问题

轨道交通中,轨道到底发挥什么作用?

回答
轨道交通,这个我们日常通勤、城市运转的重要组成部分,它的核心,那两条蜿蜒的“钢铁巨龙”,也就是我们常说的“轨道”,究竟扮演着怎样的角色?很多人可能觉得轨道不就是让火车、地铁能跑吗?其实,它的作用远不止于此,它是一个高度复杂、精密设计,支撑起整个交通系统运行的关键。

一、 承载与导向:最基础也最核心的功能

这是轨道最直观的作用。

承载: 轨道,通常由钢轨铺设在轨枕之上,再由道砟(碎石)固定,构成一个坚实的“轨道梁”。它需要承受列车巨大的重量,包括车厢自重、乘客以及运行过程中产生的动态载荷。钢轨的材质、强度,轨枕的弹性、耐久性,道砟的压实度,都直接关系到整个轨道的承载能力,确保列车在上面安全稳定地运行。想象一下,几百吨的列车以每小时几十上百公里的速度飞驰,这份承载的压力是巨大的。

导向: 为什么列车不会偏离轨道?这就是轨道的导向作用。每节车厢的轮对(车轮和车轴的组合)都有一个轮缘(外侧的凸起部分)。当列车前进时,轮缘会紧贴着钢轨的内侧,强制列车沿着轨道的方向运行。两条钢轨的精确间距(轨距)决定了列车的运行方向,确保列车在笔直的路段上直线前进,在弯道上平稳转向。这种物理上的约束,是轨道交通区别于其他交通方式(如汽车、公交)最本质的特征之一。

二、 减震与吸能:舒适乘坐的关键

你可能会觉得,轨道这么坚硬,坐在火车里怎么会那么平稳?这还得归功于轨道设计的巧妙之处。

轨枕和道砟的缓冲作用: 轨枕和道砟并非完全刚性的连接。轨枕有一定的弹性,而道砟之间的空隙则能吸收一部分列车运行产生的震动和冲击。这种“弹性连接”就像给整个轨道系统加了一层“弹簧”,大大缓解了列车行驶时的颠簸感。

吸能与能量耗散: 列车在运行时,尤其是在启动、加速、制动以及通过转辙器等部位时,会产生能量的耗散。道砟层的作用之一就是将这些能量通过摩擦等方式耗散掉,避免能量直接传递给地面,影响周边环境。

三、 结构稳定与整体支撑:构建安全的“通道”

轨道不仅仅是两条铁轨,它是一个完整的结构体系。

空间结构的支撑: 无论是地面、高架还是地下,轨道都需要一个稳定的基础。钢轨、轨枕、道砟、扣件(连接钢轨和轨枕的零件)共同构成了一个具有一定刚度和强度的结构,能够抵抗外部环境(如风、雨、雪)以及列车运行产生的各种荷载,保持轨道的几何形状稳定。

传递荷载: 轨道将列车产生的巨大垂直和水平荷载,有效地分散并传递给下方的路基(地面轨道)、桥梁(高架轨道)或隧道结构(地下轨道),确保整个交通基础设施的稳固。

四、 信号传输与通信:看不见的“神经系统”

在现代轨道交通中,轨道还承载着重要的信息传递功能,这让它不仅仅是物理的承载体,更是“智慧大脑”的一部分。

轨道电路: 在许多地铁和部分国铁系统中,轨道本身就是电路的一部分。列车车轮与钢轨之间的导电性,使得列车能够形成一个闭合的电路,从而向信号系统发送位置信息。信号系统通过检测轨道电路的通断,来判断列车是否在某个区间,从而实现列车的安全间隔控制,避免发生追尾事故。

通信线缆的铺设: 轨道下方或侧方,还会铺设大量的通信和信号线缆,用于列车与地面控制中心之间的信息交换,比如列车运行调度、速度控制、乘客信息发布等。虽然这些线缆不是轨道本身,但它们是轨道结构紧密配合、共同工作的一部分,确保整个交通系统的“大脑”能够有效地指挥“身体”运行。

五、 降噪与隔振:城市环境的“守护者”

轨道交通的高效性,也伴随着对城市环境的影响,轨道在这方面也扮演着重要角色。

降低噪声传播: 轨道的结构设计,特别是道砟层和轨枕的弹性,能够在一定程度上吸收和减缓列车运行产生的噪声向外传播。更先进的降噪措施,如减振垫、隔音屏障等,也会与轨道结构紧密结合。

抑制振动传递: 列车运行时产生的振动,如果直接传递到周边建筑物,可能会造成影响。轨道通过其弹性连接和道砟层的缓冲作用,能够有效削弱振动的幅度和传播范围,保护城市环境和居民生活。

六、 预设与兼容:未来发展的“基石”

轨道的设计也需要考虑未来的发展和技术的升级。

标准化与模块化: 现代轨道交通的建设,遵循严格的标准和规范,使得不同厂家生产的零部件能够兼容,也便于后续的维护和更换。轨道的建设也考虑了一定的预留空间,为未来可能引入的更高速度、更智能化的列车系统提供可能性。

适应性: 轨道的设计需要适应不同的地形、地质条件和气候环境。在寒冷地区,需要考虑冻胀;在软土地基,需要特殊的加固措施。轨道的这些“弹性”和“适应性”,保证了它能在各种复杂环境中可靠运行。

总结一下,轨道在轨道交通中,绝不仅仅是两条简单的铁轨。它是一个集承载、导向、减震、吸能、结构稳定、信号传输、降噪隔振以及为未来发展预留空间于一体的复杂而精密的系统工程。可以说,轨道是整个轨道交通系统的“骨骼”和“神经网络”,它的质量和性能,直接决定了轨道交通的安全性、舒适性、效率和可持续性。每一次您乘坐地铁或火车,平稳而高效地抵达目的地,都是对这条默默奉献的“钢铁巨龙”最真实的肯定。

网友意见

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承上启下。

简易的轨道就是轨枕跟轨道外带一些附属物件往地上一摆就行,但是到后期车辆越来越重了之后就只能先把轨道经过的地方夯实压平,就像马车道一样。当然这不算困难,平整好的地面即使不铺轨,作为马车道也是绰绰有余。这也是路基的由来。

一条轮轴上两个轮缘恰好卡进两根轨道内,车厢上的几条轮轴就消灭了车厢原本六个自由度当中的五个,也就是车辆只能沿着轮轴排列方向前进后退,不可旋转,不可左右平移,不可上下平移。所以车辆从来只关心前进还是后退,至于方向就由车站的调度控制,司机不关心。

钢对钢保证滑动摩擦系数极小,牵引力也就不大。我国的东风4B启动牵引力似乎是420千牛,换算下来也就能拉起42吨多的重物,而实际东风4B在极端情况下可以勉强在平原牵引4000吨货车(货重+自重),当然一般没那么狠,2000多到3000吨还是能拉一拉的。

一节YZ25G可以坐118人,约等于四台常见的中高级长途大巴的载客量。一列10节YZ25G的管内临班K可以提供1180个座位,再卖20%的站票可以塞进1400多人,而同线路中高大巴要消化这么多人得多开40多个班次,那就需要A1照司机40多人,而这个K只需要机务段安排两个持有ABC类铁路机车驾驶证的正(副)司机,客运段列车长及列车员20多人(按双班配,实际要不了那么些),空调发电车人员若干,加起来30人左右。这30多人比照汽车的40多个司机首先不用都学汽车A1驾照,人力节约许多。

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1. 承载 铁路运输能承担的荷载远强于其他地面交通方式。得益于路基砟石混凝土枕木和每米60公斤的钢轨,大秦线开行的重载列车每节全重99吨,每列最多306节。

2. 降阻 钢轨和车轮的摩擦因数很小:火车不一定是不能推的。只要不打滑,轨道上有限的动力就可以牵引极大的质量或者跑得很快。在国际列车轨距变更时,车厢架起后重达数吨的火车转向架就是由人力推走的,甚至不困难——这在地面上难以设想。轨道的存在节省了动力:这是轨道最初产生于煤矿的原因。

3. 导向 火车轮对始终限制在钢轨间,机车只要拉得动,就可以控制足够多车厢。轨道导向的是轮子,它和火车并不是同期产物。轨道早于火车两个世纪出现时是伴随着有轮缘的轮子的发明,可见其导向作用的重要。

轮子是古代的重要生产力:没有发明轮子的印第安人,其文明的传播影响就受到了限制。轨道和轮缘是对轮子的改进,提升了开矿运输的能力;火车是再度改进,用机车替代了畜生作动力使其能力增强、逐渐普及,后来才将机车单独搬下轨道,成了汽车。“提高安全、提升速度”这些都不是轨道的作用,而是“降阻、导向”的结果。

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