铁轨下面为什么都是小石子（火车铁轨下面的小石子）

火车划过轨道，松散的小石头在轨道下轻轻晃动，之后归于平静。

大家在乘坐绿皮火车的时候，基本都见过火车轨道下面摞着一层小石子。可是，我们座高铁的时候，这些小石子都消失不见了，这是为何？

这就要先了解一下这些小石子的来历。别看只是一些平平无奇的小石子，它们的来头可不小。

这些石头有个专有名词——道砟。它们不是在路边随便捡来的，每一个道砟都是经过专门挑选才送到火车铁轨下。

道砟的尺寸，耐久性，形状，级配等方面的标准，国家都做了专门的规定，而且材质必须是特级花岗岩。

想不到吧，看似普通的石头还藏着这么多的玄机。但是，它们的作用配得上，如此复杂的工序要求。

道砟，比想象中有用

火车行驶过程中，自身重量达到数百吨。对铁轨和枕木施加了巨大的压力，根据压强公式P=F/S（P为压强，F为压力，S为受力面积），受力面积越小，压力强度就越大。

火车铺设的道砟，可以看作是和铁轨、枕木连为一体的受力面。如果没有道砟作为支撑，分散受力面积，那么铁轨和枕木是无法承受那么大的压力，几天就需要重新更换。有了道砟就能减小铁轨和枕木受到的压力，并且延长铁轨和枕木的使用寿命。

道砟全部是不规则的小石子，每个石子之间具有缝隙，在铺设好之后，由于摩擦力较大，不容易滑动。行驶途中的火车，将压力施加到这些小石子之上。小石子之间相互摩擦，将压力分散开来，差不多每块石子之间的力都差不多。

由于力的作用是相互的，这些小石子在压力的作用下发生细微的形变，就像一个减震器一样，减少了火车的震动。这样，火车在行驶过程中更安全，不容易发生脱轨事件。在乘坐过程中，车体不会发生晃动，坐着更舒心。

摩擦后的火车轮

其次，火车行驶过程中，车轮摩擦轨道，会产生特别大的噪声以及一些热量。道砟能很好地吸收噪声以及热量，给人们提供一个安静的乘坐环境。

排水也是火车行驶中需要考虑的一个重要因素。道砟之间的空隙，使得雨水不会停留在轨道下面，它们会顺着道砟缝隙流到火车旁边的排水渠之中。铁轨和枕木就不会受到水的侵蚀，冬天也不会因为积水结冰，造成火车碾压异物，发生安全事故。

植物因为道砟有空隙，无法留住水分的特点，不能在道砟上扎根生长。这样减少了火车正常行驶需要清理的障碍，行驶安全再一次得到保证。

道砟

火车轨道的铺设基本要求路面的绝对平整，这样才能保证行驶安全。由于我国地形复杂的区域很多，并不能保证所有路段都是开阔平坦。即使在平整的路段，要让轨道平直铺设也不是一件容易的事。

道砟的出现很好地解决了这个问题。在一些山地，峡谷类地形中铺设道砟就能很容易找到一个水平面。并且铺设过程中发现问题要更改也很容易，只需要添加或者减少道砟的铺设就可以。这样一个方便还安全的道砟就成了铺设铁路的必要条件。

服务于普通火车运行的道砟好像并未广泛应用于高铁，这是为什么？

道砟不适用于高铁道路

高铁和普通的火车设计理念不同，高铁属于长轨列车，行驶车厢是精密连接的，并且动力是分散式的，不像传统火车动力由车头车尾提供。这就能保证高铁在行驶过程中相对稳定，不再需要道砟提供的稳定性。

高铁行驶在无道砟轨道上

高铁由于行驶速度非常快，一般每小时行驶里程都超过了200千米。在行驶中会形成极大的压强，压强会带动气流，卷起轨道附近的小石子。

这些石头会无规则的运动，一般都会砸到高铁上，具有极大的安全隐患。虽说高铁一般都分布在人烟稀少的地方，可万一有什么人经过，正好被飞驰而来的石头给砸到，那就危险了。

脱轨的火车

枕木固定在道砟上面是不平稳的，在列车低速行驶的时候没有什么问题。可速度一旦超过160千米每小时，道砟在高速行驶的列车压迫下，会发生短暂且快速的浮动。道砟变动连带着枕木和铁轨也会发生形变，在高速度的冲击下可能导致列车脱轨，造成巨大的人员伤亡。

无道砟轨道

从后期维修方面来说，道砟也不利于高铁的铺设使用。由于道砟的铺设并不是牢牢固定在地面的，在压力和震动下会导致道砟向外移动。一段时间后，轨道就会变得不平整，这时就需要检修，重新将它填充到合适的位置。不固定的枕木也容易造成损坏，需要及时修理。

老旧火车枕木

火车维修道砟、枕木一般是铁路工人白天直接乘坐火车，到达需要维修的地方，修好后在乘坐另一班火车回去就行了。高铁则不一样，高铁主要承担的是客运功能，并且行驶速度快，停靠非常的不方便。由于客流量大，白天一般不会进行维修工作。只能夜间进行维修，长期维修，一方面耽搁行驶进程，另一方面无形中增加了工作量。

道砟填充

高铁如何铺设轨道

高铁为了避免出现上述的问题，采用了无道砟轨道的铺设。无道砟轨道的材料采用了混凝土和沥青材料相结合，保证了轨道的稳定性和耐久性。以一个整体的基础取代了道砟分散式不固定的道路基础。能更好的适应高速行驶的列车，符合现代社会发展的需求。

无道砟轨道铺设

在轨道铺设前，要先将无道砟地基的排水和形变参数设计好。因为路基稳定后就不会再轻易修改，所以一切都要以高标准来设计。这也保证了后续使用过程中基本不需要进行维修。而且，高铁线路上铺设的轨道大都是500米以上长轨，并且轨距误差由道砟铁路的6毫米变为了1毫米，保证了行驶过程中的连贯性。

稳定、安全、连贯的无道砟轨道就变成了新时代的需求。我国第一段无道砟轨道的实验是在2004年，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。

无道砟轨道

到了2007年1月10号，试运营第一条无道砟高速铁路，其运行时速超过230千米每小时，实验过程中列车行驶平稳，舒适级别达到了优级。

但是，无道砟铁路并不是完美的，由于没有道砟分散压力，无道砟路基承受着很大的压力，寿命比有道砟的铁路有短一些。其次，高标准造就了它高昂的造价，前期投入的成本很多，维修起来要求的技术也很专业。

无道砟轨道对修建线路也有很高的要求，一些地形无法铺设，只能绕道而行。而且在行驶过程中产生的噪声比有道砟轨道更大，需要进行降噪处理。

总结

有困难代表着新的改进方向，一条条新的高铁线路开通，也代表着我国的高铁无道砟技术朝着系统化、现代化、国际化发展。

新的技术和方向必定会取代落后的产品，但是，有道砟火车也不会完全退出历史的舞台，在很多地区还需要有道砟火车的运行，才能保障交通出行。并且，在货运方面老式火车还具有很大的优势。

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