钢轨铺设有讲究

1825年9月27日，英国工程师g·斯蒂芬森发明的蒸汽机车在英国斯托克顿-达林顿铁路上成功运行，揭开了铁路运输的序幕。从那以后，火车成了一种很好的长途运输工具。列车自诞生之日起就在轨道上运行，这不仅可以保证列车沿着轨道方向平稳运行，还可以节约能源，提高效率。铁轨固定在枕木上，枕木铺设在道碴上。为什么铁路铺设有这么大的压力？

让我们先看看铁轨是如何发明的。

自从有了*，人们就制造了有*的汽车。汽车使用一段时间后，人们发现车轮和路面越硬，车轮移动所需的努力就越少。因此，在很早的时候，人们就知道用坚硬的石头铺路。

也许是受到古罗马和希腊使用坚硬石头铺设城市街道的启发，在铺设道路时，人们只在车轮经过的地方铺设石头，从而形成了轨道的雏形。为了克服不平坦的道路，古希腊人在石头铺成的街道上凿错了车道。

后来，用石头铺成的轨道变成了硬木框架横杆(相当于现在的枕木)制成的轨道，车厢的*被挖成凹形，这样它就嵌在木制轨道上，以避免脱轨。为了弥补木制铁轨容易磨损的缺陷，人们用铁轨代替木制铁轨，于是铁轨就产生了，火车行驶的铁轨被称为铁路，尽管后来它们被铁轨代替了。

结果，世界上第一条铁路出现了。这是英格兰在1825年修建的斯特莱克-达林顿铁路。

说到铁轨，请注意铁路上两条铁轨之间的垂直距离，即轨距，是固定的。目前，国际标准铁路距离为1435毫米，这是由国际铁路协会在1937年规定的。原因之一是为了纪念“铁路之父”斯蒂芬森。他第一次发明蒸汽机车的铁路轨距是1435毫米。

为什么铁路轨距设计为1435毫米？事实证明，早期的英国铁路是由制造有轨电车的人设计的。在英国，有轨电车之间的距离是1435毫米。设计有轨电车的人最初建造了车厢，车厢的大小与车轮之间的距离相同。为什么车厢使用1435毫米作为轨道距离的标准？这是由古罗马人决定的。在罗马，牵引战车的两匹马的臀部宽度就是这个值。

这难道不有趣吗？今天世界上最先进的交通系统的设计是由两千多年前两匹马臀部的宽度决定的。

更有趣的是，美国航天飞机的燃料箱两侧有两个火箭推进器。工程师总是想让他们变得更胖，以使他们的能力更大，但他们做不到！因为这些螺旋桨建成后，它们将由火车从工厂运送到发射点，道路将穿过一些隧道，隧道的宽度仅比铁路轨道宽一点。

火车沿着两条平行的铁轨行驶。由于铁路的轨距是固定的，两列火车的车轮之间的距离也是固定的，这两列火车的轮缘在火车的左右两侧是同轴的。同时，铁路的轨距和火车的轨道是一致的。只有在铁路转弯处，轨距才稍微变宽，以防止火车出轨。这样，在火车运行的过程中，它的*在铁轨上滚动，并且贴得很紧，它会跟着铁轨的起伏。如果钢轨不平，列车的车厢将经历更大的颠簸和摇晃，甚至脱轨。

为什么铁轨没有铺在地上？

火车的重量很大。火车的车体很重，加上很大的负荷，火车的重力很大，火车车轮对支撑面的压力很大。如果钢轨直接铺设在路面上，火车车轮与地面的接触面积很小，火车对地面的压力很大。这个压力远远超过路基表面所能承受的最大压力。地面会下沉，钢轨会变得不平整。

有了枕木，铁轨就可以钉在枕木上，这样就增加了铁轨和地基表面之间的接触面积，从而减少了火车对地面的压力。但是，由于列车及其运载的货物太重，当轨枕直接铺设在地基上时，列车对地面的压力仍会超过对地面的最大压力，地面沉降现象时有发生。与此同时，又出现了一个新问题，轨枕不容易固定，铁轨容易在上面倾斜。

经过一段时间的研究，人们已经通过在路基上铺设碎石道碴解决了上述两个问题。

在路基表面铺设道碴后，轨枕将不再直接铺设在地面上。此时，在钢轨被钉在轨枕上之后，当列车在其上运行时，当压力通过钢轨、轨枕和道碴施加到地面上时，尽管地面上的压力不变，但应力区域增加了很多。因此，地面上的压力明显减小，地面不会再次坍塌。

道碴也使铁轨更有弹性，这在一定程度上减缓了火车对铁轨的冲击。然而，当枕木随着铁轨移动时，形成道碴的碎石会由于重力自动落到枕木下面，并填充到枕木下面的最低点。当枕木向下移动时，它们被推向两边。通过这种方式，道碴在铁轨上下移动的过程中被连续地填充和挤压，这确保了轨枕具有一定的高度并且铁轨是平滑的。同时，枕木周围被这些碎石覆盖，这也可以防止枕木由于列车经过而产生的振动而前后左右移动。

此外，砾石具有很强的透水性。当它在下面时，道碴会迅速排出枕木周围的水。即使有积水，因为枕木位于道碴顶部，水也不会渗入枕木，枕木也不容易腐烂。

总之，铺设铁路时，钢轨必须钉在轨枕上，轨枕必须铺设在道碴上。这看起来既浪费又复杂，耗费了更多的人力和财力，但却能确保铁路畅通，列车安全、平稳、高速运行。

这就是为什么钢轨不直接铺设在地面上的原因。