為什麽鐵路上要放很多小石頭?
這些小石頭的專業名詞叫道砟,道砟是鐵路運輸系統中,用作承托軌道枕木的碎石,是常見的軌道道床結構。鐵路工程人員會在鋪設鋼軌之前,先在路基鋪上壹層碎石,再加以壓實,然後才鋪上枕木及路軌。
道砟的作用
增加鐵軌的穩定性。 使用道砟可以使到排水容易及容易調校路軌位置,同時由於道砟把列車及路軌重量分散在路基上,故此能夠減低列車經過時所帶來的震動及噪音,令到乘客的乘坐舒適程度增加。
分散震動的力量,增強排水功能。 道砟同時可分散列車駛經時產生的震動及高熱,保持鋼軌的軌距不變,不致發生出軌事故,並可減少噪音,石頭之間的罅隙更可迅速排去雨水。如果不鋪石子,當下雨時,排水功能受阻,會使得鐵軌下面的土壤松散,鐵軌落陷;冬天鐵軌下會產生霜柱,鐵軌就要向上浮起.
但是道砟路軌不及混凝土堅固,碎石又會因列車壓力而移位,需定期校正路軌位置,並要補充碎石;而道砟的高排水力亦會令路軌雜草叢生,保養成本較高。
世界很多國家的高速鐵路都是無砟軌道。可是法國高速鐵路卻都是用碎石做道砟的。關鍵是列車高速行駛時會對周圍產生強大的氣流沖擊,車底的基石(道砟)也是如此。
壹位在鐵路上工作20年的老師傅告訴我,別看鐵道上鋪的小石子不起眼,但裏面卻大有文章。要是沒有這些小石子的存在,火車的安全性根本無法保障。
上學的時候,我家住的地方距離鐵道只有壹墻之隔,從樓上就能看到墻那邊的鐵道。
無聊的時候,總喜歡趴在窗戶邊上,看著圍墻另壹邊的鐵道,數著過去了幾輛火車,每輛火車有幾節車廂。
隨著次數的增多,我突然意識到壹個問題,鐵軌上為什麽那麽多小石子?在當時,由於歲數還小,我以為這些碎石是修建鐵路時沒有清理掉的垃圾。
直到參加工作後,機緣巧合地認識了壹位在鐵路上工作20多年的老師傅,在他的解答下,我才知道鋪在鐵路上的小石子叫做 道砟 ,道砟的作用主要有以下幾點。
將火車的重量更均勻地分散到路基上普通壹節火車車廂的重量在 70噸 左右,壹列長途火車通常有16節車廂,整體加起來壹列火車就有1000多噸的重量,這還是在火車空載的情況下。如果是載客或裝滿貨物的話,火車的重量還要成倍地增加。
火車在鐵軌上行進時,列車自身的重量,經過鋼軌、枕木、道砟傳遞到路基, 枕木承受的壓力是相當大的 。雖然在修建鐵路的時候,枕木和路基有非常嚴格的抗壓要求,但鐵軌上每天都會經過大量的火車。時間久了,枕木和路基就會出現 下陷 的問題。
因此就需要在鐵軌上均勻地鋪滿道砟, 分散枕木的壓力,通過增大作用面積 ,減小單位面積上的壓力,路基受到的壓力會更均勻。
防止鐵軌位移鐵軌不都是固定的麽?真的會出現位移嗎?答案是 會的 ,不過這種位移是非常輕微的,用肉眼很難察覺到。
火車在經過彎道時,鐵軌需要提供列車轉彎所需的向心力,其反作用力會促使鐵軌向外軌方向移動;在經過上坡路段時,火車頭牽引力的反作用力同樣會使軌道位移。
當然,這種位移不是永久的,在火車通過之後,鐵軌會很快的恢復原位。
在鐵路上鋪滿道砟,讓道砟將枕木牢牢的 包裹起來 ,可以減少鐵軌的移動,將鐵軌限制在壹個安全的範圍內。如果沒有道砟的存在,壹旦鐵軌出現較大的位移,火車脫軌的幾率就會無限加大。
吸收火車行進時的沖擊力,也就是減震火車運行時,是鋼制的車輪在鋼制的軌道上滾動,行進的速度加上火車的重量,車輪會對鐵軌造成相當大的沖擊,對軌道的瞬時壓力是火車靜態重量的 兩倍 。
和 汽車 不同,火車並沒有橡膠來吸收這種沖擊力,這麽強大的瞬間沖擊力如果不妥善解決的話,會出現下面這三種問題:
第壹、會導致路基 下沈 。
第二、讓乘客感到 顛簸 ,影響乘坐體驗。
第三、沖擊力反作用在鐵軌上,會導致扣件、枕木、鋼軌的 折斷 。
正是因為這些問題,在鋼與鋼的碰撞之間,需要相對軟壹點的道砟作為 緩沖 ,吸收這種強大的沖擊力,給火車 提供減震 。當然,道砟的“軟”只是相對車輪和鐵軌,事實上它可壹點都不軟。
道砟還具有排水功能鐵軌上的排水,絕不是僅依靠排水溝就能實現的, 道砟對排水至關重要 。
下雨時,道砟可以快速的使雨水滲透到地下,提高道床整體的排水能力。如果鐵軌上沒有鋪設道砟,雨水不能順利的排出去,路基和枕木長時間的浸泡在雨水中,就會影響路基和枕木的強度。
壹旦路基的水土流失,或者說枕木變得 脆弱 ,那麽火車經過時,非常容易發生事故。
因此,排水是倒著必須具備的功能。
什麽樣的石子都可以做道砟麽?當然不是。在大多數人眼中,道砟無非是枕木下面的壹堆石子,但不是所有的石子都能當做道砟來用。
對於道砟來說,要有 足夠的強度 來承擔枕木傳遞下來的壓力,強度不夠的話,火車所帶來的壓力就會把道砟壓碎。火車經過時所產生的震動,會讓道砟之間相互碰撞、摩擦,道砟強度不夠的話,用不了多久道砟就會被磨損掉。
同時,道砟還要有 極強的抗腐蝕能力 。這裏的“腐蝕”不是指人為造成的,而是面對大自然環境的變化。在高溫環境中不易漲裂,在冬季的嚴寒中不易凍裂,同時還不能輕易的被雨水侵蝕。
除了以上兩點,還有最重要的壹點就是,選做道砟的石子 決不能“圓滑” 。必須是那種有棱有角的, 形狀越不規則越好,表面越粗糙越好 。只有這樣,才能讓道砟穩固的待在壹起,牢牢的抱成壹團。要是那種太“圓滑”的石子,道砟就會四處散落。
別看道砟是壹堆石子,同樣需要定期的養護在我們的觀念中,鐵軌長期受到火車的碾壓、摩擦,難免會出現斷裂、位移、磨損的情況,工作人員要定期地對鐵軌進行維修養護。
很多人想不到的是,那些由小石子堆成的道砟, 同樣需要定期的養護 。
隨著火車的運行,道砟會變得非常“臟”。道砟之間的空隙被磨損下來的道砟碎屑、枕木碎屑、撒漏的貨物碎屑和塵土填滿。空隙被填滿後, 道砟的排水性能變差,從而影響這個路基的強度 。
此時,就需要對這對小石子進行 “清篩” 作業。
過程也十分簡單,先把道砟刨出來,清理到上面的土壤碎屑後,把這堆小石子回填,最後還要把回填好的道砟 振搗密實 。在這個過程中,還要把磨損嚴重、個頭變小的石子挑出來,把新的石子填入道砟中。
說在最後在鐵路上,看起來平平無奇的小石子,居然能夠起到這麽大的作用,如果沒有這些石子的話,那麽火車的行車安全根本無法保證。
至於為什麽高鐵鐵路不用道砟,主要原因出於安全方面的考慮。高鐵的速度要比普通火車快 的 多,普遍在每小時300多公裏。這麽快的速度很容易把小石子帶出鐵軌,並從高架橋上跌落下來,壹旦砸到過往車輛和行人,其威力不亞於壹顆子彈。
相信大家都有這樣的疑問,為什麽火車軌道下面要鋪上很多的碎石子? 但是同為鐵軌的高鐵,卻很少見到這樣的場景,二者之間到底有何區別?
為什麽火車軌道下方要鋪上碎石?
因為火車的質量特別大,在經過的時候,也會產生巨大的壓強,所以碎石就發揮了作用!
這種碎石子的路面叫做道砟,石質壹般為特級花剛石
道砟就是用來鋪在鐵路路基的粗砂礫或碎石,主要目的就是分散火車和鐵軌的壓力, 鋪上壹些碎石,還能夠減少火車經過時發出的巨大噪音和振動
道砟
道砟作為鐵路軌道系統的重要組成部分,承托住軌道枕木、鐵軌和火車
在修建鐵路時,先把路面開設出來,然後要在路基上鋪上壹層碎石,接著還有壓的嚴嚴實實,然後才能鋪上枕木和鐵軌
鐵軌上使用這些碎石,還有壹個好處,就是能夠起到良好的排水功能,因為碎石之間有很多縫隙, 而且還高出路面,下雨的時候,雨水就會漏下去,這樣就不會浸泡鐵軌了,枕木也不會很快被雨水腐蝕掉,也能防止凍害。
除此之外,還方便調校路軌的位置,碎石 還能把鐵軌和列車的重量都分散在了路基上,當列車經過的時候,就能減少噪音和振動了, 這樣的話,乘客才會感覺舒適,要不然噪音又大,而且顛簸,那麽,給乘客的體驗就會很差
除了以上提到的這些好處,還能起到良好的散熱作用
因為火車在高速行駛中,會產生很多熱量,但是下面鋪了壹層碎石,不但能減輕震動,還能分散熱量,只有把熱量分散出去了, 才能讓鋼軌的距離保持不變,要不然的話鋼軌軌距發生了變化,很可能引發交通事故
但是有了碎石幫助散熱,軌距就不會發生改變,從而保證火車安全行駛,也就不會發生出軌事故了
除此之外,還能防止雜草在鐵軌上生長,否則的話雜草叢生的,不利於火車行駛,但是因為火車的碾壓,碎石也會被壓到路兩邊,所以為了保持穩定性,也會時不時的補充碎石
碎石的特點
這些碎石都不是光滑的, 有著鋒利的棱角,因為這樣的碎石才不容易滑落,只有這些不規則的碎石,才能交錯在壹起,牢牢地支撐著軌道
總之,碎石的好處很多的,壹方面,能夠起到良好的排水系統,還能帶來緩沖,保護好路基,還能抵抗來自鐵軌橫向以及縱向的阻力
除此之外,碎石還有彈性,有著減震和緩沖的作用,火車軌道上的碎石還能防止枕木下陷
現在的高鐵基本上都是使用混凝土整體道床, 所以大部分的高鐵軌道都沒有鋪碎石了!列車的軌道分為有砟軌道和無砟軌道,有砟軌道就是鋪了碎石的
高鐵的速度是非常快的,車廂連接的很緊密,如果軌道上鋪滿了碎石,在列車快速行駛的時候,就會把這些碎石帶得飛起來,這樣就存在了安全隱患, 但是不排除有壹些高鐵的軌道,也是有砟軌道
高鐵的軌道是特殊的釩鋼制成的,這種材料能夠減少熱脹冷縮,而且高鐵的軌道特別的牢固, 有熱脹冷縮發生時,工作人員也會及時的維護
總之,之前並不知道鐵路上的碎石,還有這麽多作用,只知道鋪上這麽多碎石,是起到良好的抗壓作用,想不到還能減震、減噪、防水等多功能,簡直有點出乎意料!
這些石頭的專業術語叫道砟。
道砟的作用主要表現在以下幾個方面。
壹是將火車的重量傳遞給路基。火車在鋼軌上跑,其重量通過鋼軌傳遞給枕木,通過枕木傳遞給道砟,再通過道砟傳遞給路基。鋪上道砟後,枕木的受力面增大,枕木不至於被火車壓陷到泥土裏。
二是起到了排水的作用。雨水可以通過道砟之間的縫隙排向鐵路邊的排水溝,確保道砟下面的基礎不被雨水浸泡。
三是能夠緩解列車的縱向沖擊,讓列車運行更加的平穩。列車運行時,道砟的縫隙具有良好的減振作用。
四是可以減少噪音。就像我們錘擊石面和土面壹樣,過於堅硬,回聲就大。
五是具有吸熱透氣的作用。夏天酷暑,鋼軌容易脹軌,道砟可以吸收壹部分熱量。
六是便於鐵路部門養護線路,更換枕木。當枕木失效後,鐵路職工只需要扒開道砟,就可以進行換枕施工;當線路出現三角坑或高低不平時(這時,火車行駛在上面就會晃車),鐵路職工只要對線路進行搗鼓,讓道砟落入坑內,就可以消除線路病害。
道砟壹般多用於普速鐵路。高鐵線路大多采用整體道床,但也有部分高路基地段使用道砟。
鐵路對使用的道砟有著嚴格質量標準要求。道砟多選用石英巖、花崗巖、麻巖等材料。
過去,鐵路系統內部都建有道砟廠。如今,走市場化道路,除了內部的道砟廠外,也市場化采購地方企業生產的道砟。
為什麽鐵軌旁邊放更多石頭,坐火車的時候常常會看到,但是最終的目的就是為了火車安全的行駛。
火車軌道用的是鋼材,為了減少地面應力,往往會在修建軌道時鋪設壹層碎石子。作用就是為了承載路基,分散鐵軌承受的重量,防止鐵軌產生形變,起緩沖作用,來保持鐵軌原來的位置。
從經濟方面碎石子價格低廉,而且硬度高抗壓強度大。碎石子相互間摩擦可以吸收壹部分火車帶來的噪音和能量,給附近居民最大程度來降低噪音在生活中的危害。用碎石子做石床,方便今後鐵軌的翻修和維護保養,防止鐵路積水。同時碎石子鋪設的石床,可以有效的杜絕雜草被子植物的生長,給火車的安全運行大大的提高保障。
謝謝小悟空的邀請!大家可能會感到很好奇為什麽火車軌道裏會有很多小石頭啊?大家不要小看了這些小石頭的作用,它的用途可大著呢!
首先枕木旁邊的石子叫道砟。道砟是鐵路基床所用。道砟是鐵路運輸系統中,用作承托軌道枕木的碎石,是常見的軌道道床結構。工程會在鋪設路軌之前,先在路基鋪上壹層碎石,再加以壓實,然後才鋪上枕木及路軌。使用道砟可以使到排水容易及容易調校路軌位置,同時由於道砟把列車及路軌重量分散在路基上,故此能夠減低列車經過時所帶來的震動及噪音,令到乘客的乘坐舒適程度增加。
它的作用主要有:
第壹,可以減少車廂的震動和顛簸;
第二,下雨天,碎石子路基有利於排水;
第三,碎石子路基不容易結冰!
另外能夠防止軌距發生位移,減少火車脫軌事故的發生!
壹位在鐵路工務段工作了12年的老師傅說:看到鐵路上的小石頭,最好不要去撿,壹旦鐵軌旁的石頭被人弄走了,行駛的火車有可能脫軌,發生側翻。小石頭看似不起眼,但它的作用不容忽視。
火車是人們生活中經常接觸的交通工具,方便快捷,比起飛機和輪船更有優勢,不管是安全性,還是車票價格,老百姓更容易接受。大家乘坐火車時,經常可以看到鐵軌上鋪了壹層石頭,談不上美觀,那麽問題來了,這些石頭究竟有什麽作用呢?
鐵路上的石頭不能亂用,有壹定的講究鐵軌周圍鋪著石頭,普通人不知道它的作用,認為只是生活中常見的石頭,並沒有什麽特殊的地方。但是內行人就不壹樣,稱這種石頭為道砟,如果單說這個詞的話,很多人還不知道是什麽意思。
道砟就是花崗巖的小碎石,經過處理以後,鋪在鐵軌上。小石頭雖然不起眼,但是它卻可以保證火車平穩行駛,鐵路系統工務段的工作人員,會定期對鐵路道砟進行巡視和維護,以免遭到人為破壞。
保證鐵路線的良好狀況,是火車運行安全的基本保證,鐵路部門在鋪設線路時,對材料就會嚴格把關。就拿小石頭來說吧,隨處都可以找得到,有的價格便宜,但是鋪在火車上的石頭,有壹定的講究,並不是所有的石頭都能用。
首先,石頭最好是花崗巖材質,巖漿在地底下長時間冷卻,形成較硬的晶體結構,穩定性比其他材質更好,不會因為鐵軌的溫度過高,自身的結構發生變化,從而影響它的承重力。
要是隨便用普通的石頭,哪怕在鐵軌鋪上厚厚壹層,上百噸的火車飛馳而過,在巨大的沖擊力作用下,石頭的結構發生變化,破裂或粉碎,沒辦法起到穩定的作用,軌道挪位以後,下壹輛火車開來就有很大的安全隱患。
用花崗巖的小碎石來做道砟,結構更加緊密,增加了抗壓強度,火車從軌道上經過,可以承受巨大的沖擊力,還能分散壹部分重力,保證鐵軌不受影響。
其次,鋪在鐵路上的石頭,從形狀看上去並不規則,邊緣比較鋒利,拿在手裏甚至可以劃傷手指。
也許有人要問,把這些石頭的邊緣打磨光滑壹點,再鋪上去不更好嗎?這是錯誤的想法,越光滑的石頭,堆積起來,相互之間容易滑落,反而不能給鐵軌提供足夠的支撐,就失去了保護的意義。
在自然界中,圓形的鵝卵石表面光滑,若是把它們鋪在鐵軌上,道砟馬上就會散開,當火車經過鐵軌時,在地裏不夠牢固,有可能會出現飛沙走石,四面散開的現象,損壞火車底部的零件。
如果用邊緣尖銳的石頭,鋪在壹起就會縱橫交錯排列,支撐點更多,面對強大的壓力時,可以保證更強的穩定性。石頭與石頭之間有縫隙,雨水也可以順利滲入地面,防止過於潮濕,腐蝕路基和道砟。
鐵路上小石頭的作用如果鐵路上沒有鋪石頭,直接把鐵軌鋪在路基上,列車從上面快速通過,鐵軌可能無法承受重量而下陷,所以說石頭起著至關重要的作用。
曾經咨詢了壹位在鐵路工務段工作了12年的師傅,終於知道鐵路上石頭的作用。
第壹,分散壓力,減少噪音
壹列火車,自身的重量達到上百噸,從線路上經過,對枕木和鐵軌會產生巨大的沖擊力,如果沒有物體分擔壓力,產生的後果不可估量。
早期的時候,火車的速度沒那麽快,動力也不夠強,軌道都是由木頭制造,足以承擔火車的壓力。到了19世紀,火車線路上鋪設了鋼軌,速度雖然快了,但應力加大,於是技術人員研究出應對的方法,在軌道周圍鋪壹層碎石,形成道床。
火車從鐵軌上經過,鋼輪與鐵軌表面摩擦,會產生很大的震動,也會有尖銳刺耳的聲音,裏面的乘客都能感受得到。
在鐵軌的枕木下面鋪上小石子,可以將火車產生的重壓分散到地面,緩解鐵軌的壓力,避免發生移位的風險。另外石頭的晶體結構,還能吸收壹部分噪音,保護路基的同時,也讓車廂裏的乘客覺得沒那麽吵。
第二,加快散熱,防止鐵軌變形
金屬受到高溫的影響,結構發生變化,表面就會有凹陷或斷裂,尤其是在密封的環境,產生的熱量沒辦法及時散發出去,影響程度也會加重。
試想壹下,火車與鐵軌接觸的瞬間,產生的高溫足有上百度,若是水泥的路基,熱量散發受阻,鐵軌跑過幾趟火車後就會變形。
形狀不規則的小石頭,堆積在壹起可以產生較大的承重力,石頭之間有縫隙,有利於空氣流通,將鐵軌的熱量均勻散發到地面,很快就能冷卻下來,防止鐵軌受到高溫影響而變形。
第三,有利於調校路線
鐵軌長年處於空曠的野外,風吹日曬,長時間在這種環境下,老化的問題在所難免,位置就會發生偏移,需要鐵路維修工人進行校正,用起道機將鐵軌擡起,在下面鋪上石頭,調節道砟的高度,讓鐵軌恢復到正常的位置。
枕木下的石頭可多可少,方便調整,維修人員利用這個方法,就可以調校鐵路的軌道線。
第四,保持軌距,防止脫軌
根據金屬的特性來看,受到溫差的影響,鐵軌會發生明顯的熱脹冷縮。其實,用肉眼就可以看到,火車經過鐵軌以後,會發生微小的彎曲變化,時間不是很長,很快就會恢復,正是枕木下的石頭起到了作用。
枕木和鐵軌是十字交叉的結構,周圍又有小石頭支撐,將鐵軌的下半部分嚴密包裹起來,就算在強大的沖擊力作用下,也可以保持合適的軌距,防止鐵軌移動,控制在安全的範圍。
寫在最後
鐵軌承受著火車的重壓,難免會出現移位的問題,下面的小石頭,正是起著保護鐵軌的作用。但是鐵路線的環境惡劣,石頭有可能散落在各個位置,高低不平,就需要工作人員定期維護,才能保證火車的安全。
這些個小石頭的主要作用是減震。
因為如果鐵軌下面沒有鋪設足夠的小石頭,火車經過鐵軌就不會穩固,還會引發劇烈震動;
另外,十多節車廂,加上運載的貨物和乘客,其重量是足夠導致鐵軌向下凹陷的,如果不放小石頭,火車就無法開行;
還有,如果不鋪小石頭,下雨時,道路排水功能就有可能受阻,進而導致土質松散,鐵軌陷落。
最後,不管軌道哪個地方下陷,小石頭都能夠立即填充進去!
這種妳說的石子叫做道砟,主要是鐵路路基的碎石,主要是鐵路所用,用作承托軌道枕木的碎石,是最常見的軌道道床結構,先在路基鋪上壹層碎石,再用專用設備加以壓實,然後才鋪上枕木及路軌,能夠減低列車經過時所帶來的震動及噪音,令到乘客的乘坐更加舒適!
在生活中,我們會發現鐵路鐵軌旁邊鋪設了很多的碎石頭,那麽碎石頭的作用是什麽呢?
減少火車對地面壓力,穩固路基
鐵軌鋪設在平坦的泥土上,由於鐵軌與火車車輪的接觸面積小,而火車的重量非常大,根據物理公式(壓力 重量 接觸面積)可知,鐵軌承受的壓力是非常大的。在鐵軌下面鋪設枕木和碎石頭,可以有效地分散火車的重量,防止鐵軌因壓力太大而陷入泥土中,造成鐵路路基不穩,影響行車安全。
另外,泥土鋪設的路面容易變形,而枕木下面鋪設碎石頭可以使路面變得平坦。下雨的時候,雨水可以通過碎石子間的縫隙及時排出去,避免木制的路基被水泡軟。冬天的時候,碎石子路基也不會因為水結冰膨脹而將鐵軌擡起來。碎石子還可以減少雜草生長,以免影響行車安全。
吸收火車通過鐵軌時產生的高熱
高速通過鐵軌的火車會產生很高的熱量,在鐵軌間鋪設鑿碎的,且形狀不規則的碎石子,由於這樣的碎石子容易碎裂,吸收高熱後碎裂能夠消耗掉部分高熱,以此減少高熱對路基和鐵軌的影響,保障線路的運行安全。
如果沒有鋪設碎石頭,或者鋪設的是圓潤的石頭,由於圓潤的石頭不容易碎裂,就起不到吸收高熱的作用。