qiáng)度的彈性扣件將鐵軌牢牢的鎖定在路基上,用以對(duì)抗熱脹冷縮,鐵軌不會(huì)因溫度變化伸長或者縮短(把變形控制在可承受范圍)。這種設(shè)計(jì)就對(duì)路基提出更高要求,有一定流動(dòng)性碎石就不能滿足要求了,所以采用了混凝土澆筑的無砟軌道。
當(dāng)然在氣候條件允許,材料優(yōu)質(zhì)的地方還是有部分采用碎石鋪就的高鐵的,其碎石除了對(duì)材料要求較高外,還要進(jìn)行加膠固定,看起來仍是碎石,但實(shí)際上大部分是粘接在一起的。可以把這種路基看作是一種大顆粒的混凝土制成的無砟軌道。
編輯:余婷
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