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高铁如此先进,为什么铁路轨道依然采用工字钢?
来源:www.gsjfgt.com发布时间:2019年09月21日
高铁如此先进,为什么铁路轨道依然采用工字钢?

轨道的历史
说起轨道的历史,许多人会自然想起秦始皇的“车同轨,书同文,行同伦”,猜测在公元前两百多年的中原大地上是不是就已经有轨道了呢?
实际上,在《礼记·中庸》里所描述的“车同轨”应该理解为“车同规”更合适,这里的“轨”大致指的是“轨距”,也就是两个车轮间的距离,如果所有的马车轮距都相同,它们在道路上压出的印记也大致是一样宽,路上车走得多了,就会压出一条坚硬的轨迹来,车也就能跑得更快一些。从这个角度看,它与今天铁路轨道的原理是一样的。
西方国家留存下来关于轨道的最早证据,是从罗马尼亚中部特兰西瓦尼亚16世纪煤矿遗址中找到的矿车和木轨。尽管它极其原始,但我们依然不难发现今天最先进铁路轨道系统的原理。
直到欧洲工业革命开始之前,轨道都是采用长的木材制成,这些木材宽约几英寸,在木轨道的下方,每隔两到三英尺会横向放置一段木头做枕木,枕木主要用来固定木轨,使其保持规定的宽度。其上方行驶的车轮也是木制的,那个时候人们还不能大规模地生产钢铁,铁是很贵的材料。

木质轨道很容易磨损,后来人们在它的表面贴上薄薄的长铁片,用钉子固定在轨道上,这样不仅能延长轨道使用寿命,还可以减少摩擦阻力,这便是最原始的铁轨。

铁轨的好处显而易见,但它同时也加快了木头车轮的磨损。18世纪中期人们将车轮换成铁轮子后又发现,木头的铁轨并不能很好地承重,它会被压弯,并且铁片会翘起来造成事故。加上炼铁技术的进步降低了铁的成本,于是在1767年木头轨道被换成了铸铁轨道。
上图1831年生产的铸铁轨道长约1.8米,呈鱼腹形,横断面是L形,这些设计都可以增加强度,轨道的两端可以固定在枕木上。用这种铸铁轨道铺成的铁路被称为“板式铁路”,它主要用于连接煤矿、铁矿和炼铁厂。

板式铁路比木头轨道进步了很多,但它的缺点也很明显:它的接头太多了,这些接头是最容易松脱的薄弱之处。随着铁冶炼技术的进步,人们需要一种更长的铁轨来取代板式铁路,于是在蒸汽机车出现后,由锻铁制造的带式铁轨开始取代老式的板式铁路。

包括高铁在内的轮式轨道车辆都需要在铁轨上运行,以最大限度地减少滚动阻力,这样可以用最少的能源来使列车获得最大的运载量和更快的速度。

自轨道被发明以来至少经历了几百年的时间,在这几百年里,无论是车轮还是轨道都经过无数次的改进和革新,今天的铁轨就是几个世纪以来不断改进的结果。
在目前情况下,工字形(T字形)钢轨是铁路轨道的最优选择方案,只是根据铁路运输的目的不同,所采用轨道的规格与材料上会存在一些差异。随着科学技术的进步,相信钢轨也会更趋向成熟,但它的形状应该不会有太大的改变。