分多種軌距和有砟無砟 鐵路軌道還有這些講究
近日,在長春召開的首屆全球(長春)制造業服務外包峰會上,中國中車股份有限公司副總裁余衛平表示,中國正在研發時速400公里可變軌高速列車,可實現在窄軌、寬軌、標軌等不同軌道上運行。
鐵路兩條軌道的直線軌距是多少?為什么會有不同軌距?有砟和無砟鐵道,各有什么不同?
國際鐵協確定1.435米為標軌
“1937年,國際鐵路協會發布公告,將兩條鐵道直線軌距1.435米確定為標準軌距。”中鐵第四勘察設計院(鐵四院)夏正陽博士告訴科技日報記者,以1.435米為標準,大于這個標準稱之為寬軌,小于這個標準稱之為窄軌。
1.435米的標準軌距是如何形成的?
關于標準軌距的來源,說法不一。一種觀點認為,它來自古羅馬的戰車輪距;另一種觀點認為它來自實際運用中的修訂。
夏正陽介紹,鐵路發展初期,軌距沒有統一標準,各國自己定義軌距,可謂五花八門,并且有些保留至今。1825年世界上第一條營業鐵路、英國的斯托克頓—達靈頓鐵路,采用的1.435米軌距,1846年英國國會把這個軌距確定為英國標準軌距,并在其殖民地推廣。
“由于英國是當時世界國力最強的國家,因此國際鐵路協會將這個鐵道軌距定為標準軌距。”夏正陽說,高鐵基于標準軌開發,所以世界上高鐵一般采用的是標準軌。
“目前世界上的鐵路軌距有幾十種,主要因素是軍事防御。”夏正陽說,相對鄰國的標準軌而言,一旦發生戰爭,不同的軌距可有效阻止敵國部隊通過鐵路長驅直入。
夏正陽認為,隨著各國開始尋求擴充、統合各地的鐵路網絡,軌距在未來可能會進一步標準化。
標軌、寬軌、窄軌上的最高運行時速
“寬軌主要有1.524米、1.676米。”中國鐵道科學研究院機車車輛研究所副所長張波說,寬軌的優點是軌距大,不容易翻車,列車運行的平穩性和舒適性高;缺點則是轉彎半徑大,增加建設成本。
不同國家采用的寬軌略有不同,如俄羅斯及其獨聯體國家、蒙古國的1.524米;愛爾蘭及北愛爾蘭的1.6米;葡萄牙1.665米;西班牙1.674米(一說1.668米);印度、阿根廷、智利等國的1.676米。
“小于1.435米的軌距稱為窄軌,世界上的窄軌軌距有1.067米、1米、0.762米、0.6米等,代表性的有越南的米軌,即1米軌。”張波說,窄軌的優點是鋪設成本小、轉彎半徑小、機車的牽引力不需要太大。但缺點是穩定性差,列車速度慢。
目前世界范圍內標準軌上列車的最高試驗速度為574.8公里/小時,由法國高速列車TGV在2007年4月3日創造。標準軌上列車最高運營速度為我國高速動車組,速度為350公里/小時。
據張波介紹,目前芬蘭采用的寬軌列車其最高時速為220公里,僅在凱拉瓦—拉赫蒂路段能夠實現。俄羅斯采用的寬軌列車從俄羅斯首都莫斯科到圣彼得堡,是俄羅斯國內速度最快的,也是俄羅斯國內線路上唯一的一條高速線路,最高速度為250公里/小時。
“馬來西亞是目前世界窄軌鐵路動車運營速度最高的國家,設計速度為160公里/小時。”張波說。
用板式軌枕替代道砟節約成本
很多人也許會注意到,除了鐵路的軌距分好幾種,有的鐵路路面上會鋪有很多碎石子,而有的路面則是用石板連接起來的。
有碎石子的路面稱有砟,石板連接為無砟。鐵路的有砟無砟很有講究。“道砟是用來鋪設鐵路路面的碎石,主要作用是把列車重量分散到路基或橋面上,降低列車的振動和噪音,保障列車的安全平穩行駛。”夏正陽說,碎石承壓性好,可以很好地分散上部重量,碎石之間的間隙還會起排水作用。
但夏正陽說,有砟鐵路有兩個很大的缺陷。第一個缺陷是碎石重量太大,即使列車低速過橋,也要為橋梁基礎做進一步加固,成本較高。
“為讓高速列車順利低速過橋,又不加重橋梁基礎負擔,中國國家鐵路集團有限公司專門列出科技研究開發計劃課題,即《板式軌道無砟橋面鋼桁梁柔性拱橋關鍵技術研究》,用研制出的輕型板式軌枕替代碎石。”夏正陽透露,這一技術成果首次成功在南沙港鐵路998米的洪奇瀝大橋應用,直接節約成本9000萬元。
第二個缺陷是無法通過高速列車。列車高速行駛時,會對周圍產生強大的氣流沖擊,使車底的碎石飛濺,沖擊車體。因此,時速超過250公里的高速鐵路一般采用分塊的混凝土板代替道砟。
“截至2016年底,中國時速300公里及以上的高速鐵路均采用了無砟軌道。設計時速200公里的城際鐵路以及設計時速200公里的客貨共線鐵路、設計時速250公里的高速鐵路隧道內,也多采用無砟軌道。”張波說。
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- 編輯:李娜
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