为什么普通铁路铁轨上都会铺石子而高铁、地铁的铁轨不用?

普通铁轨上的石子具体怎么起作用?为何高铁和地铁的铁轨上不需要?
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这是我昨天晚上才写好的一个专栏的文章,经人发现好像也适合这个问题,于是转帖过来~~

题主所见的石子,准确的说是道床。道床,顾名思义,就是铁道的床,上面说的那些东西构成轨道框架然后就放在道床上,好像一个人躺在床上一样,很形象。

废话不多叙,咱们先来看看目录

之所以说万变不离其宗,一是因为它种类少变化也少,二是因为它无论怎么变化都是为了同一个目的——支撑轨道框架。

碎石道床

首先来说碎石道床,咱们最常接触的也是碎石道床,在铁路发展的初期几乎只有这一种形式,我国也是开始建设客运专线后才尝试了其他的道床形式。

它的优点是弹性好、施工简单、造价低,缺点也很明显:易变形流失、维修工作量大、容易磨损激发灰尘。所以,它从一开始就几乎和地铁无缘,所以一般只在停车场使用,总不能隧道里天天灰蒙蒙的吧?也不能天天去改道吧?

但是我们还是喜欢它,一整个停车场被我们收拾的干干净净、平平整整、服服帖帖看起来实在是太舒服了。

整体道床

整体道床就是用混凝土把框架浇筑在一起的道床形式,基本上就是一坨钢筋混凝土然后把轨枕埋在里面,它是地铁(地下线路)的主流道床形式。非常适合地铁,一旦成型基本就不再变化了,稳定坚固免维护,简直为地铁而生,就是价格高一点。

按照轨枕的不同,又分短枕埋入式和长枕埋入式。

不要看整体道床其貌不扬,但是稳定可靠,一直是最受我们欢迎的。

减震道床

这个是新生事物,是专门为了城市轨道交通发展需要而建造的。因为客运专线、高铁大部分都是在桥上和郊外,没有减震的需求,而即便是少量隧道那也是山体隧道,也不需要减震。而地铁不同,大量穿越繁华城区,大家可能都有过地下在地下走的时候觉得地面在震动的体会,要是地面上是个学校、医院那可不得了,所以就需要减震。

结构减震有很多手段,无非就是把要传导地面的震动消化在隧道里,减震道床就是其中之一。一般的形式有橡胶浮置板、刚弹簧浮置板和梯形轨枕,这个梯形轨枕说是轨枕其实就是橡胶浮置板的简配形式,所以就一起来说了。无论何种减震,都是把整体道床和隧道结构之间的刚性连接减弱以起到减震的效果。

减震道床是为了特别的目的而设置的,施工难度大、造价高,而且也很不好伺候,是不得已的选择,也是城市轨道交通发展的需要。

混凝土预制道床板

刚才上面说的都是地下线和地面线(碎石道床),但是现在桥上线路出现的越来越多,理论上桥上线路也可以使用整体道床,但是自重太大且施工进度和架桥速度太不匹配(具体可以看我的另一个答案。。。。。。。。),所以在桥上一般使用预制道床板,它的特性和整体道床类似,可谓是“桥用整体道床”。

这个有点很明显,施工快、工程数量少所以价格低,但是也有缺点,就是和桥面连接位置容易破损流失,不过无伤大雅。

其他

为啥我最后又要列一个其他?

因为道床类型也不算少,只能大概分类,有些却不知道归在哪一类,连是不是都不好说,从功能上说是的,但是又每个样子,所以还是留白为好。

啰嗦了半天,算是说完了。

一句话总结,在地铁行业里我们喜欢整体道床或者桥上板式道床,为了节约价格所以我们在停车场使用碎石道床,为了满足减震的需要我们部分采用减震道床。

普通铁路采用的是有砟轨道,而没有“碎石子”(铁路上成为“道砟”)的高铁采用的是无砟轨道。
1、道砟的作用
承受枕木、钢轨和列车的重量,将重量分散到路基上,以避免路基损坏。
2、传统有砟轨道的优点
铺设简便、透水性好。
3、传统有砟轨道的缺点
(1)需要经常维护(这里的“经常”是相对于无砟轨道而言)。换道砟和清筛等等是工务维护的重要工作之一。列车经过时会带来震动,长期的震动会使路基上的泥土掺入道砟当中。不好理解的话,下完雨找块泥地,用脚快速地踩两分钟,看是不是有水溢上来。掺入道砟的泥土会削弱路基的强度,导致轨面沉降、不平。因此,干线铁路上,每年都需要进行清筛或换道砟、捣固作业。
(2)平顺度和道砟飞溅问题。道砟再平整,也不可能达到混凝土整体道床的水平。并且,由于枕木不是刚性地固定在道床上,列车驶过时,车轮之间的钢轨会带动枕木一起向上弯曲,这一弯曲在重载铁路上肉眼可见。另外列车高速驶过时会出现道砟飞溅的问题。
4、高速铁路不(大范围)使用有砟轨道的原因
就是为了克服3中的缺点呗。之所以括号中注明“大范围”,是因为一些出站后的非高架区段等低速、地面区段,仍有少量采用有砟轨道的。
(1)铁路维护的时间称为“开天窗”,普通铁路可以开在白天,利用运行线的间隙进行,期间一些列车可能限速。春末夏初,有时候坐火车可以看到路边的养护人员。车一来,立刻撤下线路;车一过,继续上。高铁由于运行线密集,且几乎全部是客运,调整运行线或限速运行影响很大,并且速度高,传统作业方式不安全,因此需要易于维护的路基。(有同学可能会说夜间检修,夜间施工毕竟不方便,高铁的夜间检修主要是信号、车辆、供电什么的,既然现在无砟轨道技术已经可以承受,就别再来给施工添乱了)。
(2)为了更好的噪音控制、平顺性和避免道砟飞溅。这一点不用多说了,坐既有线的时候,如果你对面有个胖纸,看TA的肉是怎么颤抖的就行了……
4.5、11/13/2015补充:混凝土整体道床的缺点
混凝土整体道床也不是完全没有缺点的,主要的缺点例如:
(1)道床太硬。比较硬的道床有助于减小列车运行时的阻力,提高列车运行的平顺性,但是不利于吸收列车运行时带来的冲击,混凝土道床上扣件的寿命有时不及普通道床就是由于这个原因。
(2)建设要求高。混凝土道床一旦建成,很难再对其几何参数进行调整,因此对建设的要求很高。
(3)维护困难。与上一条相同的原因。虽然混凝土道床的几何参数不容易随着列车运行而发生改变,但是一旦改变很难调整;而传统道床可以通过增加或减少道砟进行调整。
(4)噪声高。由于缺乏对列车冲击的吸收,列车在混凝土道床上运行时的噪声高于传统道床。大家平时不觉得是因为动车组本身噪声小……
5、补充一点东西……
一些车站中使用了一种介于普通道床和混凝土整体道床之间的结构,叫做轨枕板……就是很多宽枕木连续铺设,形成一种接近于整体道床的结构,然而实际上并不是……
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我在知乎专栏文章zhuanlan.zhihu.com/trai中,详细对传统道床的道砟进行了说明,欢迎移步观看。
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为什么?