鐵路軌道

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轨距

Track gauge.svg

宽轨
  巴登大公国国家铁路 3米(9英尺10 18英寸)
  大西部铁路 2,140毫米(7英尺0 14英寸)
  印度轨距 1,676毫米(5英尺6英寸)
  伊比利亚轨距 1,668毫米(5英尺5 23英寸)
  爱尔兰轨距 1,600毫米(5英尺3英寸)
  俄罗斯轨距 1,520毫米(4英尺11 56英寸)

标准轨距(乔治·史蒂芬生)
  标准 1,435毫米(4英尺8 12英寸)

中轨距
  马车轨距 1,372毫米(4英尺6英寸)
  三六轨距 1,067毫米(3英尺6英寸)
  米轨 1,000毫米(3英尺3 38英寸)

窄轨
  三英尺 914毫米(3英尺)
  瑞典三英尺 891毫米(2英尺11 110英寸)
  五分 762毫米(2英尺6英寸)
  波斯尼亚 760毫米(2英尺5 78英寸)

迷你轨距
  十五英寸轨距 381毫米(15英寸)


Rail gauge world.png

鐵路軌道,簡稱路軌鐵軌軌道等,也称钢轨股道。用於鐵路上,並與轉轍器道岔合作,令火車無需轉向便能行走。軌道通常由兩條平衡的鋼軌組成。鋼軌固定放在枕木上,枕木之下為道碴

以鋼鐵製成的路軌,可以比其它物料承受更大的重量。枕木亦稱軌枕路枕,功用是把鋼軌的重量分開散佈,和保持路軌固定,維持路軌的軌距

一般而言,軌道的底部為石礫鋪成的道碴道砟。道碴亦稱路碴碎石道床,是為軌道提供彈性及排水功能。鐵軌也可以鋪在混凝土築成的基座上(在上就相當常見),甚至嵌在混凝土裏。

鐵路路軌
无道砟铁轨

鐵路鋼軌[编辑]

鋼軌的切面。左邊的屬於平底型,可以穩定地放在枕軌上。右邊的是凸頭型,在英國曾經常用。最初設想是一個軌面磨損過後,還可以反轉後使用另一面。

最早期的路軌使用的「板式鐵軌」,用很薄的鐵片釘在木製的路軌上製成。但這種路軌的承重很低,所以雖然建造的成本很低,但長遠來說並不划算。

後來鐵路開始改用鐵軌,經過數十年的改進,使用的物料改成鋼,而鋼的質素亦得到很大的提高。鐵路上使用的鋼軌必須承受巨大的壓力,故此需要使用質素極高的鋼材。鐵路鋼軌對鋼的要求比其他的應用都為高。同樣的小瑕疵,在建築物使用的鋼筋內出現可能不會產生任何問題;但在鐵路鋼軌出現則隨時會導致路軌斷裂而引致列車出軌。 

鋼軌並不便宜,佔鐵路成本中相當重要的部分。

現代使用的鋼軌切面成「工」字形,類似結構工程用的工字梁,其分為與車輪接觸的軌頭、中間的軌腰及底部的軌底。不同的路線對鋼軌的強度、穩定性及耐磨性都有不同的要求。因此鋼軌亦有不同的規格。一條路線上應該選擇使用那一種,需要考慮經濟及技術等因素

鋼軌的種類及強度以kg/m表示。每米越重的鋼軌所能承受的重量亦越大。現在歐洲的鐵路常見的鋼軌有以下多種重量:

  • 40kg/m
  • 50kg/m
  • 60kg/m

中國則有:

  • 50kg/m
  • 60kg/m
  • 75kg/m

主要線路使用的是60kg/m或75kg/m的鋼軌。

美國使用的鋼軌更重,某些運煤線路可重達77kg/m。

接合[编辑]

魚尾板[编辑]

魚尾板

把鋼軌連接成軌道的方法有多種。最傳統的做法會把二十米左右一截的鋼軌固定在軌枕之上,各截鋼軌之間有接頭(亦稱接縫)。英國習慣兩條路軌會在相同的地方有接頭,但美國則會放在不同的地方。接頭使用魚尾板(亦稱魚尾鈑)接合,它是一塊約六十厘米長的鋼板,兩端有四或六口鋼栓,用來扣在鋼軌上的小洞。鋼軌之間特地留有間隙,約為6mm寬,稱為伸縮接縫。鋼軌上魚尾板上鋼栓通過的小洞是橢圓形的,這樣鋼軌就可以在炎熱的天氣下有膨脹的空間。這對鋼軌是非常重要的:如果沒有膨脹的空間,每當溫度改變一度,鋼軌就需要承受1.6噸的壓力或拉力。如果一個地方每年最高及最低溫度相差三十度,這力可以達到五十噸。一條鋼軌可能會因而變得歪歪斜斜,影響行車安全。 

雖然這樣可以解決熱脹冷縮的問題,但是路軌上留有的小接縫使列車駛過時產生「咔噠、咔噠」的聲音。除非路軌的保養得非常良好,否則這種有接縫的路軌不適宜讓高速列車行駛;乘客亦會覺得行車不平穩。很多鐵路發達的國家依然會在低速路線、非重要的路線或支線使用這種路軌接合。魚尾板亦常見於缺乏現代化投資的路線。美國大部分的路線都屬於這類,而且多數是還使用木製的枕軌(即枕木);另外部分原因是美國的鐵路速度不高,枕木的價格亦很低。

持續焊接[编辑]

持續焊接軌道

另一種較新的連接鋼軌的方法是持續焊接軌道(Continuous Welded Rail,CWR),亦稱無縫軌道長焊軌。這種方法把數公里長的鋼軌以焊接接成連續的一條。由於沒有了接縫,於是路軌的強度獲得增加,需要的維修較少,車輛行駛亦更順暢。

以焊接接合軌道的成本較用魚尾板昂貴。但因為強度較高,車輛可以在持續焊接軌道上以更高速度行駛,摩擦力亦得到減少。

為解決無縫軌道在冷縮熱脹時可能會歪曲的問題,鋼軌需要被緊緊地鎖定在線路上,使它們的伸縮自由受到限制。一般的做法是使用混凝土製成的軌枕,用堅固的扣件把鋼軌扣上,下方再配以足夠的道碴。每次更換或敷設鋼軌時,鋼軌會被先被拉長使它們膨脹,然後才鎖定在軌枕上。這樣就算日後溫度增高,路軌的膨脹亦會減少。鎖定軌道的溫度亦很重要。一般每段軌道都會參考當地最高及最低溫度,然後計算出合適的溫度。如果日後溫度超出最初的預算(例如出現異常的炎夏或寒冬),無縫軌道可能會彎曲或斷裂。

使用持續焊接的軌道仍然可以在需要的地方使用接頭。但這些接頭多數都不是九十度直線打橫越過鋼軌,而是以很斜的角度接合。這樣車輪經過時的震動及噪音都會大大減少,但鋼軌仍然會有膨脹的空間。這種接頭被稱為調節道岔(Adjustment Switch)。

維修[编辑]

鐵路軌道必須經常維修以維持良好運作狀態。路軌維修是繁重的工作,以往要花費很多人力來完成,近年逐漸以機器取代。鐵路軌道的主要保養維修工作包括有:

  • 打磨鋼軌,改善鋼軌的平面及縱面
  • 更換部分或全部鋼軌
  • 更換軌枕
  • 搗固、清理、更換及補充道碴

在繁忙的線路上因為列車間距很短,因此鐵路營運者多數會以自動化的工程列車進行部分的維護工作,以提高工作效率。

相關題目[编辑]

外部連結[编辑]