火车之所以能跑得快,轨道下铺设石子(更准确地说是道砟,通常由碎石或类似材料构成)是一个至关重要的原因,这涉及到物理学和工程学的原理。简单来说,道砟主要起到以下几个关键作用:
首先,提供支撑和分散压力。火车的重量是巨大的,尤其是当满载货物或乘客时。如果只有钢轨直接承受压力,轨枕和地面会承受极大的局部应力,容易变形甚至损坏。道砟层像是一个巨大的垫子,它可以将火车的巨大重量均匀地分散到更大的面积上,减少对轨枕和下方的土壤或路基的损害,确保轨道结构的长期稳定性和耐久性。
其次,保证轨道的稳定性和弹性。道砟提供了必要的摩擦力,能有效地抵抗列车运行时产生的水平推力(如离心力、启动和制动时的力),防止轨道发生位移或过度变形。同时,道砟层具有一定的弹性,能够吸收一部分列车行驶时产生的震动和冲击,减少噪音,提高乘坐舒适度,并保护列车车辆和轨道本身。
再者,利于排水。轨道上方会积累雨水,如果没有良好的排水系统,积水会影响轨道的稳定性,甚至导致冻胀。道砟层是透水的,有助于迅速排走轨道板下的积水,保持轨道基础干燥,避免因潮湿或冻融导致的基础软化或损坏。
最后,便于维护和调整。道砟床为调整轨道的水平和高低提供了空间。通过加减道砟,可以方便地微调轨道状态,确保列车按照规定线路安全、平稳运行。
因此,轨道下铺设石子(道砟)并非随意选择,而是基于科学原理,是为了支撑巨大重量、分散压力、保证稳定性、吸收震动和便于排水维护,从而确保火车能够安全、高速、平稳地运行。没有道砟,现代高速铁路系统将无法实现。