为什么铁路上要放很多小石头?
我们坐火车时常常会看到铁轨下有许多碎石,很多人会以为火车是建在土路上的,自然会有许多碎石,实际上这些小石头都是人为放上去的
这些小石头的专业名词叫道砟,道砟是铁路运输系统中,用作承托轨道枕木的碎石,是常见的轨道道床结构。铁路工程人员会在铺设钢轨之前,先在路基铺上一层碎石,再加以压实,然后才铺上枕木及路轨。
道砟的作用
增加铁轨的稳定性。 使用道砟可以使到排水容易及容易调校路轨位置,同时由于道砟把列车及路轨重量分散在路基上,故此能够减低列车经过时所带来的震动及噪音,令到乘客的乘坐舒适程度增加。
分散震动的力量,增强排水功能。 道砟同时可分散列车驶经时产生的震动及高热,保持钢轨的轨距不变,不致发生出轨事故,并可减少噪音,石头之间的罅隙更可迅速排去雨水。如果不铺石子,当下雨时,排水功能受阻,会使得铁轨下面的土壤松散,铁轨落陷;冬天铁轨下会产生霜柱,铁轨就要向上浮起.
但是道砟路轨不及混凝土坚固,碎石又会因列车压力而移位,需定期校正路轨位置,并要补充碎石;而道砟的高排水力亦会令路轨杂草丛生,保养成本较高。
世界很多国家的高速铁路都是无砟轨道。可是法国高速铁路却都是用碎石做道砟的。关键是列车高速行驶时会对周围产生强大的气流冲击,车底的基石(道砟)也是如此。
一位在铁路上工作20年的老师傅告诉我,别看铁道上铺的小石子不起眼,但里面却大有文章。要是没有这些小石子的存在,火车的安全性根本无法保障。
上学的时候,我家住的地方距离铁道只有一墙之隔,从楼上就能看到墙那边的铁道。
无聊的时候,总喜欢趴在窗户边上,看着围墙另一边的铁道,数着过去了几辆火车,每辆火车有几节车厢。
随着次数的增多,我突然意识到一个问题,铁轨上为什么那么多小石子?在当时,由于岁数还小,我以为这些碎石是修建铁路时没有清理掉的垃圾。
直到参加工作后,机缘巧合地认识了一位在铁路上工作20多年的老师傅,在他的解答下,我才知道铺在铁路上的小石子叫做 道砟 ,道砟的作用主要有以下几点。
将火车的重量更均匀地分散到路基上普通一节火车车厢的重量在 70吨 左右,一列长途火车通常有16节车厢,整体加起来一列火车就有1000多吨的重量,这还是在火车空载的情况下。如果是载客或装满货物的话,火车的重量还要成倍地增加。
火车在铁轨上行进时,列车自身的重量,经过钢轨、枕木、道砟传递到路基, 枕木承受的压力是相当大的 。虽然在修建铁路的时候,枕木和路基有非常严格的抗压要求,但铁轨上每天都会经过大量的火车。时间久了,枕木和路基就会出现 下陷 的问题。
因此就需要在铁轨上均匀地铺满道砟, 分散枕木的压力,通过增大作用面积 ,减小单位面积上的压力,路基受到的压力会更均匀。
防止铁轨位移铁轨不都是固定的么?真的会出现位移吗?答案是 会的 ,不过这种位移是非常轻微的,用肉眼很难察觉到。
火车在经过弯道时,铁轨需要提供列车转弯所需的向心力,其反作用力会促使铁轨向外轨方向移动;在经过上坡路段时,火车头牵引力的反作用力同样会使轨道位移。
当然,这种位移不是永久的,在火车通过之后,铁轨会很快的恢复原位。
在铁路上铺满道砟,让道砟将枕木牢牢的 包裹起来 ,可以减少铁轨的移动,将铁轨限制在一个安全的范围内。如果没有道砟的存在,一旦铁轨出现较大的位移,火车脱轨的几率就会无限加大。
吸收火车行进时的冲击力,也就是减震火车运行时,是钢制的车轮在钢制的轨道上滚动,行进的速度加上火车的重量,车轮会对铁轨造成相当大的冲击,对轨道的瞬时压力是火车静态重量的 两倍 。
和 汽车 不同,火车并没有橡胶来吸收这种冲击力,这么强大的瞬间冲击力如果不妥善解决的话,会出现下面这三种问题:
第一、会导致路基 下沉 。
第二、让乘客感到 颠簸 ,影响乘坐体验。
第三、冲击力反作用在铁轨上,会导致扣件、枕木、钢轨的 折断 。
正是因为这些问题,在钢与钢的碰撞之间,需要相对软一点的道砟作为 缓冲 ,吸收这种强大的冲击力,给火车 提供减震 。当然,道砟的“软”只是相对车轮和铁轨,事实上它可一点都不软。
道砟还具有排水功能铁轨上的排水,绝不是仅依靠排水沟就能实现的, 道砟对排水至关重要 。
下雨时,道砟可以快速的使雨水渗透到地下,提高道床整体的排水能力。如果铁轨上没有铺设道砟,雨水不能顺利的排出去,路基和枕木长时间的浸泡在雨水中,就会影响路基和枕木的强度。
一旦路基的水土流失,或者说枕木变得 脆弱 ,那么火车经过时,非常容易发生事故。
因此,排水是倒着必须具备的功能。
什么样的石子都可以做道砟么?当然不是。在大多数人眼中,道砟无非是枕木下面的一堆石子,但不是所有的石子都能当做道砟来用。
对于道砟来说,要有 足够的强度 来承担枕木传递下来的压力,强度不够的话,火车所带来的压力就会把道砟压碎。火车经过时所产生的震动,会让道砟之间相互碰撞、摩擦,道砟强度不够的话,用不了多久道砟就会被磨损掉。
同时,道砟还要有 极强的抗腐蚀能力 。这里的“腐蚀”不是指人为造成的,而是面对大自然环境的变化。在高温环境中不易涨裂,在冬季的严寒中不易冻裂,同时还不能轻易的被雨水侵蚀。
除了以上两点,还有最重要的一点就是,选做道砟的石子 决不能“圆滑” 。必须是那种有棱有角的, 形状越不规则越好,表面越粗糙越好 。只有这样,才能让道砟稳固的待在一起,牢牢的抱成一团。要是那种太“圆滑”的石子,道砟就会四处散落。
别看道砟是一堆石子,同样需要定期的养护在我们的观念中,铁轨长期受到火车的碾压、摩擦,难免会出现断裂、位移、磨损的情况,工作人员要定期地对铁轨进行维修养护。
很多人想不到的是,那些由小石子堆成的道砟, 同样需要定期的养护 。
随着火车的运行,道砟会变得非常“脏”。道砟之间的空隙被磨损下来的道砟碎屑、枕木碎屑、撒漏的货物碎屑和尘土填满。空隙被填满后, 道砟的排水性能变差,从而影响这个路基的强度 。
此时,就需要对这对小石子进行 “清筛” 作业。
过程也十分简单,先把道砟刨出来,清理到上面的土壤碎屑后,把这堆小石子回填,最后还要把回填好的道砟 振捣密实 。在这个过程中,还要把磨损严重、个头变小的石子挑出来,把新的石子填入道砟中。
说在最后在铁路上,看起来平平无奇的小石子,居然能够起到这么大的作用,如果没有这些石子的话,那么火车的行车安全根本无法保证。
至于为什么高铁铁路不用道砟,主要原因出于安全方面的考虑。高铁的速度要比普通火车快 的 多,普遍在每小时300多公里。这么快的速度很容易把小石子带出铁轨,并从高架桥上跌落下来,一旦砸到过往车辆和行人,其威力不亚于一颗子弹。
相信大家都有这样的疑问,为什么火车轨道下面要铺上很多的碎石子? 但是同为铁轨的高铁,却很少见到这样的场景,二者之间到底有何区别?
为什么火车轨道下方要铺上碎石?
因为火车的质量特别大,在经过的时候,也会产生巨大的压强,所以碎石就发挥了作用!
这种碎石子的路面叫做道砟,石质一般为特级花刚石
道砟就是用来铺在铁路路基的粗砂砾或碎石,主要目的就是分散火车和铁轨的压力, 铺上一些碎石,还能够减少火车经过时发出的巨大噪音和振动
道砟
道砟作为铁路轨道系统的重要组成部分,承托住轨道枕木、铁轨和火车
在修建铁路时,先把路面开设出来,然后要在路基上铺上一层碎石,接着还有压的严严实实,然后才能铺上枕木和铁轨
铁轨上使用这些碎石,还有一个好处,就是能够起到良好的排水功能,因为碎石之间有很多缝隙, 而且还高出路面,下雨的时候,雨水就会漏下去,这样就不会浸泡铁轨了,枕木也不会很快被雨水腐蚀掉,也能防止冻害。
除此之外,还方便调校路轨的位置,碎石 还能把铁轨和列车的重量都分散在了路基上,当列车经过的时候,就能减少噪音和振动了, 这样的话,乘客才会感觉舒适,要不然噪音又大,而且颠簸,那么,给乘客的体验就会很差
除了以上提到的这些好处,还能起到良好的散热作用
因为火车在高速行驶中,会产生很多热量,但是下面铺了一层碎石,不但能减轻震动,还能分散热量,只有把热量分散出去了, 才能让钢轨的距离保持不变,要不然的话钢轨轨距发生了变化,很可能引发交通事故
但是有了碎石帮助散热,轨距就不会发生改变,从而保证火车安全行驶,也就不会发生出轨事故了
除此之外,还能防止杂草在铁轨上生长,否则的话杂草丛生的,不利于火车行驶,但是因为火车的碾压,碎石也会被压到路两边,所以为了保持稳定性,也会时不时的补充碎石
碎石的特点
这些碎石都不是光滑的, 有着锋利的棱角,因为这样的碎石才不容易滑落,只有这些不规则的碎石,才能交错在一起,牢牢地支撑着轨道
总之,碎石的好处很多的,一方面,能够起到良好的排水系统,还能带来缓冲,保护好路基,还能抵抗来自铁轨横向以及纵向的阻力
除此之外,碎石还有弹性,有着减震和缓冲的作用,火车轨道上的碎石还能防止枕木下陷
现在的高铁基本上都是使用混凝土整体道床, 所以大部分的高铁轨道都没有铺碎石了!列车的轨道分为有砟轨道和无砟轨道,有砟轨道就是铺了碎石的
高铁的速度是非常快的,车厢连接的很紧密,如果轨道上铺满了碎石,在列车快速行驶的时候,就会把这些碎石带得飞起来,这样就存在了安全隐患, 但是不排除有一些高铁的轨道,也是有砟轨道
高铁的轨道是特殊的钒钢制成的,这种材料能够减少热胀冷缩,而且高铁的轨道特别的牢固, 有热胀冷缩发生时,工作人员也会及时的维护
总之,之前并不知道铁路上的碎石,还有这么多作用,只知道铺上这么多碎石,是起到良好的抗压作用,想不到还能减震、减噪、防水等多功能,简直有点出乎意料!
这些石头的专业术语叫道砟。
道砟的作用主要表现在以下几个方面。
一是将火车的重量传递给路基。火车在钢轨上跑,其重量通过钢轨传递给枕木,通过枕木传递给道砟,再通过道砟传递给路基。铺上道砟后,枕木的受力面增大,枕木不至于被火车压陷到泥土里。
二是起到了排水的作用。雨水可以通过道砟之间的缝隙排向铁路边的排水沟,确保道砟下面的基础不被雨水浸泡。
三是能够缓解列车的纵向冲击,让列车运行更加的平稳。列车运行时,道砟的缝隙具有良好的减振作用。
四是可以减少噪音。就像我们锤击石面和土面一样,过于坚硬,回声就大。
五是具有吸热透气的作用。夏天酷暑,钢轨容易胀轨,道砟可以吸收一部分热量。
六是便于铁路部门养护线路,更换枕木。当枕木失效后,铁路职工只需要扒开道砟,就可以进行换枕施工;当线路出现三角坑或高低不平时(这时,火车行驶在上面就会晃车),铁路职工只要对线路进行捣鼓,让道砟落入坑内,就可以消除线路病害。
道砟一般多用于普速铁路。高铁线路大多采用整体道床,但也有部分高路基地段使用道砟。
铁路对使用的道砟有着严格质量标准要求。道砟多选用石英岩、花岗岩、麻岩等材料。
过去,铁路系统内部都建有道砟厂。如今,走市场化道路,除了内部的道砟厂外,也市场化采购地方企业生产的道砟。
为什么铁轨旁边放更多石头,坐火车的时候常常会看到,但是最终的目的就是为了火车安全的行驶。
火车轨道用的是钢材,为了减少地面应力,往往会在修建轨道时铺设一层碎石子。作用就是为了承载路基,分散铁轨承受的重量,防止铁轨产生形变,起缓冲作用,来保持铁轨原来的位置。
从经济方面碎石子价格低廉,而且硬度高抗压强度大。碎石子相互间摩擦可以吸收一部分火车带来的噪音和能量,给附近居民最大程度来降低噪音在生活中的危害。用碎石子做石床,方便今后铁轨的翻修和维护保养,防止铁路积水。同时碎石子铺设的石床,可以有效的杜绝杂草被子植物的生长,给火车的安全运行大大的提高保障。
谢谢小悟空的邀请!大家可能会感到很好奇为什么火车轨道里会有很多小石头啊?大家不要小看了这些小石头的作用,它的用途可大着呢!
首先枕木旁边的石子叫道砟。道砟是铁路基床所用。道砟是铁路运输系统中,用作承托轨道枕木的碎石,是常见的轨道道床结构。工程会在铺设路轨之前,先在路基铺上一层碎石,再加以压实,然后才铺上枕木及路轨。使用道砟可以使到排水容易及容易调校路轨位置,同时由于道砟把列车及路轨重量分散在路基上,故此能够减低列车经过时所带来的震动及噪音,令到乘客的乘坐舒适程度增加。
它的作用主要有:
第一,可以减少车厢的震动和颠簸;
第二,下雨天,碎石子路基有利于排水;
第三,碎石子路基不容易结冰!
另外能够防止轨距发生位移,减少火车脱轨事故的发生!
一位在铁路工务段工作了12年的老师傅说:看到铁路上的小石头,最好不要去捡,一旦铁轨旁的石头被人弄走了,行驶的火车有可能脱轨,发生侧翻。小石头看似不起眼,但它的作用不容忽视。
火车是人们生活中经常接触的交通工具,方便快捷,比起飞机和轮船更有优势,不管是安全性,还是车票价格,老百姓更容易接受。大家乘坐火车时,经常可以看到铁轨上铺了一层石头,谈不上美观,那么问题来了,这些石头究竟有什么作用呢?
铁路上的石头不能乱用,有一定的讲究铁轨周围铺着石头,普通人不知道它的作用,认为只是生活中常见的石头,并没有什么特殊的地方。但是内行人就不一样,称这种石头为道砟,如果单说这个词的话,很多人还不知道是什么意思。
道砟就是花岗岩的小碎石,经过处理以后,铺在铁轨上。小石头虽然不起眼,但是它却可以保证火车平稳行驶,铁路系统工务段的工作人员,会定期对铁路道砟进行巡视和维护,以免遭到人为破坏。
保证铁路线的良好状况,是火车运行安全的基本保证,铁路部门在铺设线路时,对材料就会严格把关。就拿小石头来说吧,随处都可以找得到,有的价格便宜,但是铺在火车上的石头,有一定的讲究,并不是所有的石头都能用。
首先,石头最好是花岗岩材质,岩浆在地底下长时间冷却,形成较硬的晶体结构,稳定性比其他材质更好,不会因为铁轨的温度过高,自身的结构发生变化,从而影响它的承重力。
要是随便用普通的石头,哪怕在铁轨铺上厚厚一层,上百吨的火车飞驰而过,在巨大的冲击力作用下,石头的结构发生变化,破裂或粉碎,没办法起到稳定的作用,轨道挪位以后,下一辆火车开来就有很大的安全隐患。
用花岗岩的小碎石来做道砟,结构更加紧密,增加了抗压强度,火车从轨道上经过,可以承受巨大的冲击力,还能分散一部分重力,保证铁轨不受影响。
其次,铺在铁路上的石头,从形状看上去并不规则,边缘比较锋利,拿在手里甚至可以划伤手指。
也许有人要问,把这些石头的边缘打磨光滑一点,再铺上去不更好吗?这是错误的想法,越光滑的石头,堆积起来,相互之间容易滑落,反而不能给铁轨提供足够的支撑,就失去了保护的意义。
在自然界中,圆形的鹅卵石表面光滑,若是把它们铺在铁轨上,道砟马上就会散开,当火车经过铁轨时,在地里不够牢固,有可能会出现飞沙走石,四面散开的现象,损坏火车底部的零件。
如果用边缘尖锐的石头,铺在一起就会纵横交错排列,支撑点更多,面对强大的压力时,可以保证更强的稳定性。石头与石头之间有缝隙,雨水也可以顺利渗入地面,防止过于潮湿,腐蚀路基和道砟。
铁路上小石头的作用如果铁路上没有铺石头,直接把铁轨铺在路基上,列车从上面快速通过,铁轨可能无法承受重量而下陷,所以说石头起着至关重要的作用。
曾经咨询了一位在铁路工务段工作了12年的师傅,终于知道铁路上石头的作用。
第一,分散压力,减少噪音
一列火车,自身的重量达到上百吨,从线路上经过,对枕木和铁轨会产生巨大的冲击力,如果没有物体分担压力,产生的后果不可估量。
早期的时候,火车的速度没那么快,动力也不够强,轨道都是由木头制造,足以承担火车的压力。到了19世纪,火车线路上铺设了钢轨,速度虽然快了,但应力加大,于是技术人员研究出应对的方法,在轨道周围铺一层碎石,形成道床。
火车从铁轨上经过,钢轮与铁轨表面摩擦,会产生很大的震动,也会有尖锐刺耳的声音,里面的乘客都能感受得到。
在铁轨的枕木下面铺上小石子,可以将火车产生的重压分散到地面,缓解铁轨的压力,避免发生移位的风险。另外石头的晶体结构,还能吸收一部分噪音,保护路基的同时,也让车厢里的乘客觉得没那么吵。
第二,加快散热,防止铁轨变形
金属受到高温的影响,结构发生变化,表面就会有凹陷或断裂,尤其是在密封的环境,产生的热量没办法及时散发出去,影响程度也会加重。
试想一下,火车与铁轨接触的瞬间,产生的高温足有上百度,若是水泥的路基,热量散发受阻,铁轨跑过几趟火车后就会变形。
形状不规则的小石头,堆积在一起可以产生较大的承重力,石头之间有缝隙,有利于空气流通,将铁轨的热量均匀散发到地面,很快就能冷却下来,防止铁轨受到高温影响而变形。
第三,有利于调校路线
铁轨长年处于空旷的野外,风吹日晒,长时间在这种环境下,老化的问题在所难免,位置就会发生偏移,需要铁路维修工人进行校正,用起道机将铁轨抬起,在下面铺上石头,调节道砟的高度,让铁轨恢复到正常的位置。
枕木下的石头可多可少,方便调整,维修人员利用这个方法,就可以调校铁路的轨道线。
第四,保持轨距,防止脱轨
根据金属的特性来看,受到温差的影响,铁轨会发生明显的热胀冷缩。其实,用肉眼就可以看到,火车经过铁轨以后,会发生微小的弯曲变化,时间不是很长,很快就会恢复,正是枕木下的石头起到了作用。
枕木和铁轨是十字交叉的结构,周围又有小石头支撑,将铁轨的下半部分严密包裹起来,就算在强大的冲击力作用下,也可以保持合适的轨距,防止铁轨移动,控制在安全的范围。
写在最后
铁轨承受着火车的重压,难免会出现移位的问题,下面的小石头,正是起着保护铁轨的作用。但是铁路线的环境恶劣,石头有可能散落在各个位置,高低不平,就需要工作人员定期维护,才能保证火车的安全。
这些个小石头的主要作用是减震。
因为如果铁轨下面没有铺设足够的小石头,火车经过铁轨就不会稳固,还会引发剧烈震动;
另外,十多节车厢,加上运载的货物和乘客,其重量是足够导致铁轨向下凹陷的,如果不放小石头,火车就无法开行;
还有,如果不铺小石头,下雨时,道路排水功能就有可能受阻,进而导致土质松散,铁轨陷落。
最后,不管轨道哪个地方下陷,小石头都能够立即填充进去!
这种你说的石子叫做道砟,主要是铁路路基的碎石,主要是铁路所用,用作承托轨道枕木的碎石,是最常见的轨道道床结构,先在路基铺上一层碎石,再用专用设备加以压实,然后才铺上枕木及路轨,能够减低列车经过时所带来的震动及噪音,令到乘客的乘坐更加舒适!
在生活中,我们会发现铁路铁轨旁边铺设了很多的碎石头,那么碎石头的作用是什么呢?
减少火车对地面压力,稳固路基
铁轨铺设在平坦的泥土上,由于铁轨与火车车轮的接触面积小,而火车的重量非常大,根据物理公式(压力 重量 接触面积)可知,铁轨承受的压力是非常大的。在铁轨下面铺设枕木和碎石头,可以有效地分散火车的重量,防止铁轨因压力太大而陷入泥土中,造成铁路路基不稳,影响行车安全。
另外,泥土铺设的路面容易变形,而枕木下面铺设碎石头可以使路面变得平坦。下雨的时候,雨水可以通过碎石子间的缝隙及时排出去,避免木制的路基被水泡软。冬天的时候,碎石子路基也不会因为水结冰膨胀而将铁轨抬起来。碎石子还可以减少杂草生长,以免影响行车安全。
吸收火车通过铁轨时产生的高热
高速通过铁轨的火车会产生很高的热量,在铁轨间铺设凿碎的,且形状不规则的碎石子,由于这样的碎石子容易碎裂,吸收高热后碎裂能够消耗掉部分高热,以此减少高热对路基和铁轨的影响,保障线路的运行安全。
如果没有铺设碎石头,或者铺设的是圆润的石头,由于圆润的石头不容易碎裂,就起不到吸收高热的作用。