這種碎石學(xué)名叫“道砟”，在鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中扮演者重要的角色。鐵路線路下，路基面以上、軌枕底下部分叫道床，道砟就是道床里鋪的石子，是道床的重要組成部分。道砟廣泛應(yīng)用于鐵路基床，有著降噪緩震、分散壓力、調(diào)整路軌的重要作用。
道砟的存在使得鐵路軌道大致分為有砟和無砟兩類，我國大部分鐵路線路為有砟軌道。
在有砟軌道中，道砟成為鐵軌的保護(hù)層，在增大受力面的同時，防止鐵軌因壓力太大而下陷，分散壓力保護(hù)軌道。用作道砟的材料應(yīng)具有堅(jiān)硬、不易風(fēng)化、富有彈性、有利排水的特點(diǎn)。
我國對道砟的各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有詳細(xì)的規(guī)定，包括尺寸、硬度、形狀、耐磨度等，主要材料為粗沙礫或者碎石，鐵路道砟多為巖石碎塊。
軌道工程在施工前在地基上鋪上碎石，壓實(shí)后鋪上枕木和鐵軌，道砟起到了承重緩沖的作用。碎石需經(jīng)過篩選、加工達(dá)到特定標(biāo)準(zhǔn)后投入使用，目前最常用的材料為玄武巖和花崗巖。
“無砟軌道”是與“有砟軌道”相對應(yīng)的概念。在無砟軌道結(jié)構(gòu)中，用于傳遞列車荷載、保障列車運(yùn)行的結(jié)構(gòu)是用混凝土、瀝青等材料澆筑而成的整體。
在無砟軌道出現(xiàn)之前，傳統(tǒng)意義上的鐵路都屬于有砟軌道。無砟軌道實(shí)質(zhì)上是彌補(bǔ)有砟軌道缺陷而研發(fā)的新型結(jié)構(gòu)，它的出現(xiàn)克服了有砟軌道維修成本高、速度受限、占用軌道結(jié)構(gòu)等缺點(diǎn)，但無砟軌道自身也存在造價高、維修技術(shù)難度高、適應(yīng)性較低等劣勢。目前無砟軌道并未完全取代有砟軌道，有砟軌道仍有生存空間。
從材料、適用范圍和特性來看，二者有著明顯的區(qū)別：首先無砟軌道采用混凝土瀝青材料，有砟軌道則采用碎石或高分子彈性材料。其次無砟軌道適用于石質(zhì)路面，需再鋪設(shè)新承重層，有砟軌道可直接鋪設(shè)路軌。
再則無砟軌道整體穩(wěn)定，但成本高(經(jīng)濟(jì)成本、維修成本），有砟軌道成本低，速度受限。最后無砟軌道修理周期長，維修成本高，有砟軌道維修很大程度上實(shí)現(xiàn)了自動化和規(guī)范化（我國有砟軌道結(jié)構(gòu)機(jī)械化維修技術(shù)已普及75%以上地區(qū)），人工成本大幅降低。
在面對不同軌道時，道砟的應(yīng)用方式有很大區(qū)別。普通鐵路使用有砟軌道，高速鐵路使用無砟軌道如今已成為世界常態(tài)。
有砟鐵路屬于彈性結(jié)構(gòu)，鋪設(shè)簡單，枕木和鋼軌聯(lián)結(jié)，組成軌排，架在道床上，通過道砟的摩擦力保持軌道穩(wěn)定，相對無砟軌道的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來講，這種道砟的運(yùn)用更普遍，但是并不適合高速鐵路這樣的高效客運(yùn)專列。有砟軌道修建投入少，其功能對于重載列車來說更加明顯；
無砟軌道俗稱整體道床，修建和維護(hù)成本都很高，運(yùn)行時線路平直剛性好，而在列車高速運(yùn)行時，有砟軌道存在著許多安全隱患。
當(dāng)兩個物體相對運(yùn)動時，物體之間產(chǎn)生負(fù)壓，隨著兩個物體之間相對速度的增加和距離的減少，負(fù)壓成倍增長，會產(chǎn)生將物體“吸引”過去的力。這就是為什么列車駛來時乘務(wù)員會提醒我們站在安全區(qū)域內(nèi)候車。
假設(shè)高鐵軌道采用的是有砟軌道，當(dāng)列車速度達(dá)到一定水平時，負(fù)壓會將石子土塊吸起來，損壞車輛或者破壞沿線環(huán)境，有造成列車事故的風(fēng)險。
“平順性”和“穩(wěn)定性”是鐵路建設(shè)中的兩大核心指標(biāo)。就輪軌系統(tǒng)運(yùn)輸而言，由于列車與軌道的相互作用，勢必會引起軌道幾何形位的不斷變化，此時道砟在不同軌道的使用就至關(guān)重要。
平順性和穩(wěn)定性直接影響列車舒適度和安全性，決定著高速鐵路的命運(yùn)。對于重載火車和普速列車而言，道砟的使用在低成本的前提下保障了列車的安穩(wěn)運(yùn)行。
對于高速鐵路而言，“平順性”顯得尤為重要，道砟的使用降低了高鐵的平順性，使得有砟軌道不再適用于高鐵。
其總體優(yōu)良的特性確保它能大量應(yīng)用于當(dāng)今中國的鐵路建設(shè)，即使相較于無砟軌道來說是落后的。
作為中國高鐵技術(shù)的主要引進(jìn)國，德國在2004年至2006年將部分高鐵產(chǎn)品銷往中國，如今卻在向中國購買高鐵技術(shù)，其中最值得關(guān)注的便是無砟軌道技術(shù)。
截止2020年，中國的高鐵里程已經(jīng)達(dá)到38000公里，位居全球第一，高速鐵路里程超全球總里程的60%以上，其中京滬高鐵以350km/h的時速成為世界最快高鐵，鐵路運(yùn)營里程達(dá)到14.6萬公里，排名全球第二。
我們國家目前鐵路軌道采用的是有砟軌道和無砟軌道兩種，而在普速鐵路領(lǐng)域，基本上都采用的有砟軌道。那么有砟軌道在鐵路行業(yè)的應(yīng)用為何如此廣泛呢？它和鐵路的適配性這么高嗎？我們先來看看鐵路道砟的幾點(diǎn)重要作用。
分散壓力
不論是客車還是貨車，列車在鐵軌上運(yùn)行時對軌道產(chǎn)生的壓力都是巨大的（國內(nèi)滿載火車重量一般為132噸），而道砟的存在就起到了分散軌枕壓力，延長了軌道的壽命。
用作道砟的碎石子主要成分是特質(zhì)花崗巖，具有較強(qiáng)的硬度，鋪在鐵道上，可以成為穩(wěn)定且均勻的介質(zhì)，將受力均勻分散，成為鐵道的保護(hù)符。
減震減噪
有砟軌道上密集的碎石子還有一個重要的作用便是減震。我們知道，這些碎石的外形是不規(guī)則的，當(dāng)列車經(jīng)過時，巨大的壓力使得石子相互摩擦，產(chǎn)生形變，如同彈簧一樣擠壓伸縮，很好地緩解了壓力，減輕了列車的震動，使得列車運(yùn)行更加平穩(wěn)安全。同時，車輪摩擦鐵軌產(chǎn)生的巨大噪音也被石子吸收，大幅度地降低了噪音的強(qiáng)度。
利于軌道排水
碎石之間的縫隙利于排水，規(guī)避了積水的問題，保證鋼軌和軌枕不被積水浸泡，保障了軌道的安全。
利于施工和維護(hù)
道砟的道路工程易于實(shí)施，且材料獲取很方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。為保證列車安全，鐵軌在大多數(shù)時候要求絕對水平，自然環(huán)境中的軌道施工受限于地理?xiàng)l件，鋪設(shè)道砟可以解除軌道施工的地形限制，減輕工作難度。
不知道大家有沒有發(fā)現(xiàn)，有砟鐵道擁有這樣的特性，確實(shí)很適合應(yīng)用于火車鐵道，但是嚴(yán)格意義上講是重載鐵路的標(biāo)配。
要知道我國地質(zhì)資源豐富，重載鐵路一直是國家資源運(yùn)輸?shù)暮诵牧α?/strong>。重載鐵路上運(yùn)行的超大貨運(yùn)量的貨運(yùn)列車發(fā)車密度極大，多次施加的巨大壓力可以輕易將無砟軌道的混凝土結(jié)構(gòu)和有砟軌道的道砟壓碎，相比鋼筋混凝土，土石構(gòu)成的道砟更便于維護(hù)，繼續(xù)維持軌道的平穩(wěn)運(yùn)行。因此能在鐵路上見到碎石子也就不足為奇了。
高速鐵路不（大范圍）采用有砟軌道也是由自身特性決定的。
據(jù)世界銀行最近發(fā)表的報(bào)告顯示：在中國客運(yùn)量最大的高鐵站——廣州南站2020年安全輸送旅客高達(dá)1.17億人次，日均到發(fā)31.9萬人次。這樣的數(shù)據(jù)背后，體現(xiàn)了中國高鐵發(fā)展的驚人速度和效率。
從技術(shù)層面看，有砟軌道在普速、高鐵以及重載上都可以使用，但在實(shí)際運(yùn)行中，時速250km/h以下的鐵路才使用有砟軌道。
有砟軌道彈性大的特點(diǎn)不適配高速運(yùn)行的高鐵，而且維修頻繁、車速受限這樣的特點(diǎn)使得高鐵在鋪設(shè)軌道上基本不會考慮有砟軌道，更先進(jìn)穩(wěn)定的剛性無砟軌道才能滿足高鐵運(yùn)行。
當(dāng)然，并不是所有高鐵線路都沒有采用有砟軌道，部分地區(qū)的高鐵依然采用有砟軌道，但是從長遠(yuǎn)角度看，不經(jīng)濟(jì)不劃算。
德國、日本、法國、美國等高鐵發(fā)展起步快的國家高鐵線路都以無砟軌道為主，其中，德國新建高速鐵路的無砟軌道線長占比達(dá)到70%以上，日本更是達(dá)到了80%，我國在規(guī)劃建設(shè)高速鐵路（時速達(dá)300km/h）的客運(yùn)列車時，基本全部采用無砟軌道。
近年來，中國高鐵飛速發(fā)展，經(jīng)過十余年鉆研，已經(jīng)擁有自主研發(fā)的無砟軌道技術(shù)——CRTS無砟軌道系列技術(shù)。如今，第三代CRTS型板式無砟軌道已在京沈客、成灌、沈丹、盤營等多個項(xiàng)目中推廣使用，并出口國外，成為中國名片。
高鐵競爭的核心技術(shù)便是軌道技術(shù)，中國的無砟軌道走在世界前沿，曾經(jīng)的高鐵技術(shù)領(lǐng)頭羊德國近幾年開始大規(guī)模采購中國高鐵列車和設(shè)備，無砟軌道技術(shù)是未來軌道技術(shù)的發(fā)展方向，但在實(shí)際應(yīng)用中，對于有砟軌道和無砟軌道的選擇需要聯(lián)系實(shí)際。
高鐵作為一種新興事物，所用的軌道有別于傳統(tǒng)鐵軌，是為了滿足高速發(fā)展的需要，在不同的地理環(huán)境下，不同的鐵軌類型能幫助我們突破限制，開辟通途。
綜上所述，有砟軌道和無砟軌道各有各的優(yōu)劣勢，都有不同的用途，因此需要因地制宜、靈活運(yùn)用。而中國已經(jīng)在高鐵技術(shù)的研發(fā)上邁出了堅(jiān)實(shí)的一步，鐵軌聯(lián)系的不僅僅是兩個城市，更是國家的命脈。
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